Аминокислоты: что дальше?

В прошлой статье мы вкратце обрисовали, что происходит с протеинами (то есть белками), которые мы съели (или выпили). Они расщепляются на составные части - аминокислоты.

Это касается и всяких новомодных БАДов типа жидкого коллагена. Наивно будет думать, что вот прямо этот коллаген тут же встроится в вашу кожу, и она от этого станет новой и шелковистой. Этот "жидкий коллаген" точно так же, как и другие белки, расщепится на аминокислоты, эти аминокислоты отправятся в печень, а там уже будет ясно, что с ними делать. То есть они пойдут туда, где нужны в первую очередь, и это совершенно необязательно ваша кожа.

Человеческому организму аминокислоты нужны для синтеза белков. Когда белок строится, он строится по "матрице" - РНК с кодом белка. Происходит это в специально отведенных местах в клетке - на рибосомах. Необходимые в данный момент для синтеза аминокислоты, словно кирпичи при строительстве дома, "подтаскиваются" к месту синтеза и прицепляются к строящемуся белку. Если нужной аминокислоты нет, то если ее можно сделать из имеющихся материалов, она производится. А если нужной аминокислоты нет, то, очевидно, белок не сможет быть построен.

Самая очевидная проблема с вегетарианством (а точнее, с веганством) заключается в том, что далеко не все растительные белки содержат нужный набор аминокислот. Для преодоления этой проблемы еду разных видов комбинируют между собой так, чтобы в один прием пищи попадали все нужные аминокислоты. Другой, уже не столь очевидной проблемой является то, что некоторые витамины содержатся только и исключительно в животной пище (например, витамин В12), и такие вещества приходится принимать дополнительно в виде добавок.

А если их слишком много?

Тут главное дело в том, что аминокислоты не могут запасаться. Если какой-то белок распался (неважно, поступил ли он с пищей или дожил до своего (не)естественного конца и деградировал), и получившиеся аминокислоты прямо сейчас не требуются для синтеза новых белков, то они утилизируются. Если человек ест пищу, богатую белками, то количество поступающих аминокислот с большой вероятностью будет больше того, которое требуется организму, и излишек утилизируется. Утилизируется - это значит либо используется в качестве топлива, либо, если есть потребность в синтезе других нужных веществ, лишние аминокислоты могут направляться на такой синтез.

Когда человек голодает, то глюкоза, нужная его организму, строится из подручных материалов в процессе глюконеогенеза. А в качестве "подручного материала" используются белки клетки, а точнее, так называемые глюкогенные аминокислоты, полученные из белков клетки. То же происходит при сахарном диабете, когда поступающие углеводы не могут быть использованы в качестве топлива. И то же происходит при использовании белковых диет, только вместо белков клетки используются белки пищи. То есть с метаболической точки зрения белковая диета равносильна голоданию.

В таблице аминокислоты сгруппированы в соответствии с тем, какой продукт из них можно получить:

Глюкогенные аминокислоты Кетогенные аминокислоты
Пируват Оксалоацетат Фумарат Сукцинил-КоА Альфа-кетоглутарат Ацетил-КоА Ацетоацетил-КоА
Аланин Аспарагин Фенилаланин Метионин Аргинин (через глутамат) Глутамат Лейцин Лейцин
Глицин Аспартат Тирозин Изолейцин Глутамин (через глутамат) Изолейцин Тирозин
Треонин Треонин Гистидин (через глутамат) Треонин Фенилаланин
Триптофан Валин Пролин (через глутамат) Триптофан Триптофан
Цистеин Лизин
Серин

Из таблицы видно, что из некоторых аминокислот можно получать разные продукты, и продукты эти (за исключением последнего) нам знакомы по циклу Кребса.

Аминокислоты: что дальше?

Однако с аминокислотами есть одна "маленькая" проблема: куда девать лишний азот? Мы не растения, азот нам не служит удобрением. Лишний азот, а именно тот, который находится в аминогруппах аминокислот, предназначенных к утилизации, нам совсем не нужен. Собственно, с удаления аминогрупп и начинается катаболизм аминокислот. В зависимости от того, где происходит снятие аминогрупп, они "вешаются" на разных приемников.

  • В клетках печени аминогруппы вешаются на альфа-кетоглутарат, в результате получается глутамат.
  • В скелетных мышцах аминогруппы вешаются на пируват (не напрямую, а через глутамат. То есть сначала с аминокислот аминогруппа идет на альфа-кетоглутарат, получается глутамат, а потом с глутамата - на пируват, получается аланин и снова альфа-кетоглутарат). Аланин отправляется в печень, отдает там аминогруппу на альфа-кетоглутарат, в результате получается глутамат. Аланин при этом снова превращается в пируват, а пируват отправляется либо в топку, либо на синтез глюкозы, либо еще куда.
  • В остальных тканях и органах, которые не печень и не скелетные мышцы, тоже возникает необходимость утилизировать лишний азот. Для этого служит все тот же глутамат. На него, оказывается, можно нацепить еще одну аминогруппу - и получить глутамин. А глутамин затем отправляется в печень, где от него отрывается сначала принесенная аминогруппа, при этом снова получается глутамат (и аммиак, который, будучи уже в печени, отправляется в цикл мочевины). Глутамат, если есть необходимость, может снова поучаствовать в разных процессах, а если необходимости нет, то с него снимается аминогруппа (которая в этой реакции превращается в аммиак и отправляется в цикл мочевины), а получившийся альфа-кетоглутарат либо отправляется в цикл Кребса, либо выполняет другие свои многочисленные функции.
Насчет мышц и аланина. Откуда берется пируват, и почему все так сложно? И почему вдруг в мышцах начинают утилизироваться аминокислоты? На самом деле не вдруг, а, например, в условиях значительной физической нагрузки. В этих условиях идет интенсивный гликолиз, и образуется много пирувата. Аминокислоты (из белков мышц, да-да!) тоже при этом расщепляются не просто так, а с целью получения дополнительной энергии. Получается отличная организация процесса: и пируват в итоге никуда не пропадает, и энергия как бы есть, и аммиак (читай - аминогруппа) временно обезврежен, и транспорт вредных отходов тоже обеспечен.

Итак, мы убедились на примере аланина, глутамина и глутамата, что функции аминокислот не ограничиваются только составом белков. И как мы убедимся в дальнейшем, многие из них крайне важны для процессов регуляции нашей с вами жизнедеятельности, а также нашего эмоционального состояния. Но это - совсем другая история.

Продолжение следует

Литература: