Oxidative Desaminierung

Oxidative Desaminierung

Die oxidative Desaminierung ist eine Reaktion, bei der die Aminogruppe von Aminosäuren abgespalten wird. Dies geschieht in Form von Ammoniak bzw. als Ammoniumion ($NH_4^+$). Bei dieser Reaktion entsteht aus einer Aminosäure eine α-Ketosäure.

Reaktionsablauf

1. Oxidation des Glutamats:

   • Ausgangspunkt ist die Aminosäure Glutamat.

   • Das Enzym Glutamatdehydrogenase katalysiert die Reaktion.

   • Das Coenzym NAD+oder NADP+ ist beteiligt. Beide Coenzyme können verwendet werden.

2. Abspaltung von Wasserstoffatomen:

   • Ein Wasserstoffatom löst sich vom zentralen Kohlenstoffatom des Glutamats.

   • Ein weiteres Wasserstoffatom löst sich von der Aminogruppe (gebunden an Stickstoff).

3. Reduktion des Coenzyms:

   • NAD+ oder NADP+ (positiv geladen)

     nimmt das eine Wasserstoffatom am Alpha-C auf und wird zu NADH oder NADPH (je nachdem).

   • Nimmt vom zweiten Wasserstoff der Aminogruppe (an N gebunden) nur das Elektron auf, wodurch die positive Ladung des Coenzyms neutralisiert wird. Ein Proton (H+) wird freigesetzt, dadurch dass es beim zweiten Wasserstoff nur das Elektron genommen hat

   • Reaktionsgleichung: $NAD^+ + H^+ + 2e^- \rightarrow NADH$ oder $NADP^+ + H^+ + 2e^- \rightarrow NADPH$

4. Bildung einer Schiffschen Base (imine):

   • Durch den Verlust von Wasserstoff am Kohlenstoff- und Stickstoffatom entsteht eine Doppelbindung zwischen diesen N und dem C.

   • Es entsteht ein Zwischenprodukt, die Schiffsche Base (auch Imin genannt).

5. Hydrolyse und Bildung des Ammoniumions:

   • Wasser tritt in die Reaktion ein.

   • Die Doppelbindung der Schiffschen Base löst sich.

   • Der Stickstoff nimmt, dadurch dass sich die Doppelbindung löst und H2N+ die beiden Bindungspartner verliert, die beiden H+ von H2O auf und wird zum Ammoniumion ($NH_4^+$) —> durch NH2+ + H2

6. Freisetzung der α-Ketosäure:

   • Der Kohlenstoff, der zuvor die Doppelbindung zum Stickstoff hatte, erhält durch die Reaktion mit Wasser und dem Verlust der Schiffschen Base wieder zwei freie Bindungsplätze.

   • Er bindet ein Sauerstoffatom (vom o.g. H2O, von dem die 2H+ schon weggenommen wurden) über eine Doppelbindung, wodurch eine Ketogruppe entsteht.

   • Es entsteht eine α-Ketosäure, im spezifischen Fall des Glutamats ist die α-Ketosäure α-Ketoglutarat.

Zusammenfassung der Reaktion

Aminosäure (z.B. Glutamat) wird oxidiert, wobei zuerst eine Schiffsche Base entsteht. Durch die nachfolgende Reaktion mit Wasser wird ein Sauerstoffatom angelagert, sodass eine Ketogruppe entsteht, was zur Bildung einer α-Ketosäure führt. Die abgespaltenen Wasserstoffatome binden an den Stickstoff, wodurch ein Ammoniumion entsteht.

Bedeutung des Ammoniumions

Das Ammoniumion ($NH_4^+$) ist toxisch für den Körper und muss ausgeschieden werden. Es wird in den Harnstoffzyklus eingeschleust, wo es in ungiftigen Harnstoff umgewandelt und über die Nieren ausgeschieden wird.