نقل الأحماض الأمينية هو عملية النقل بين الجزيئات من المادة الأولية للمجموعة الأمينية إلى حمض الكيتو دون تكوين الأمونيا. دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في ميزات هذا التفاعل ، فضلاً عن معناه البيولوجي.
تاريخ الاكتشاف
تم اكتشاف تفاعل نقل الأحماض الأمينية بواسطة الكيميائيين السوفييت كريتسمان وبرينشتاين في عام 1927. عمل العلماء على عملية نزع أمين حمض الجلوتاميك في الأنسجة العضلية ووجدوا أنه عند إضافة أحماض البيروفيك والغلوتاميك إلى تجانس الأنسجة العضلية ، يتم تكوين الألانين وحمض ألفا كيتوجلوتاريك. كان تفرد الاكتشاف هو أن العملية لم تكن مصحوبة بتكوين الأمونيا. خلال التجارب ، تمكنوا من اكتشاف أن نقل الأحماض الأمينية عملية قابلة للعكس.
عندما استمرت التفاعلات ، تم استخدام إنزيمات معينة كمحفزات ، والتي كانت تسمى أمينوفيراز (ترانساميناسيس).
ميزات العملية
يمكن أن تكون الأحماض الأمينية المشاركة في نقل الدم مركبات أحادية الكربوكسيل. في الدراسات المختبرية ، وجد أن النقليوجد الأسباراجين والجلوتامين مع أحماض كيتو في الأنسجة الحيوانية.
المشاركة النشطة في نقل المجموعة الأمينية تأخذ بيريدوكسال فوسفات ، وهو أنزيم من الترانساميناسات. في عملية التفاعل ، يتكون منه فوسفات البيريدوكسامين. تعمل الإنزيمات كمحفز لهذه العملية: أوكسيديز ، بيريدوكساميناز.
آلية التفاعل
تم شرح نقل الأحماض الأمينية من قبل العلماء السوفييت Shemyakin و Braunstein. تحتوي جميع الترانساميناسات على أنزيم بيريدوكسال فوسفات. تفاعلات الإرسال التي تسرعها متشابهة في الآلية. تستمر العملية على مرحلتين. أولاً ، يأخذ بيريدوكسال فوسفات مجموعة وظيفية من الأحماض الأمينية ، مما يؤدي إلى تكوين حمض الكيتو وفوسفات البيريدوكسامين. في المرحلة الثانية ، يتفاعل مع حمض ألفا كيتو ، فوسفات البيريدوكسال ، حمض الكيتو المقابل ، يتشكل كمنتجات نهائية. في مثل هذه التفاعلات ، يكون البيريدوكسال فوسفات هو الناقل للمجموعة الأمينية.
تم تأكيد نقل الأحماض الأمينية بواسطة هذه الآلية من خلال طرق التحليل الطيفي. حاليا ، هناك دليل جديد على وجود مثل هذه الآلية في الكائنات الحية.
القيمة في عمليات الصرف
ما الدور الذي تلعبه عملية نقل الأحماض الأمينية؟ قيمة هذه العملية كبيرة جدًا. هذه التفاعلات شائعة في النباتات والكائنات الحية الدقيقة ، في الأنسجة الحيوانية بسبب مقاومتها العالية للمواد الكيميائية والفيزيائية ،العوامل البيولوجية ، والخصوصية الفراغية الكيميائية المطلقة فيما يتعلق D- و L- الأحماض الأمينية.
تم تحليل المعنى البيولوجي لنقل الأحماض الأمينية من قبل العديد من العلماء. لقد أصبح موضوع دراسة مفصلة في عمليات الأحماض الأمينية الأيضية. في سياق البحث ، تم طرح فرضية حول إمكانية عملية نقل الأحماض الأمينية باستخدام تراندمين. اكتشف أويلر أنه في الأنسجة الحيوانية فقط حمض L-glutamic يتم نزع أمنيه من الأحماض الأمينية بمعدل مرتفع ، ويتم تحفيز العملية بواسطة نازعة هيدروجين الجلوتامات.
