A katabolizmus és az aminosavak bioszintézisének közös módjai
Téma: "ÁLTALÁNOS LEHETŐSÉGEK AMINOSCSÖVEKKEL. AMINO-CSAPOK ÁTMENŐSÍTÉSE, MEGHATÁROZÁSA ÉS DECARBOXILÁCIÓJA »
1. A test nitrogén egyensúlya a fehérje-anyagcsere legfontosabb jellemzőjeként. Példák államokra, amelyek pozitív és negatív nitrogén egyensúlyt tartalmaznak.
2. Az aminosavak forrásai a szövetekben és azok használatának módjai.
3. Az aminosavak katabolizmusának közös módjai a szövetekben. Az aminosavak transzaminálása: enzimek, koenzim, reakciók, szerepe a szervezetben.
4. Az aminosavak közvetlen és közvetett deaminálása a szövetekben: enzimek, koenzimek, reakciók, szerepe a szervezetben.
5. Az aminosavak dekarboxilezése: enzimek, koenzim, reakciók példái. Biogén aminok (szerotonin, hisztamin, GABA, etanol-amin stb.), Szerepe a szervezetben, inaktiválási módok.
6. Az alanin és az aszpartát aminotranszferázok vérben végzett aktivitásának meghatározása klinikai és diagnosztikai értéke.
A szervezet aminosav alapja
23.1.1. Az emberi testben körülbelül 100 g szabad aminosav található, amely az aminosav alapját képezi. Ez az alap folyamatosan feltöltődött az új aminosavak molekuláinak érkezése miatt, az anyagcsere folyamatokban alkalmazott anyagok helyett. A szabad aminosavak felhasználásának forrásai és módjai a testben a 23.1 ábrán láthatók.
23.1. Ábra. Szabad aminosavak képződése és használata a szervezetben.
23.1.2. Tanulmányok radioaktív címkék azt mutatják, hogy az általános fehérjeszintézis sebességét a szervezetben egy egészséges felnőtt körülbelül 400-500 g naponta, 3/4 e szintézis kivitelezésére endogén erőforrások. Ez magyarázza azt a tényt, hogy még a böjt is, bizonyos fehérjék szintézise elég nagy arányban fordul elő.
23.2.1. A bioszintézis folyamata és a fehérjék feldarabolása közötti kapcsolat helyes felmérése érdekében a nitrogén egyensúly meglehetősen pontos. A nitrogénegyensúly a különbség a szervezetben az étellel bejutó nitrogén mennyiség és a szervezetből vizeletből, székletből, nyálból és izzadságból kilépő nitrogén mennyisége között.
23.2.2. Ha a leadott nitrogén mennyisége meghaladja a felszabadított nitrogén mennyiségét, akkor pozitív nitrogén egyensúly figyelhető meg. Minden olyan állapotra jellemzõ, amelyben a testben a protein szintézis mértéke magasabb, mint a bomlás mértéke, például:
- a nőknél a terhesség alatt;
- gyermekkorban teljes táplálkozással;
- a betegeknél a gyógyulás során;
- sportolók a képzés ideje alatt;
- az anabolikus hormonok bevezetésével.
23.2.3. Ha a szervezetből eltávolított nitrogén mennyisége meghaladja az élelmiszer által szolgáltatott nitrogén mennyiségét, akkor negatív nitrogén-egyensúly figyelhető meg. Minden olyan esetben fordul elő, amikor a fehérjék bontása a szervezetben túlsúlyban van a szintézis során, például:
- éhezéskor - teljes vagy részleges, amikor a táplálék legalább egy pótolhatatlan komponense van;
- az időseknél;
- az emésztőrendszeri elváltozásokban szenvedő betegeknél;
- mozgásszervi károsodásban szenvedő betegeknél és más, tartós mobilitási korlátozások esetén (hypokinesia).
23.2.4. A nitrogén egyensúlyi állapotában a szervezet annyi nitrogént veszít naponta, amennyit az élelmiszerrel kap. Ez a normál táplálkozással rendelkező felnőtt egészséges emberek esetében jellemző.
Fehérje ételek - a szervezet fő aminosavforrásai
23.3.1. A szervezetbe belépő táplálékfehérjék az aminosavak forrásaként használhatók fel saját szerkezeti, katalitikus, közlekedési, receptor- és egyéb fehérjék, valamint nem proteintartalmú anyagok szintéziséhez.
