Chuyển hoá axit amin là quá trình chuyển hoá giữa các phân tử từ chất ban đầu của nhóm amin thành axit xeton mà không tạo thành amoniac. Hãy để chúng tôi xem xét chi tiết hơn về các đặc điểm của phản ứng này, cũng như ý nghĩa sinh học của nó.
Lịch sử khám phá
Phản ứng chuyển hóa axit amin được phát hiện bởi các nhà hóa học Liên Xô Kritzman và Brainstein vào năm 1927. Các nhà khoa học đã nghiên cứu quá trình khử amin của axit glutamic trong mô cơ và nhận thấy rằng khi axit pyruvic và glutamic được thêm vào chất đồng nhất của mô cơ, alanin và axit α-ketoglutaric được hình thành. Điểm độc đáo của khám phá là quá trình này không đi kèm với sự hình thành amoniac. Trong các thí nghiệm, họ đã tìm ra cách chuyển hóa các axit amin là một quá trình thuận nghịch.
Khi các phản ứng diễn ra, các enzym cụ thể được sử dụng làm chất xúc tác, được gọi là aminoferase (transmaminase).
Tính năng của Quy trình
Axit amin tham gia chuyển hóa có thể là hợp chất monocacboxylic. Trong các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, người ta thấy rằng sự chuyển hóaasparagin và glutamine với axit keto xuất hiện trong các mô động vật.
Tham gia tích cực vào quá trình chuyển nhóm amin lấy pyridoxal phosphat, là coenzym của transaminase. Trong quá trình tương tác, pyridoxamine phosphate được hình thành từ nó. Các enzym hoạt động như một chất xúc tác cho quá trình này: oxidase, pyridoxaminase.
Cơ chế phản ứng
Sự chuyển hóa các axit amin đã được giải thích bởi các nhà khoa học Liên Xô Shemyakin và Braunstein. Tất cả các transaminase đều có coenzym pyridoxal phosphat. Các phản ứng truyền mà nó tăng tốc cũng tương tự về cơ chế. Quá trình tiến hành trong hai giai đoạn. Đầu tiên, pyridoxal phosphate lấy một nhóm chức từ axit amin, dẫn đến sự hình thành axit keto và pyridoxamine phosphate. Ở giai đoạn thứ hai, nó phản ứng với axit α-keto, pyridoxal photphat, axit keto tương ứng, được tạo thành sản phẩm cuối cùng. Trong các tương tác như vậy, pyridoxal photphat là chất mang nhóm amin.
Sự chuyển hóa các axit amin theo cơ chế này đã được xác nhận bằng phương pháp phân tích quang phổ. Hiện tại, có bằng chứng mới về sự hiện diện của một cơ chế như vậy trong cơ thể sống.
Giá trị trong quá trình trao đổi
Quá trình chuyển hóa axit amin có vai trò gì? Giá trị của quá trình này là khá lớn. Những phản ứng này phổ biến ở thực vật và vi sinh vật, trong mô động vật do khả năng chống chịu hóa học, vật lý cao,các yếu tố sinh học, tính đặc hiệu lập thể tuyệt đối liên quan đến các axit amin D- và L.
Ý nghĩa sinh học của quá trình chuyển hóa axit amin đã được nhiều nhà khoa học phân tích. Nó đã trở thành chủ đề của một nghiên cứu chi tiết về quá trình chuyển hóa axit amin. Trong quá trình nghiên cứu, một giả thuyết đã được đưa ra về khả năng xảy ra quá trình chuyển hóa các axit amin bằng cách sử dụng phương pháp chuyển gen. Euler phát hiện ra rằng trong các mô động vật chỉ có axit L-glutamic được khử axit amin với tỷ lệ cao, quá trình này được xúc tác bởi glutamate dehydrogenase.
Quá trình khử amin và chuyển hóa axit glutamic là phản ứng thuận nghịch.
Ý nghĩa lâm sàng
Chuyển hóa axit amin được sử dụng như thế nào? Ý nghĩa sinh học của quá trình này nằm ở khả năng tiến hành các thử nghiệm lâm sàng. Ví dụ, huyết thanh của một người khỏe mạnh có từ 15 đến 20 đơn vị transaminase. Trong trường hợp tổn thương mô hữu cơ, sự phá hủy tế bào được quan sát thấy, dẫn đến giải phóng transaminase vào máu từ tổn thương.
Trong trường hợp nhồi máu cơ tim, nghĩa là sau 3 giờ, mức độ aspartate aminotransferase tăng lên 500 đơn vị.
Chuyển hóa axit amin được sử dụng như thế nào? Hóa sinh bao gồm một xét nghiệm transaminase, dựa trên kết quả mà bệnh nhân được chẩn đoán và các phương pháp hiệu quả để điều trị căn bệnh đã được xác định sẽ được lựa chọn.
Bộ dụng cụ đặc biệt được sử dụng cho mục đích chẩn đoán trong phòng khám bệnhhóa chất để phát hiện nhanh hoạt động của lactate dehydrogenase, creatine kinase, transaminase.
Tăngtransaminase máu được quan sát thấy trong các bệnh về thận, gan, tuyến tụy, cũng như trong trường hợp ngộ độc carbon tetrachloride cấp tính.
Chuyển hóa và khử amin của axit amin được sử dụng trong chẩn đoán hiện đại để phát hiện nhiễm trùng gan cấp tính. Điều này là do sự gia tăng mạnh alanine aminotransferase trong một số vấn đề về gan.