عمليات نزع الأمين ونقل حمض الجلوتاميك هي تفاعلات عكسية.
الأهمية السريرية
كيف يتم استخدام نقل الأحماض الأمينية؟ تكمن الأهمية البيولوجية لهذه العملية في إمكانية إجراء التجارب السريرية. على سبيل المثال ، يحتوي مصل دم الشخص السليم على 15 إلى 20 وحدة من الترانساميناسات. في حالة آفات الأنسجة العضوية ، لوحظ تدمير الخلايا ، مما يؤدي إلى إطلاق الترانساميناسات في الدم من الآفة.
في حالة احتشاء عضلة القلب ، حرفيا بعد 3 ساعات ، يرتفع مستوى الأسبارتات أمينوترانسفيراز إلى 500 وحدة.
كيف يتم استخدام نقل الأحماض الأمينية؟ تتضمن الكيمياء الحيوية اختبار الترانساميناز ، والذي يتم من خلاله تشخيص المريض ، ويتم اختيار طرق فعالة لعلاج المرض المحدد.
تستخدم اطقم خاصه لاغراض التشخيص في عيادة الامراضالمواد الكيميائية للكشف السريع عن نازعة هيدروجين اللاكتات ، والكرياتين كيناز ، ونشاط الترانساميناز.
لوحظ فرط ناقلة أمين في الدم في أمراض الكلى والكبد والبنكرياس ، وكذلك في حالة التسمم الحاد برابع كلوريد الكربون.
يتم استخدام نقل وتفريغ الأحماض الأمينية في التشخيص الحديث للكشف عن التهابات الكبد الحادة. هذا بسبب الزيادة الحادة في ألانين aminotransferase في بعض مشاكل الكبد.
المشاركون Transamination
لحمض الجلوتاميك دور خاص في هذه العملية. أدى التوزيع الواسع في الأنسجة النباتية والحيوانية ، والخصوصية الكيميائية الفراغية للأحماض الأمينية ، والنشاط التحفيزي إلى جعل الترانساميناسات موضوعًا للدراسة في المعامل البحثية. تتفاعل جميع الأحماض الأمينية الطبيعية (باستثناء الميثيونين) مع حمض ألفا كيتوجلوتاريك أثناء النقل ، مما يؤدي إلى تكوين حمض الكيتو والغلوتاميك. يخضع لنزع الأمين تحت تأثير نازعة هيدروجين الجلوتامات.
خيارات نزع الأمين المؤكسد
هناك أنواع مباشرة وغير مباشرة من هذه العملية. يتضمن نزع الأمين المباشر استخدام إنزيم واحد كمحفز ؛ منتج التفاعل هو حمض كيتو والأمونيا. يمكن أن تستمر هذه العملية بطريقة هوائية ، بافتراض وجود الأكسجين ، أو بطريقة لاهوائية (بدون جزيئات الأكسجين).
ميزات نزع الأمين المؤكسد
تعمل الأكسيدات D للأحماض الأمينية كمحفزات للعملية الهوائية ، وستعمل أوكسيدات الأحماض الأمينية L كأنزيمات مساعدة. هذه المواد موجودة في جسم الإنسان ، لكنها تظهر القليل من النشاط.
البديل اللاهوائي لنزع الأمين التأكسدي ممكن لحمض الجلوتاميك ، يعمل الغلوتامات ديهيدروجينيز كمحفز. هذا الإنزيم موجود في الميتوكوندريا لجميع الكائنات الحية.
