Transaminiranje aminokiselina: određivanje, značenje i svojstva

Transamincija aminokiselina je proces međumolekularnog prijenosa od početne tvari amino skupine do keto kiseline bez stvaranja amonijaka. Razmotrimo detaljnije značajke ove reakcije, kao i njezino biološko značenje.

Povijest otkrića

Reakciju aminokiselina transaminacije otkrili su sovjetski kemičari Kritsman i Brinstein 1927. Znanstvenici su radili na procesu deaminacije glutaminske kiseline u mišićnom tkivu i ustanovili da je kao dodatak homogenog mišićnog tkiva piruvik i glutaminske kiseline formirali alanin i alfa - ketoglutarna kiselina. Jedinstvenost otkrića je da proces nije bio praćen formiranjem amonijaka. Tijekom eksperimenata bili su u stanju otkriti da je transaminiranje aminokiselina reverzibilni proces.

Tijekom reakcije korišteni su katalizatori specifični enzimi, koje su bile nazvane aminferaze (transmaminaze).

Značajke procesa

Amino kiseline uključene u transaminiranje mogu biti monokarboksilni spojevi. Tijekom laboratorijskih istraživanja otkriveno je da transaminiranje asparagina i glutamina s keto kiselinama javlja u životinjskim tkivima.

Aktivno sudjelovanje u prijenosu amino skupine vodi piridoksal fosfat, koji je koenzim transaminaza. U postupku interakcije, od njega nastaje piridoksamin fosfat. Kao katalizator ovog procesa su enzimi: oksidaza, piridoksaminaza.

Reakcijski mehanizam

Transaminiranje aminokiselina objašnjava sovjetski znanstvenici Shemyakin i Braunstein. Sve transaminaze imaju koenzim piridoksal fosfat. Reakcije transmutata, koje ubrzava, slične su mehanizmu. Postupak se nastavlja u dvije faze. Prvo, piridoksal fosfat uzima aminokiselinu iz aminokiseline, što rezultira formiranjem keto kiseline i piridoksamin fosfata. U drugoj fazi reagira s ketoacid, konačni produkti su piridoksal fosfat, odgovarajuća keto kiselina. U takvim interakcijama, piridoksal fosfat je nosač amino skupine.

Transaminiranje aminokiselina ovim mehanizmom potvrđeno je spektralnom analizom. Sada postoje novi dokazi prisutnosti takvog mehanizma u živim bićima.

Značaj u metaboličkim procesima

Koja je uloga transaminiranja aminokiselina? Vrijednost tog procesa je dovoljno velika. Ove reakcije su česte u biljkama i mikroorganizmima u životinjskim tkivima zbog velike otpornosti na kemijske, fizikalne i biološke čimbenike, apsolutne stereokemijske specifičnosti s obzirom na D i L aminokiseline.

Mnogi znanstvenici analizirali su biološko značenje transaminacije aminokiselina. Postalo je predmetom detaljnih istraživanja metaboličkih aminokiselina. U tijeku istraživanja postavljena je hipoteza o mogućnosti transaminiranja aminokiselina putem transadaminacije. Euler je utvrdio da je u životinjskim tkivima aminokiselina samo L-glutaminska kiselina deaminirana pri visokim stopama, glutamat dehidrogenaza djeluje kao katalizator za taj proces.

Procesi deaminacije i transaminacije glutaminske kiseline su reverzibilne reakcije.

Kliničko značenje

Kako se koristi transaminiranje aminokiselina? Biološko značenje ovog procesa je mogućnost provođenja kliničkih ispitivanja. Na primjer, krvni serum zdrave osobe ima od 15 do 20 jedinica transaminaza. U slučaju oštećenja organskog tkiva opaža se uništavanje stanica, što dovodi do oslobađanja transaminaza u krv iz fokusa lezije.

U slučaju infarkta miokarda, doslovno nakon 3 sata razine aspartat aminotransferaza se povećava do 500 jedinica.

Korištenje transaminacije aminokiseline? biokemija pretpostavlja provođenje testa transaminaze, prema rezultatima kojima je pacijent dijagnosticiran, odabir učinkovitih metoda liječenja otkrivene bolesti.

Za dijagnostičke svrhe u klinici se koriste posebni setovi kemikalija za brzo otkrivanje laktat dehidrogenaze, kreatin kinaze, transaminaze.

Hipertransminazemija se opaža kod bolesti bubrega, jetre, gušterače, a također i kod akutnog trovanja ugljikovim tetrakloridom.

Transaminacija i deaminacija aminokiselina se koristi u modernoj dijagnostici za otkrivanje akutnih infekcija jetre. To je zbog oštrog porasta alanin aminotransferaze s nekim problemima s jetrom.