23.3.2 A felnőttek napi szükséglete a felnőttek korától, foglalkozásától, egészségi állapotától, munkakörülményeitől, klimatikus és egyéb tényezőitől függ. Megállapították, hogy egy átlagos energiaköltségű felnőttnek napi 100-120 gramm fehérjét kell kapnia.
23.3.3. A fehérjék biológiai értékét is figyelembe kell venni. Minél közelebb van az élelmiszer-fehérje aminosav-összetétele a testfehérjék aminosav-összetételéhez, annál jobban felszívódik és annál magasabb a biológiai értéke. Annál is fontosabb, hogy egy felnőtt testében 8 aminosavat nem lehet szintetizálni. Az ilyen aminosavak pótolhatatlanok, ide tartoznak: valin, leucin, izoleucin, lizin, metionin, treonin, fenilalanin és triptofán. A fennmaradó 12 aminosav cserélhető, képesek az emberi testben szintetizálni, és az étellel kapcsolatos hiányukat más aminosavak ellensúlyozzák.
23.4.1. Az aminosav-metabolizmus gyakori módjai közé tartoznak a transzaminálás, a deaminálás és a dekarboxilezési reakciók.
23.4.2 Az aminosavak transzaminálása - az aminocsoport (NH 2 -) transzmissziója az aminosavtól az a-keto-savig az ammónia közbülső képződése nélkül. Transzaminációs reakciók katalizálja az enzimeket - aminotranszferázt (vagy transzaminázokat). Coenzim aminotranszferáz - piridoxál-foszfát (a B 6 -vitamin származéka). Az aldehid koenzim csoport részt vesz a reakcióban. A reakció könnyen megfordítható. A transzaminációs reakció mechanizmusa a 23.2. Ábrán látható.
23.2. Ábra. A transzaminációs reakcióban az aminosavtól az α-keto-savig terjedő aminocsoportok mechanizmusa.
Transzaminációs reakciók példái:
23.4.3. A transzaminációs reakciók szerepe a szervezetben:
- részvétel az aminosavak indirekt deaminálásában;
- cserélhető aminosavak szintézisének módja;
- amely az a-keto-sav reakciójában képződik, a katabolizmus és a glukoneogenezis általános útjába illeszthető.
23.5.1 Az aminosavak meghatározása - az aminocsoport aminosavból való hasítása az ammóniából (NH3). Az emberi szövetekben az oxidatív deamináció dominál, azaz konjugálódik a hidrogén átvitelével.
23.5.2. Az aminosavak oxidatív deaminálásában résztvevő enzimek fiziológiás pH-értékekben inaktívak. Ezért az oxidatív deaminációban a fő szerepe a glutamát dehidrogenáz, amely katalizálja a glutamát direkt oxidatív deaminálódását. Mint koenzim, NAD + vagy NADP + (PP-vitamin származékai) használatosak. A reakció reverzibilis.
GLDH - alloszterikus enzim, annak alloszterikus aktivátorok ADP és a GDP, alloszterikus inhibitorok - ATP, GTP és NADH.
23.5.3. A közvetett deamináció a legtöbb aminosavra jellemző. Úgy nevezik közvetettnek, mert 2 lépésben történik:
- az első lépésben az aminosavat transzaminálják, hogy glutamátot képezzenek;
- a glutamát oxidatív deaminálása a második lépésben történik (lásd a 21.3. ábrát).
23.3 ábra. Az aminosavak indirekt deaminálásának rendszere.
Részvétele aminotranszferáz ebben a folyamat lehetővé teszi, hogy össze különböző aminosavakat aminocsoportján egy aminosav összetétel - glutamát, amelyet ezután az oxidációra a kialakulását az ammónia és α-ketoglutarát.
23.6.1 Az aminosavak dekarboxilezése - a karboxilcsoport hasítása az aminosavtól a CO 2 képződéséig. Az aminosavak dekarboxilezési reakcióinak termékei biogén aminok. részt vesz a test metabolizmusának és fiziológiai folyamatainak szabályozásában (lásd a 23.1. táblázatot).
Biogén aminok és prekurzoraik.
γ-amino-vajsav (GABA)
Az aminosavak és származékaik dekarboxilezési reakciói katalizálja az aminosav dekarboxilázokat. A koenzim a piridoxál-foszfát (a B 6 -vitamin származéka). A reakciók visszafordíthatatlanok.
23.6.2. Példák dekarboxilezési reakciókra. Egyes aminosavak közvetlenül dekarboxilezve vannak. A hisztidin dekarboxilezési reakciója.