في نزع الأمين المؤكسد غير المباشر ، يتم تمييز مرحلتين. أولاً ، يتم نقل المجموعة الأمينية من الجزيء الأصلي إلى مركب كيتو ، ويتم تكوين كيتو جديد وأحماض أمينية. علاوة على ذلك ، يتم تقويض الهيكل الكيتوني بطرق محددة ، ويشارك في دورة حمض الكربوكسيل وتنفس الأنسجة ، وستكون المنتجات النهائية هي الماء وثاني أكسيد الكربون. في حالة الجوع ، سيتم استخدام الهيكل الكربوني للأحماض الأمينية السكرية لتكوين جزيئات الجلوكوز في عملية تكوين السكر.
المرحلة الثانية تتضمن القضاء على المجموعة الأمينية بنزع الأمل. في جسم الإنسان ، يمكن إجراء عملية مماثلة فقط لحمض الجلوتاميك. نتيجة لهذا التفاعل ، يتم تكوين حمض ألفا كيتوجلوتاريك والأمونيا.
الخلاصة
تحديد نشاط إنزيمين من إنزيم نقل الأسبارتات aminotransferase و alanine aminotransferase وجد تطبيقًا في الطب. يمكن أن تتفاعل هذه الإنزيمات بشكل عكسي مع حمض ألفا كيتوجلوتاريك ، وتنقل المجموعات الأمينية الوظيفية من الأحماض الأمينية إليها ،تشكيل مركبات الكيتو وحمض الجلوتاميك. على الرغم من أن نشاط هذه الإنزيمات يزداد في أمراض عضلة القلب والكبد ، إلا أن أقصى نشاط موجود في مصل الدم لـ AST و ALT في التهاب الكبد.
لا غنى عن الأحماض الأمينية في تركيب جزيئات البروتين ، وكذلك في تكوين العديد من المركبات البيولوجية النشطة الأخرى التي يمكن أن تنظم عمليات التمثيل الغذائي في الجسم: الهرمونات ، الناقلات العصبية. بالإضافة إلى ذلك ، فهم متبرعون بذرات النيتروجين في تخليق المواد المحتوية على النيتروجين غير البروتيني ، بما في ذلك الكولين والكرياتين.
يمكن استخدام استقلاب الأحماض الأمينية كمصدر للطاقة لتخليق حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك. تعتبر وظيفة الطاقة للأحماض الأمينية ذات قيمة خاصة في عملية الجوع ، وكذلك في مرض السكري. يسمح لك التمثيل الغذائي للأحماض الأمينية بإنشاء روابط بين العديد من التحولات الكيميائية التي تحدث في كائن حي.
يحتوي جسم الإنسان على حوالي 35 جرامًا من الأحماض الأمينية الحرة ، ومحتوى الدم بها 3565 مجم / ديسيلتر. كمية كبيرة منها تدخل الجسم عن طريق الطعام ، بالإضافة إلى أنها في أنسجتها الخاصة ، ويمكن أيضًا أن تتكون من الكربوهيدرات.
في العديد من الخلايا (باستثناء كريات الدم الحمراء) يتم استخدامها ليس فقط لتخليق البروتين ، ولكن أيضًا لتكوين البيورين ، ونيوكليوتيدات بيريميدين ، والأمينات الحيوية ، وفوسفوليبيدات الغشاء.
خلال النهار ، يتحلل حوالي 400 جرام من مركبات البروتين إلى أحماض أمينية في جسم الإنسان ، وتحدث العملية العكسية بنفس المقدار تقريبًا.
قماشالبروتينات غير قادرة على تحمل تكاليف الأحماض الأمينية لتخليق المركبات العضوية الأخرى في حالة الهدم.
في عملية التطور ، فقدت البشرية القدرة على تخليق العديد من الأحماض الأمينية بمفردها ، لذلك من أجل تزويد الجسم بها بالكامل ، من الضروري الحصول على هذه المركبات المحتوية على النيتروجين من الطعام. لا تزال العمليات الكيميائية التي تشارك فيها الأحماض الأمينية موضوعًا للدراسة من قبل الكيميائيين والأطباء.
