Transamination ng amino acids ay ang proseso ng intermolecular transfer mula sa panimulang sangkap ng amino group patungo sa keto acid nang walang pagbuo ng ammonia. Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang mga tampok ng reaksyong ito, gayundin ang biyolohikal na kahulugan nito.
Kasaysayan ng pagtuklas
Ang reaksyon ng transamination ng amino acid ay natuklasan ng mga chemist ng Soviet na sina Kritzman at Brainstein noong 1927. Ang mga siyentipiko ay nagtrabaho sa proseso ng deamination ng glutamic acid sa kalamnan tissue at natagpuan na habang ang pyruvic at glutamic acid ay idinagdag sa homogenate ng tissue ng kalamnan, ang alanine at α-ketoglutaric acid ay nabuo. Ang kakaiba ng pagtuklas ay ang proseso ay hindi sinamahan ng pagbuo ng ammonia. Sa panahon ng mga eksperimento, nalaman nilang ang transamination ng mga amino acid ay isang reversible process.
Kapag nagpatuloy ang mga reaksyon, ginamit ang mga partikular na enzyme bilang mga catalyst, na tinatawag na aminoperases (transmaminases).
Mga Tampok ng Proseso
Ang mga amino acid na kasangkot sa transamination ay maaaring mga monocarboxylic compound. Sa mga pag-aaral sa laboratoryo, natagpuan na ang transaminationAng asparagine at glutamine na may mga keto acid ay nangyayari sa mga tissue ng hayop.
Ang aktibong pakikilahok sa paglipat ng grupong amino ay tumatagal ng pyridoxal phosphate, na isang coenzyme ng transaminases. Sa proseso ng pakikipag-ugnayan, ang pyridoxamine phosphate ay nabuo mula dito. Ang mga enzyme ay kumikilos bilang isang katalista para sa prosesong ito: oxidase, pyridoxaminase.
Mekanismo ng reaksyon
Transamination ng mga amino acid ay ipinaliwanag ng mga siyentipikong Sobyet na sina Shemyakin at Braunstein. Ang lahat ng mga transaminases ay may coenzyme pyridoxal phosphate. Ang mga reaksyon ng paghahatid na pinabilis nito ay magkatulad sa mekanismo. Ang proseso ay nagpapatuloy sa dalawang yugto. Una, ang pyridoxal phosphate ay kumukuha ng functional group mula sa amino acid, na nagreresulta sa pagbuo ng keto acid at pyridoxamine phosphate. Sa ikalawang yugto, ito ay tumutugon sa α-keto acid, ang pyridoxal phosphate, ang kaukulang keto acid, ay nabuo bilang mga produkto ng pagtatapos. Sa ganitong mga pakikipag-ugnayan, ang pyridoxal phosphate ay ang carrier ng amino group.
Transamination ng mga amino acid sa pamamagitan ng mekanismong ito ay nakumpirma ng spectral analysis na pamamaraan. Sa kasalukuyan, may bagong ebidensya para sa pagkakaroon ng gayong mekanismo sa mga buhay na nilalang.
Halaga sa mga proseso ng palitan
Anong papel ang ginagampanan ng transamination ng amino acid? Ang halaga ng prosesong ito ay medyo malaki. Ang mga reaksyong ito ay karaniwan sa mga halaman at mikroorganismo, sa mga tisyu ng hayop dahil sa kanilang mataas na pagtutol sa kemikal, pisikal,biological na mga kadahilanan, ganap na stereochemical specificity na may kaugnayan sa D- at L-amino acids.
Ang biological na kahulugan ng transamination ng mga amino acid ay sinuri ng maraming siyentipiko. Ito ay naging paksa ng isang detalyadong pag-aaral sa mga proseso ng metabolic amino acid. Sa kurso ng pananaliksik, isang hypothesis ang iniharap tungkol sa posibilidad ng proseso ng transamination ng mga amino acid gamit ang transdeamination. Natuklasan ni Euler na sa mga tissue ng hayop lamang ang L-glutamic acid ay nadeaminate mula sa mga amino acid sa mataas na rate, ang proseso ay na-catalyzed ng glutamate dehydrogenase.