A hisztamin hatásos értágító hatást fejt ki, különösen a gyulladásos fókusz kapillárisait; stimulálja mind a pepszin, mind a sósav gyomorszekrécióját, és a gyomor szekréciós funkciójának tanulmányozására szolgál.
A glutamát dekarboxilezési reakciója.
A GABA a központi idegrendszer fékközvetítője.
Számos aminosav dekarboxilezést végez az előzetes oxidáció után. A triptofán hidroxilezési terméke átalakul szerotoninra:
A szerotonin elsősorban a központi idegrendszer sejtjeiben képződik, vazokonstriktív hatást fejt ki. Részt vesz a vérnyomás, testhőmérséklet, légzés, vese szűrés szabályozásában.
A tirozin hidroxilezési terméke dopaminhoz jut:
A dopamin a katekolaminok előfutára szolgál; a központi idegrendszer gátló típusa közvetítője.
A cisztein tiocsoportját a szulfo-csoporthoz oxidálják, ennek a reakciónak a termékét dekarboxilezzük, így taurint állítunk elő:
A taurin főleg a májban képződik; részt vesz a páros epesavak szintézisében (taurokólia).
21.5.3. Biogén aminok katabolizálása. A szervekben és a szövetekben vannak olyan speciális mechanizmusok, amelyek megakadályozzák a biogén aminok felhalmozódását. A biogén aminok inaktiválódásának fő módja - az oxidatív deamináció és az ammónia képződése - mono- és diamino-oxidázokkal katalizálódik.
A monoamin-oxidáz (MAO) - FAD-tartalmú enzim - elvégzi a reakciót:
A klinika MAO inhibitorokat (nialamid, pirazidol) alkalmaz a depressziós állapotok kezelésére.
Az aminosavak bioszintézise a szövetekben.
23.7.1. Emberben a lehetséges szintéziséhez esszenciális aminosavak, amelyek a következők: alanin, arginin, aszpartát, hisztidin, glicin, glutaminsav, glutamin, prolin, szerin, tirozin, cisztein. Az ilyen aminosavak bármelyikének élelmiszer-hiánya nem jár együtt a szervezetben fennálló hiányosságával. A cserélhető aminosavak képződésének fő módjai a következők: 1) az a-keto-savak transzaminálása. 2) az a-keto-sav reduktív aminálásával. 3) szintézis esszenciális aminosavak részvételével.
23.7.2. Transzamináció (lásd a 23.4. E reakciókban a szénatomok forrásai a glikolízis metabolitjai és a Krebs ciklus, a nitrogénatomok forrásai más aminosavak, leggyakrabban glutamát (lásd a 23.4. Ábrát).
23.7.3. Helyreállító aminálás (lásd a 24. témakört). Az aminocsoport nitrogénatomjának forrása az ammónia molekula, a szénforrás az a-keto-sav, leggyakrabban az α-ketoglutarát (lásd a 23.4. Ábrát).
23.4. Ábra. A cserélhető aminosavak bioszintézise a glükóz szénvázát használó szövetekben (egy csillag mutatja transzaminációs reakciókat, két reduktív aminálást).
23.7.4. Összetétel esszenciális aminosavakkal. A cserélhető aminosav-tirozin a fenilalanin esszenciális aminosavból képződik:
A fenilalanin-hidroxiláz egy tipikus citokróm P 450 -függő hidroxiláz, vegyes funkcióval: egy oxigénatom van a vízben, a másik pedig a tirozin hidroxilcsoportjába. A tetrahidrobiopterin kofaktor redukálószerként szolgál. amelyet a NADPH-függő dihidrobiopterin reduktáz enzim csökkentett állapotban tart.
Egy cserélhető aminosav-ciszteint szintetizálunk az esszenciális aminosav-metionin részvételével, amelyet a kénatom forrásaként használunk. A metilcsoport visszacsapása után a transzmetilezési reakciókban a metionin átalakul homociszteinré. Ha kölcsönhatásba lép a helyettesítő aminosav-szerinnel, kialakul a cisztationin:
A cisztationin a cisztein és a homoszerin képződéséig hasítódik le, amelyet α-ketobutirátra bonítanak:
Így a táplálékkal ellátott fenil-alanint és metionint részlegesen felcserélhető aminosavak szintézisére használják. Ezért a fenilalanin és a metionin napi követelménye jelentősen csökkenthető, ha a tirozin és a cisztein további mennyisége bejut a szervezetbe.