Аргінін структурна формула та реакції біосинтезу
Аргінін – умовно незамінна амінокислота. В принципі, аргінін синтезується в організмі людини, тому його не можна віднести до повністю незамінних поживних речовин, але потреба в ньому набагато більша, ніж може дати власне виробництво, особливо в дитячому віці, тому він обов'язково має надходити в достатній кількості продуктів харчування. Для дітей аргінін вважається незамінною амінокислотою.
Разом із меншим братом лізином, аргінін належить до групи диаминомонокарбоновых амінокислот, тобто. він має дві амінні голови по обидва боки вуглецевого скелета, додатково амінна група NH прилаштувалася до кінцевого атома вуглецю, і ще одна молекула азоту розриває вуглецевий скелет після четвертого атома вуглецю, тобто. Аргінін має у своєму складі не одну молекулу азоту, як більшість амінокислот, не дві, як менший брат лізин, а цілих чотири. Це має значення для роботи в організмі. Аргінін – амінокислота, що має основні властивості, рН – 9,7-10, 7.
Структурна формула аргініну
Залежно від положення амінної голови щодо вуглецевого скелета, амінокислота аргінін може мати різні конфігурації (ізомери), які умовно називають "ліві" - L і "праві" - D, бо вони ставляться один до одного як ліва та права рука. В організмі можуть працювати тільки ліві L-ізомери амінокислот. При хімічному синтезі утворюється рівна кількість як L, так і D-ізомерів, кінцевий продукт вимагає додаткового очищення від баласту, а це додаткові витрати. Чим чистіша амінокислота, тим дорожче вона коштує.
Біологічна потреба
Добова потреба в аргініні становить: для дітей – 4 р.дорослих – 5-6 р.
Біосинтез аргініну
Аргінін синтезується в організмі людини у процесі знешкодження аміаку. Аміак NH3 постійно утворюється при м'язовій роботі в процесі перетворення амінокислот на цукри. Це отруйна сполука, і щоб не відбулося отруєння клітин, її необхідно перетворити на безпечні речовини. Одним із шляхів зв'язування аміаку є синтез сечовини, який відбувається в печінці, єдиному органі, який містить аргіназу – фермент, що розщеплює аргінін.
Процес синтезу сечовини, побічним продуктом якого є аргінін, відомий як орнітіновий цикл Кребса - Гензелейта. Реакції орнітинового циклу відбуваються в мітохондріях та цитоплазмі клітин печінки.
У мітохондріях печінки аміак з'єднується з вуглекислим газом і водою під впливом ферменту карбамоілфосфатсинтетази в присутності іонів Магнію та використовуючи енергію двох молекул АТФ.
Утворюється речовина карбамоілфосфат.
Потім аміногрупа з карбомоїлфосфату переноситься на амінокислоту орнітин, в результаті чого виходить амінокислота цитрулін.
Цитрулін виходить з мітохондрій в цитоплазму клітин печінки, де відбуваються подальші перетворення: він з'єднується з аспартатом (аспарагіновою кислотою) утворюючи аргініносукцинат, інакше кажучи, аргінінобурштинову кислоту.
Нарешті, аргініносукцинат розщеплюється на фумарат та аргінін.
Ось і утворився Аргінін. Але в печінці під впливом ферменту аргінази в присутності іонів Кальцію та Магнію аргінін розпадається з утворенням сечовини та амінокислоти орнітину.
Орнітин знову вступає в реакцію з карбамоілфосфатом, і цикл крутиться далі.
Аміак поставляється в печінку з кров'ю по воротній вені, алеможе утворюватися в мітохондріях при відщепленні амінної голови глутамінової кислоти, яка є основним переносником амінних груп організмом.
Повний набір ферментів орнітинового циклу є лише у клітинах печінки, але у нирках є ферменти, що утворюють і розщеплюють аргініно-бурштинову кислоту, тобто. у клітинах нирок теж може утворюватися аргінін із цитруліну. Аргінін з нирок надходить у різні органи та тканини організму людини, у тому числі в печінку, де розщеплюється з утворенням сечовини.
Аргінін є попередником для синтезу проліну – амінокислоти, що утворює колаген, та глутамінової кислоти – основного інтегратора амінних груп в організмі людини. Справедливе і зворотне становище: глутамінова кислота (глутамат) є попередником орнітину, а той, своєю чергою, необхідний синтезу аргініну.