Ang mga proseso ng deamination at transamination ng glutamic acid ay mga reversible reaction.
Clinical significance
Paano ginagamit ang transamination ng amino acid? Ang biological na kahalagahan ng prosesong ito ay nakasalalay sa posibilidad ng pagsasagawa ng mga klinikal na pagsubok. Halimbawa, ang serum ng dugo ng isang malusog na tao ay may mula 15 hanggang 20 mga yunit ng transaminases. Sa kaso ng mga organikong sugat sa tissue, ang pagkasira ng cell ay sinusunod, na humahantong sa paglabas ng mga transaminases sa dugo mula sa sugat.
Sa kaso ng myocardial infarction, literal pagkatapos ng 3 oras, ang antas ng aspartate aminotransferase ay tataas sa 500 unit.
Paano ginagamit ang transamination ng amino acid? Ang biochemistry ay nagsasangkot ng transaminase test, ayon sa mga resulta kung saan ang pasyente ay nasuri, at ang mga epektibong paraan ng paggamot sa natukoy na sakit ay pinili.
Ang mga espesyal na kit ay ginagamit para sa mga layuning diagnostic sa klinika ng mga sakitmga kemikal para sa mabilis na pagtuklas ng lactate dehydrogenase, creatine kinase, aktibidad ng transaminase.
Ang hypertransaminasemia ay sinusunod sa mga sakit sa bato, atay, pancreas, gayundin sa kaso ng talamak na pagkalason sa carbon tetrachloride.
Ang transamination at deamination ng mga amino acid ay ginagamit sa mga modernong diagnostic upang matukoy ang talamak na impeksyon sa atay. Ito ay dahil sa matinding pagtaas ng alanine aminotransferase sa ilang problema sa atay.
Mga kalahok sa Transamination
Ang Glutamic acid ay may espesyal na papel sa prosesong ito. Dahil sa malawak na distribusyon sa mga tissue ng halaman at hayop, stereochemical specificity para sa amino acids, at catalytic activity, ang mga transaminases ay naging paksa ng pag-aaral sa mga laboratoryo ng pananaliksik. Ang lahat ng natural na amino acid (maliban sa methionine) ay nakikipag-ugnayan sa α-ketoglutaric acid sa panahon ng transamination, na nagreresulta sa pagbuo ng keto- at glutamic acid. Sumasailalim ito sa deamination sa ilalim ng pagkilos ng glutamate dehydrogenase.
Oxidative deamination na opsyon
May mga direkta at hindi direktang uri ng prosesong ito. Ang direktang deamination ay kinabibilangan ng paggamit ng isang enzyme bilang isang katalista; ang produkto ng reaksyon ay keto acid at ammonia. Ang prosesong ito ay maaaring magpatuloy sa isang aerobic na paraan, sa pag-aakalang may oxygen, o sa isang anaerobic na paraan (nang walang mga molecule ng oxygen).
Mga tampok ng oxidative deamination
Ang D-oxidases ng mga amino acid ay kumikilos bilang mga catalyst ng aerobic process, at ang mga oxidases ng L-amino acid ay magsisilbing coenzymes. Ang mga sangkap na ito ay nasa katawan ng tao, ngunit nagpapakita sila ng kaunting aktibidad.
Anaerobic na variant ng oxidative deamination ay posible para sa glutamic acid, ang glutamate dehydrogenase ay gumaganap bilang isang catalyst. Ang enzyme na ito ay nasa mitochondria ng lahat ng nabubuhay na organismo.
