Амин қышқылдарының трансаминденуі – аммиак түзілмей, амин тобының бастапқы затынан кетоқышқылға молекулааралық ауысу процесі. Бұл реакцияның ерекшеліктерін, сонымен қатар оның биологиялық мәнін толығырақ қарастырайық.
Табу тарихы
Амин қышқылының трансаминдену реакциясын 1927 жылы кеңес химиктері Крицман мен Брайнштейн ашты. Ғалымдар бұлшықет тініндегі глутамин қышқылының дезаминдену процесімен айналысып, бұлшықет тінінің гомогенатына пирожүзім және глутамин қышқылдары қосылғанда аланин және α-кетоглутар қышқылы түзілетінін анықтады. Ашудың бірегейлігі процесс аммиак түзілумен қатар жүрмеді. Тәжірибе барысында олар аминқышқылдарының трансаминденуі қайтымды процесс екенін анықтады.
Реакциялар жүріп жатқанда катализаторлар ретінде арнайы ферменттер пайдаланылды, олар аминоферазалар (трансмаминазалар) деп аталды.
Процесс мүмкіндіктері
Трансаминденуге қатысатын аминқышқылдары монокарбонды қосылыстар болуы мүмкін. Зертханалық зерттеулерде трансаминация екені анықталдыаспарагин мен кетоқышқылдары бар глутамин жануарлардың ұлпаларында кездеседі.
Амин тобын тасымалдауға белсенді қатысу трансаминазалардың коферменті болып табылатын пиридоксальфосфатты алады. Өзара әрекеттесу процесінде одан пиридоксаминфосфаты түзіледі. Бұл процестің катализаторы ретінде ферменттер әрекет етеді: оксидаза, пиридоксаминаза.
Реакция механизмі
Амин қышқылдарының трансаминациясын кеңес ғалымдары Шемякин мен Браунштейн түсіндірді. Барлық трансаминазаларда пиридоксальфосфат коферменті болады. Ол жеделдететін берілу реакциялары механизмі бойынша ұқсас. Процесс екі кезеңде жүреді. Біріншіден, пиридоксальфосфат амин қышқылынан функционалды топты алады, нәтижесінде кетоқышқыл мен пиридоксаминфосфат түзіледі. Екінші кезеңде α-кетоқышқылмен әрекеттеседі, пиридоксальфосфат, сәйкес кетоқышқыл соңғы өнім ретінде түзіледі. Мұндай өзара әрекеттесулерде пиридоксальфосфат амин тобының тасымалдаушысы болып табылады.
Амин қышқылдарының осы механизм бойынша трансаминациясы спектрлік талдау әдістерімен расталды. Қазіргі уақытта тірі тіршілік иелерінде мұндай механизмнің бар екендігі туралы жаңа дәлелдер бар.
Айырбас процестеріндегі мән
Амин қышқылының трансаминденуі қандай рөл атқарады? Бұл процестің мәні өте үлкен. Бұл реакциялар өсімдіктер мен микроорганизмдерде, жануарлар ұлпаларында химиялық, физикалық,биологиялық факторлар, D- және L-аминқышқылдарына қатысты абсолютті стереохимиялық ерекшелік.
Аминқышқылдарының трансаминденуінің биологиялық мәнін көптеген ғалымдар талдаған. Ол метаболикалық аминқышқылдарының процестерін егжей-тегжейлі зерттеу нысанына айналды. Зерттеу барысында трансдеаминдену арқылы амин қышқылдарының трансаминдену процесінің мүмкіндігі туралы гипотеза ұсынылды. Эйлер жануарлардың ұлпаларында амин қышқылдарынан жоғары жылдамдықпен L-глутамин қышқылы ғана дезаминденетінін анықтады, бұл процесті глутаматдегидрогеназа катализдейді.
Глютамин қышқылының дезаминдену және трансаминдену процестері қайтымды реакциялар болып табылады.
Клиникалық маңыздылығы
Амин қышқылы трансаминациясы қалай қолданылады? Бұл процестің биологиялық маңыздылығы клиникалық сынақтарды жүргізу мүмкіндігінде жатыр. Мысалы, сау адамның қан сарысуында 15-тен 20 бірлікке дейін трансаминазалар болады. Тіндердің органикалық зақымдануы кезінде жасушалардың бұзылуы байқалады, бұл зақымданудан қанға трансаминазалардың бөлінуіне әкеледі.
Миокард инфарктісі кезінде 3 сағаттан кейін аспартатаминотрансфераза деңгейі 500 бірлікке дейін артады.
Амин қышқылы трансаминациясы қалай қолданылады? Биохимия трансаминаза сынамасын қамтиды, оның нәтижелері бойынша науқасқа диагноз қойылады және анықталған ауруды емдеудің тиімді әдістері таңдалады.
Арнайы жинақтар аурулар клиникасында диагностикалық мақсатта қолданыладылактатдегидрогеназа, креатинкиназа, трансаминаза белсенділігін жылдам анықтауға арналған химиялық заттар.
Гипертрансаминаземия бүйрек, бауыр, ұйқы безі ауруларында, сондай-ақ төрт хлорлы көміртегімен жедел улану кезінде байқалады.
Амин қышқылдарының трансаминациясы және дезаминденуі бауырдың жедел инфекцияларын анықтау үшін заманауи диагностикада қолданылады. Бұл бауырдың кейбір мәселелерінде аланинаминотрансферазаның күрт артуына байланысты.