Sudionici transaminacije

Glutaminska kiselina ima posebnu ulogu u tom procesu. Velika distribucija u biljnim i životinjskim tkivima, stereokemijska specifičnost za aminokiseline, katalitička aktivnost napravila je transaminaze predmet istraživanja u istraživačkim laboratorijima. Sve prirodne aminokiseline (osim metionina) djeluju zajedno alfa-ketoglutarna kiselina tijekom transaminacije, keto i glutaminska kiselina konačno se formiraju. Deaminiran je djelovanjem glutamat dehidrogenaze.

Varijante oksidativne deaminacije

Postoji izravna i neizravna vrsta ovog procesa. Izravna deaminacija uključuje upotrebu jednog enzima kao katalizatora, proizvod interakcije je keto kiselina i amonijak. Taj se proces može odvijati na aerobni način, uz pretpostavku prisutnosti kisika ili anaerobne varijante (bez molekula kisika).

Značajke oksidativne deaminacije

Kao katalizatori aerobnog procesa djeluju D-oksidaze aminokiselina, a koenzimi su L-aminokiselinske oksidaze. Te tvari su prisutne u ljudskom tijelu, ali pokazuju minimalnu aktivnost.

Anaerobna varijanta oksidativne deaminacije je moguća za glutaminsku kiselinu, glutamat dehidrogenaza djeluje kao katalizator. Ovaj enzim je prisutan u mitohondrijima svih živih organizama.

S indirektnom oksidativnom deaminacijom, razlikuju se dvije faze. Prvo, amino skupina se prenosi iz roditeljske molekule u keto spoj, nastaju nove keto- i amino kiseline. Nadalje, ketoskeleton specifičnim putem katabolizira, sudjeluje u ciklusu trikarboksilnih kiselina i tkiva disanja, krajnji proizvodi su voda i ugljični dioksid. U slučaju gladovanja, ugljikov skelet glukogenih amino kiselina će se koristiti za stvaranje molekula glukoze u glukoneogenezi.

Druga faza uključuje cijepanje amino skupine deaminom. U ljudskom tijelu, sličan postupak je moguć samo za glutaminsku kiselinu. Kao rezultat ove interakcije, a alfa - ketoglutarna kiselina i amonijak.

zaključak

Određivanje aktivnosti dvaju enzima transaminacije aspartat-aminotransferaze i alanin aminotransferaze pronađeno je u medicini. Ovi enzimi mogu međusobno komunicirati s reverzibilnim alfa-ketoglutarna kiselina, prenijeti na njega aminokiseline funkcionalne amino skupine, stvarajući keto-spojeve i glutaminsku kiselinu. Unatoč činjenici da se aktivnost tih enzima povećava u bolesti srčanog mišića i jetre, maksimalna aktivnost se nalazi u krvnom serumu za AST, a za ALT s hepatitisom.

Amino kiseline su neophodne u procesima sinteze proteinskih molekula, kao i stvaranje mnogih drugih aktivnih bioloških spojeva koji mogu regulirati metaboličke procese u tijelu: hormoni, neurotransmiteri. Osim toga, oni su donatori dušikovih atoma u sintezi supstanci koje sadrže ne-bjelančevine dušika, uključujući kolin, kreatin.

Metabolizam aminokiselina može se koristiti kao izvor energije za sintezu adenozin trifosfat. Od posebne je vrijednosti energija funkcija amino kiselina ima u procesu posta, kao i dijabetes. Zamjena aminokiselina omogućava nam uspostavljanje veza između brojnih kemijskih transformacija koje se javljaju u živom organizmu.

Ljudsko tijelo sadrži oko 35 grama slobodnih aminokiselina, au krvi njihov je sadržaj 3565 mg / dl. Velik broj njih ulazi u tijelo od hrane, osim toga, oni su u svojim tkivima, također mogu biti formirani od ugljikohidrata.

U mnogim stanicama (osim eritrocita) koriste se ne samo za sintezu proteina već i za stvaranje purina, pirimidina nukleotida, produkciju biogenih amina, fosfolipida membrana.

Za dan u ljudskom tijelu oko 400 g proteinskog spoja razgrađuje se u aminokiseline, a približno jednakoj količini dolazi do obrnutog procesa.

Proteini tkiva nisu u stanju izvesti u slučaju katabolizma troškove aminokiselina za sintezu ostalih organskih spojeva.

U procesu evolucije, čovječanstvo je izgubilo sposobnost samostalnog sintetiziranja mnogih aminokiselina, kako bi osigurala njihovo puno tijelo koje su im potrebne kako bi dobili ove spojeve koji sadrže dušik hranom. Kemijski procesi, u kojem sudjeluju aminokiseline, a danas su predmet proučavanja kemičara i liječnika.