Sa indirect oxidative deamination, dalawang yugto ang nakikilala. Una, ang amino group ay inilipat mula sa orihinal na molekula sa keto compound, isang bagong keto at amino acids ay nabuo. Dagdag pa, ang ketoskeleton ay nag-catabolize sa mga tiyak na paraan, nakikilahok sa tricarboxylic acid cycle at tissue respiration, ang mga huling produkto ay tubig at carbon dioxide. Sa kaso ng gutom, ang carbon skeleton ng mga glucogenic amino acid ay gagamitin upang bumuo ng mga molekula ng glucose sa gluconeogenesis.
Ang ikalawang yugto ay nagsasangkot ng pag-aalis ng grupong amino sa pamamagitan ng deamination. Sa katawan ng tao, ang isang katulad na proseso ay posible lamang para sa glutamic acid. Bilang resulta ng pakikipag-ugnayang ito, nabubuo ang α-ketoglutaric acid at ammonia.
Konklusyon
Ang pagtukoy sa aktibidad ng dalawang enzymes ng transamination ng aspartate aminotransferase at alanine aminotransferase ay natagpuan ang aplikasyon sa medisina. Ang mga enzyme na ito ay maaaring mabaligtad na makipag-ugnayan sa α-ketoglutaric acid, ilipat ang functional amino group mula sa amino acids dito,bumubuo ng mga keto compound at glutamic acid. Sa kabila ng katotohanan na ang aktibidad ng mga enzyme na ito ay tumataas sa mga sakit ng kalamnan sa puso at atay, ang pinakamataas na aktibidad ay matatagpuan sa serum ng dugo para sa AST, at para sa ALT sa hepatitis.
Ang mga amino acid ay kailangang-kailangan sa synthesis ng mga molekula ng protina, gayundin sa pagbuo ng maraming iba pang aktibong biological compound na maaaring mag-regulate ng mga metabolic na proseso sa katawan: mga hormone, neurotransmitters. Bilang karagdagan, sila ay mga donor ng nitrogen atoms sa synthesis ng non-protein nitrogen-containing substance, kabilang ang choline, creatine.
Ang ketabolismo ng mga amino acid ay maaaring gamitin bilang isang mapagkukunan ng enerhiya para sa synthesis ng adenosine triphosphoric acid. Ang pag-andar ng enerhiya ng mga amino acid ay may partikular na halaga sa proseso ng gutom, pati na rin sa diabetes mellitus. Binibigyang-daan ka ng metabolismo ng amino acid na magtatag ng mga ugnayan sa pagitan ng maraming pagbabagong kemikal na nangyayari sa isang buhay na organismo.
Ang katawan ng tao ay naglalaman ng humigit-kumulang 35 gramo ng mga libreng amino acid, at ang kanilang nilalaman sa dugo ay 3565 mg/dL. Ang isang malaking halaga ng mga ito ay pumapasok sa katawan mula sa pagkain, bilang karagdagan, sila ay nasa kanilang sariling mga tisyu, maaari rin silang mabuo mula sa mga carbohydrate.
Sa maraming mga cell (maliban sa mga erythrocytes) ginagamit ang mga ito hindi lamang para sa synthesis ng protina, kundi pati na rin para sa pagbuo ng purine, pyrimidine nucleotides, biogenic amines, membrane phospholipids.
Sa araw, humigit-kumulang 400 g ng mga compound ng protina ay nasira sa mga amino acid sa katawan ng tao, at ang kabaligtaran na proseso ay nangyayari sa humigit-kumulang sa parehong dami.
Telahindi kayang gawin ng mga protina ang gastos ng mga amino acid para sa synthesis ng iba pang mga organic compound sa kaso ng catabolism.
Sa proseso ng ebolusyon, ang sangkatauhan ay nawalan ng kakayahang mag-synthesize ng maraming amino acid sa sarili nitong, samakatuwid, upang maibigay sa katawan ang mga ito nang buo, kinakailangan upang makuha ang mga compound na naglalaman ng nitrogen na ito mula sa pagkain. Ang mga kemikal na proseso kung saan lumalahok ang mga amino acid ay pinag-aaralan pa rin ng mga chemist at doktor.