Трансминацияға қатысушылар
Глютамин қышқылы бұл процесте ерекше рөл атқарады. Өсімдіктер мен жануарлар ұлпаларында кең таралуы, аминқышқылдарының стереохимиялық ерекшелігі және каталитикалық белсенділігі трансаминазаларды зерттеу зертханаларында зерттеу пәніне айналдырды. Барлық табиғи амин қышқылдары (метиониннен басқа) трансаминдеу кезінде α-кетоглутар қышқылымен әрекеттеседі, нәтижесінде кето- және глутамин қышқылы түзіледі. Ол глутаматдегидрогеназаның әсерінен дезаминденеді.
Тотықсыздану опциялары
Бұл процестің тікелей және жанама түрлері бар. Тікелей дезаминдену катализатор ретінде бір ферментті қолдануды қамтиды; реакция өнімі - кето қышқылы және аммиак. Бұл процесс оттегі бар деп есептей отырып, аэробты жолмен немесе анаэробты жолмен (оттегі молекулалары жоқ) жүруі мүмкін.
Тотықтырғыш дезаминдену ерекшеліктері
Амин қышқылдарының D-оксидазалары аэробтық процестің катализаторы, ал L-аминқышқылдарының оксидазалары кофермент ретінде әрекет етеді. Бұл заттар адам ағзасында бар, бірақ олар минималды белсенділікті көрсетеді.
Тотығу дезаминденудің анаэробты нұсқасы глутамин қышқылы үшін мүмкін, глутаматдегидрогеназа катализатор ретінде әрекет етеді. Бұл фермент барлық тірі организмдердің митохондрияларында болады.
Жана емес тотықтырғыш дезаминденуде екі кезең ажыратылады. Алдымен амин тобы бастапқы молекуладан кетоқосылысқа ауысады, жаңа кето және аминқышқылдары түзіледі. Әрі қарай кетоскелет белгілі бір жолмен катаболизденеді, үшкарбон қышқылының айналымына және тіндердің тыныс алуына қатысады, соңғы өнімдер су және көмірқышқыл газы болады. Аштық жағдайында глюкогендік аминқышқылдарының көміртегі қаңқасы глюконеогенезде глюкоза молекулаларын қалыптастыру үшін пайдаланылады.
Екінші кезең дезаминдену арқылы амин тобын жоюды қамтиды. Адам ағзасында ұқсас процесс тек глутамин қышқылы үшін мүмкін. Осы әрекеттесу нәтижесінде α-кетоглутар қышқылы және аммиак түзіледі.
Қорытынды
Аспартатаминотрансфераза және аланинаминотрансфераза трансаминациясының екі ферментінің белсенділігін анықтау медицинада қолданыс тапты. Бұл ферменттер α-кетоглутар қышқылымен қайтымды әрекеттесе алады, амин қышқылдарынан функционалды амин топтарын тасымалдай алады,кетоқосылыстар мен глутамин қышқылын түзеді. Бұл ферменттердің белсенділігі жүрек бұлшықеті мен бауыр ауруларында жоғарылағанына қарамастан, ең жоғары белсенділік АСТ үшін қан сарысуында, ал гепатитте АЛТ үшін анықталады.
Амин қышқылдары белок молекулаларының синтезінде, сондай-ақ организмдегі зат алмасу процестерін реттей алатын басқа да көптеген белсенді биологиялық қосылыстардың: гормондардың, нейротрансмиттерлердің түзілуіне таптырмас. Сонымен қатар, олар холин, креатинді қоса, белок емес азот бар заттардың синтезінде азот атомдарының донорлары болып табылады.
Аминқышқылдарының кетаболизмі аденозин үшфосфор қышқылының синтезі үшін энергия көзі ретінде пайдаланылуы мүмкін. Аминқышқылдарының энергетикалық қызметі аштық процесінде, сондай-ақ қант диабетінде ерекше мәнге ие. Амин қышқылының алмасуы тірі организмде болатын көптеген химиялық өзгерістер арасында байланыс орнатуға мүмкіндік береді.
Адам ағзасында шамамен 35 грамм бос аминқышқылдары бар және олардың қандағы мөлшері 3565 мг/дл. Олардың көп мөлшері ағзаға тамақтан түседі, сонымен қатар олар өз тіндерінде болады, олар көмірсулардан да түзілуі мүмкін.
Көптеген жасушаларда (эритроциттерден басқа) олар тек ақуыз синтезіне ғана емес, пурин, пиримидин нуклеотидтері, биогенді аминдер, мембраналық фосфолипидтердің түзілуіне де қолданылады.
Тәулік ішінде адам ағзасында 400 г жуық ақуыз қосылысы аминқышқылдарына ыдырайды, ал кері процесс шамамен бірдей мөлшерде жүреді.
Матабелоктар катаболизм жағдайында басқа органикалық қосылыстардың синтезі үшін аминқышқылдарының шығындарын жүзеге асыра алмайды.
Эволюция процесінде адамзат көптеген аминқышқылдарын өздігінен синтездеу мүмкіндігін жоғалтты, сондықтан олармен ағзаны толық қамтамасыз ету үшін құрамында азот бар осы қосылыстарды тағамнан алу қажет.. Аминқышқылдары қатысатын химиялық процестер әлі де химиктер мен дәрігерлердің зерттеу пәні болып табылады.