Người tham gia chuyển đổi
Axit glutamic có một vai trò đặc biệt trong quá trình này. Sự phân bố rộng rãi trong các mô thực vật và động vật, tính đặc hiệu hóa lập thể cho các axit amin, và hoạt tính xúc tác đã làm cho transaminase trở thành đối tượng nghiên cứu trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu. Tất cả các axit amin tự nhiên (trừ methionine) tương tác với axit α-ketoglutaric trong quá trình chuyển hóa, dẫn đến sự hình thành axit keto- và glutamic. Nó trải qua quá trình khử khử dưới tác dụng của glutamate dehydrogenase.
Tùy chọn khử oxy hóa
Có các loại trực tiếp và gián tiếp của quá trình này. Quá trình khử amin trực tiếp liên quan đến việc sử dụng một enzym duy nhất làm chất xúc tác; sản phẩm phản ứng là axit xeto và amoniac. Quá trình này có thể tiến hành theo cách hiếu khí, giả sử có sự hiện diện của ôxy hoặc theo cách kỵ khí (không có phân tử ôxy).
Tính năng khử oxy hóa
D-oxidase của axit amin hoạt động như chất xúc tác của quá trình hiếu khí, và oxy hóa của axit amin L sẽ hoạt động như coenzyme. Những chất này có trong cơ thể con người, nhưng chúng chỉ hoạt động ở mức tối thiểu.
Biến thể kỵ khí của quá trình khử oxy hóa có thể cho axit glutamic, glutamat dehydrogenase đóng vai trò như một chất xúc tác. Enzyme này có trong ty thể của tất cả các sinh vật sống.
Trong quá trình khử oxy hóa gián tiếp, hai giai đoạn được phân biệt. Đầu tiên, nhóm amin được chuyển từ phân tử ban đầu sang hợp chất keto, một keto và axit amin mới được hình thành. Hơn nữa, bộ xương xeton dị hóa theo những cách cụ thể, tham gia vào chu trình axit tricarboxylic và hô hấp mô, sản phẩm cuối cùng sẽ là nước và carbon dioxide. Trong trường hợp đói, bộ xương carbon của các axit amin glucogenic sẽ được sử dụng để tạo thành các phân tử glucose trong quá trình tạo gluconeogenesis.
Giai đoạn thứ hai liên quan đến việc loại bỏ nhóm amin bằng cách khử amin. Trong cơ thể con người, một quá trình tương tự chỉ có thể xảy ra đối với axit glutamic. Kết quả của sự tương tác này, axit α-ketoglutaric và amoniac được tạo thành.
Kết
Xác định hoạt tính của hai enzym chuyển hóa aspartate aminotransferase và alanin aminotransferase đã được tìm thấy ứng dụng trong y học. Các enzym này có thể tương tác thuận nghịch với axit α-ketoglutaric, chuyển các nhóm amin chức năng từ axit amin sang nó,tạo thành hợp chất xeto và axit glutamic. Mặc dù thực tế là hoạt động của các enzym này tăng lên trong các bệnh về cơ tim và gan, hoạt động tối đa được tìm thấy trong huyết thanh đối với AST và đối với ALT trong bệnh viêm gan.
Axit amin không thể thiếu trong quá trình tổng hợp các phân tử protein, cũng như hình thành nhiều hợp chất sinh học hoạt động khác có thể điều chỉnh các quá trình trao đổi chất trong cơ thể: nội tiết tố, chất dẫn truyền thần kinh. Ngoài ra, chúng còn là nhà tài trợ các nguyên tử nitơ trong quá trình tổng hợp các chất không chứa nitơ protein, bao gồm choline, creatine.
Chuyển hóa axit amin có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng để tổng hợp axit adenosine triphosphoric. Chức năng năng lượng của các axit amin có giá trị đặc biệt trong quá trình đói, cũng như trong bệnh đái tháo đường. Chuyển hóa axit amin cho phép bạn thiết lập các liên kết giữa nhiều biến đổi hóa học xảy ra trong một cơ thể sống.
Cơ thể con người chứa khoảng 35 gam axit amin tự do, và hàm lượng trong máu của họ là 3565 mg / dL. Một lượng lớn chúng xâm nhập vào cơ thể từ thức ăn, ngoài ra, chúng nằm trong các mô của chính chúng, chúng cũng có thể được hình thành từ carbohydrate.
Trong nhiều tế bào (ngoại trừ hồng cầu), chúng không chỉ được sử dụng để tổng hợp protein mà còn để hình thành các nucleotide purine, pyrimidine, amin sinh học, phospholipid màng.
Trong ngày, khoảng 400 g hợp chất protein phân hủy thành các axit amin trong cơ thể người và quá trình ngược lại xảy ra với số lượng xấp xỉ như nhau.
Vảiprotein không thể thực hiện các chi phí của axit amin để tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác trong trường hợp dị hóa.
Trong quá trình tiến hóa, loài người mất khả năng tự tổng hợp nhiều axit amin, do đó, để cung cấp đầy đủ cho cơ thể, cần phải lấy các hợp chất chứa nitơ này từ thực phẩm.. Các quá trình hóa học trong đó axit amin tham gia vẫn là chủ đề nghiên cứu của các nhà hóa học và bác sĩ.
