Aminorūgščių perkėlimas – tai tarpmolekulinis pernešimas iš pradinės amino grupės medžiagos į keto rūgštį, nesusidarant amoniakui. Leiskite mums išsamiau apsvarstyti šios reakcijos ypatybes ir jos biologinę reikšmę.
Atradimų istorija
Aminorūgščių transaminacijos reakciją 1927 m. atrado sovietų chemikai Kritzmanas ir Brainsteinas. Mokslininkai ištyrė glutamo rūgšties deamininimo procesą raumenų audinyje ir nustatė, kad piruvo ir glutamo rūgštys dedamos į raumenų audinio homogenatą, susidaro alaninas ir α-ketoglutaro rūgštis. Atradimo išskirtinumas buvo tas, kad proceso metu nesusidarė amoniakas. Eksperimentų metu pavyko išsiaiškinti, kad aminorūgščių transamininimas yra grįžtamasis procesas.
Vykstant reakcijoms, kaip katalizatoriai buvo naudojami specifiniai fermentai, vadinami aminoferazėmis (transmaminazėmis).
Proceso funkcijos
Amino rūgštys, dalyvaujančios transaminavime, gali būti monokarboksilo junginiai. Laboratorinių tyrimų metu buvo nustatyta, kad transaminacijaasparaginas ir glutaminas su keto rūgštimis atsiranda gyvūnų audiniuose.
Aktyviai dalyvaujant amino grupės perkėlimui reikalingas piridoksalio fosfatas, kuris yra transaminazių kofermentas. Sąveikos procese iš jo susidaro piridoksamino fosfatas. Fermentai veikia kaip šio proceso katalizatorius: oksidazė, piridoksaminazė.
Reakcijos mechanizmas
Aminorūgščių transformaciją paaiškino sovietų mokslininkai Shemyakin ir Braunstein. Visos transaminazės turi kofermentą piridoksalio fosfatą. Transmisijos reakcijos, kurias jis pagreitina, yra panašios mechanizmu. Procesas vyksta dviem etapais. Pirma, piridoksalio fosfatas paima funkcinę grupę iš aminorūgšties, todėl susidaro keto rūgštis ir piridoksamino fosfatas. Antrame etape jis reaguoja su α-keto rūgštimi, kaip galutiniai produktai susidaro piridoksalio fosfatas, atitinkama keto rūgštis. Tokiose sąveikose piridoksalio fosfatas yra amino grupės nešiklis.
Aminorūgščių transaminacija šiuo mechanizmu buvo patvirtinta spektrinės analizės metodais. Šiuo metu yra naujų įrodymų, kad toks mechanizmas egzistuoja gyvose būtybėse.
Vertė mainų procesuose
Kokį vaidmenį atlieka aminorūgščių transaminacija? Šio proceso vertė yra gana didelė. Šios reakcijos būdingos augalams ir mikroorganizmams, gyvūnų audiniams dėl didelio atsparumo cheminiams, fiziniams,biologiniai veiksniai, absoliutus stereocheminis specifiškumas, susijęs su D- ir L-aminorūgštimis.
Biologinę aminorūgščių transamininimo reikšmę išanalizavo daugelis mokslininkų. Tai tapo detalaus metabolinių aminorūgščių procesų tyrimo objektu. Tyrimo metu buvo iškelta hipotezė apie aminorūgščių transamininimo proceso galimybę naudojant transdeaminaciją. Euleris atrado, kad gyvūnų audiniuose tik L-glutamo rūgštis yra deaminuojama iš aminorūgščių dideliu greičiu, o procesą katalizuoja glutamato dehidrogenazė.
Glutamo rūgšties deamininimo ir transamininimo procesai yra grįžtamos reakcijos.
Klinikinė reikšmė
Kaip naudojamas aminorūgščių transaminavimas? Biologinė šio proceso reikšmė slypi klinikinių tyrimų atlikimo galimybėje. Pavyzdžiui, sveiko žmogaus kraujo serume yra nuo 15 iki 20 vienetų transaminazių. Organinių audinių pažeidimų atveju stebimas ląstelių sunaikinimas, dėl kurio iš pažeidimo į kraują išsiskiria transaminazės.
Miokardo infarkto atveju, pažodžiui po 3 valandų, aspartato aminotransferazės lygis padidėja iki 500 vienetų.
Kaip naudojamas aminorūgščių transaminavimas? Biochemija apima transaminazių tyrimą, pagal kurio rezultatus pacientui diagnozuojama ir parenkami veiksmingi nustatytos ligos gydymo metodai.
Ligų klinikoje diagnostikos tikslais naudojami specialūs rinkiniaicheminės medžiagos greitai aptikti laktatdehidrogenazę, kreatinkinazę, transaminazių aktyvumą.
Hipertransaminazemija stebima sergant inkstų, kepenų, kasos ligomis, taip pat ūmaus apsinuodijimo anglies tetrachloridu atveju.
Aminorūgščių transaminacija ir deamininimas šiuolaikinėje diagnostikoje naudojamas ūminėms kepenų infekcijoms nustatyti. Taip yra dėl staigaus alanino aminotransferazės padidėjimo sergant kai kuriomis kepenų ligomis.
Transamacijos dalyviai
Glutamo rūgštis atlieka ypatingą vaidmenį šiame procese. Dėl plataus pasiskirstymo augalų ir gyvūnų audiniuose, stereocheminio aminorūgščių specifiškumo ir katalizinio aktyvumo transaminazės buvo tiriamos tyrimų laboratorijose. Visos natūralios aminorūgštys (išskyrus metioniną) transaminacijos metu sąveikauja su α-ketoglutaro rūgštimi, todėl susidaro keto- ir glutamo rūgštis. Jis deaminuojamas veikiant glutamato dehidrogenazei.
Oksidacinio deaminavimo parinktys
Yra tiesioginiai ir netiesioginiai šio proceso tipai. Tiesioginis deamininimas apima vieno fermento kaip katalizatoriaus naudojimą; reakcijos produktas yra keto rūgštis ir amoniakas. Šis procesas gali vykti aerobiniu būdu, darant prielaidą, kad yra deguonies, arba anaerobiniu būdu (be deguonies molekulių).
Oksidacinio deamininimo ypatybės
Aminorūgščių D-oksidazės veikia kaip aerobinio proceso katalizatoriai, o L-aminorūgščių oksidazės veiks kaip kofermentai. Šių medžiagų yra žmogaus organizme, tačiau jos veikia minimaliai.
Galimas anaerobinis glutamo rūgšties oksidacinio deamininimo variantas, glutamato dehidrogenazė veikia kaip katalizatorius. Šio fermento yra visų gyvų organizmų mitochondrijose.
Netiesioginio oksidacinio deamininimo metu išskiriami du etapai. Pirmiausia amino grupė perkeliama iš pradinės molekulės į keto junginį, susidaro naujas keto ir aminorūgštys. Be to, ketoskeletas katabolizuojasi specifiniais būdais, dalyvauja trikarboksirūgšties cikle ir audinių kvėpavime, galutiniai produktai bus vanduo ir anglies dioksidas. Badavimo atveju gliukogeninių aminorūgščių anglies skeletas bus naudojamas gliukozės molekulėms formuoti gliukoneogenezėje.
Antrasis etapas apima amino grupės pašalinimą deamininant. Žmogaus organizme panašus procesas įmanomas tik dėl glutamo rūgšties. Dėl šios sąveikos susidaro α-ketoglutaro rūgštis ir amoniakas.
Išvada
Dviejų aspartataminotransferazės ir alanino aminotransferazės transaminavimo fermentų aktyvumo nustatymas buvo pritaikytas medicinoje. Šie fermentai gali grįžtamai sąveikauti su α-ketoglutaro rūgštimi, perkelti funkcines aminogrupes iš aminorūgščių į ją,formuojasi keto junginiai ir glutamo rūgštis. Nepaisant to, kad sergant širdies raumens ir kepenų ligomis padidėja šių fermentų aktyvumas, didžiausias AST aktyvumas randamas kraujo serume, o sergant hepatitu – ALT.
Amino rūgštys yra nepakeičiamos b altymų molekulių sintezėje, taip pat daugelio kitų aktyvių biologinių junginių, galinčių reguliuoti medžiagų apykaitos procesus organizme: hormonų, neuromediatorių, susidarymui. Be to, jie yra azoto atomų donorai neb altyminių azoto turinčių medžiagų, įskaitant choliną, kreatiną, sintezėje.
Aminorūgščių metabolizmas gali būti naudojamas kaip energijos š altinis adenozino trifosforo rūgšties sintezei. Energetinė aminorūgščių funkcija yra ypač svarbi badavimo procese, taip pat sergant cukriniu diabetu. Aminorūgščių metabolizmas leidžia nustatyti ryšius tarp daugybės cheminių transformacijų, vykstančių gyvame organizme.
Žmogaus organizme yra apie 35 gramus laisvųjų aminorūgščių, o jų kiekis kraujyje yra 3565 mg/dl. Didelis jų kiekis į organizmą patenka su maistu, be to, yra savo audiniuose, gali susidaryti ir iš angliavandenių.
Daugelyje ląstelių (išskyrus eritrocitus) jie naudojami ne tik b altymų sintezei, bet ir purino, pirimidino nukleotidų, biogeninių aminų, membraninių fosfolipidų susidarymui.
Per dieną apie 400 g b altymų junginių žmogaus organizme suskyla į aminorūgštis, o maždaug tiek pat vyksta atvirkštinis procesas.
Audinyskatabolizmo atveju b altymai nepajėgia atlikti aminorūgščių sąnaudų kitų organinių junginių sintezei.
Evoliucijos procese žmonija prarado galimybę pati sintetinti daugybę aminorūgščių, todėl norint organizmą jomis visavertiškai aprūpinti, būtina šių azoto turinčių junginių gauti iš maisto. Cheminius procesus, kuriuose dalyvauja aminorūgštys, vis dar tiria chemikai ir gydytojai.
