استقلاب الأحماض الأمينية

للحديث عن الأحماض الأمينية العشرين التي تتكون منها البروتينات والهياكل المعدلة ، يجب وصف اثني عشر مسارًا استقلابيًا متخصصًا على الأقل.

ولكن لماذا تستخدم الخلايا الكثير من المسارات الاستقلابية التي تتطلب طاقة (على سبيل المثال لتجديد المواقع التحفيزية للأنزيمات) ، كل منها له تراث إنزيمي ، لتكوين الأحماض الأمينية؟ يمكن الحصول تقريباً على كل الأحماض الأمينية ، من خلال طرق متخصصة ، من الأيضات التي تستخدم في جزء صغير لإنتاج الطاقة (على سبيل المثال ، من خلال الجلوكوجين ومسار الأجسام الكيتونية) ولكن ، قبل كل شيء ، تؤدي إلى تكوين جزيئات معقدة ، مع عدد كبير من ذرات الكربون (على سبيل المثال من الفينيل ألانين والتيروزين ، في الغدد الكظرية المتخصصة لهذا الغرض ، يتم إنتاج هرمونات) ؛ إذا كان من السهل إنتاج طاقة من الأحماض الأمينية من جهة ، فسيكون من الصعب بناء جزيئات معقدة تبدأ من جزيئات صغيرة: يجعل تقويض الأحماض الأمينية من الممكن استغلال هيكلها للحصول على أنواع أكبر.

يتحلل اثنان أو ثلاثة هكتوليتر من الأحماض الأمينية يومياً بواسطة فرد صحي: 60-100 غرام منها ، مستمدة من البروتينات المدخلة مع النظام الغذائي ولكن يتم الحصول على أكثر من 2 ets من الدوران الطبيعي للبروتينات التي هي جزء لا يتجزأ من الكائن الحي (الأحماض الأمينية) من هذه البروتينات ، التي تضررت من عمليات الحد من الأكسدة ، يتم استبدالها من قبل الآخرين وتقطيعها).

تعطي الأحماض الأمينية مساهمة نشطة من حيث ATP: بعد إزالة مجموعة α-amino ، فإن الهيكل العظمي الكربوني المتبقي للأحماض الأمينية ، بعد التحولات المناسبة ، يمكن أن يدخل دورة krebs. علاوة على ذلك ، عندما ينقص الإمداد بالمغذيات ويقلل من كمية الجلوكوز ، يتم تنشيط الجلوكوز: نطلق على الأحماض الأمينية gluconeogenetic ، والتي يمكن إدخالها بعد إجراء التعديلات المناسبة على عملية إنتاج الجلوكوز. الأحماض الأمينية gluconeogenetic هي تلك التي يمكن تحويلها إلى pyruvate أو fumarate (يمكن تحويل fumarate إلى مريض ترك الميتوكوندريا ، وفي السيتوبلازم ، يتم تحويلها إلى oxaloacetate منها يمكن الحصول على phoruhoenol pyruvate). بدلا من ذلك ، يقال إن الأحماض الأمينية الكيتونية هي تلك التي يمكن تحويلها إلى acetyl coenzyme A و acetate الخل.

الذي وصفه للتو هو جانب مهم جدا لأن الأحماض الأمينية يمكن أن تعالج نقص السكر في حالة الصيام الفوري. إذا استمر الصيام ، بعد يومين يتدخل استقلاب الشحوم (لأنك لا تستطيع مهاجمة بنى البروتين أكثر من اللازم) فإنه في هذه المرحلة ، يتم تحويل الأحماض الدهنية إلى acetyl coenzyme A وفي أجسام الكيتون ، في هذه المرحلة ، كونها محدودة جداً. . من صيام آخر ، حتى يتكيف الدماغ لاستخدام أجسام الكيتون.

يتم نقل مجموعة α-amino من الأحماض الأمينية من خلال تفاعل التلقيح. ويقال إن الانزيمات التي تحفز هذا التفاعل أن تكون الترانساميناسات (أو أمينو ترانسفيراز). تستخدم هذه الإنزيمات عامل إنزيم يدعى pyridoxal phosphate ، والذي يتداخل مع مجموعة الألدهيد. Pyridoxal الفوسفات هو نتاج phosphorylation من البيرودوكسين وهو فيتامين (B6) يحتوي أساسا على الخضار.

يحتوي الترانساماينات على الخصائص التالية:

خصوصية عالية لزوجين كيتوجلوتارات-غلوتامات.

يأخذون الاسم من الزوجين الثاني.

إن إنزيمات الترانساميراز تشتمل دائمًا على زوج α كيتوجلوتارات-غلوتامات ، ويتم تمييزها وفقًا للزوج الثاني المتضمن.

الأمثلة على ذلك:

Aspartate transaminase أو GOT (Glutamate Oxalate Transaminase): يقوم الإنزيم بنقل مجموعة α-amino من الأسبارتات إلى α-ketoglutarate ، للحصول على oxalacetate و glutamate.

ال transinease ألانين أو GTP (Glutamate-Pyruvate Transaminase): ينقل الإنزيم مجموعة α-amino من alanine إلى α-ketoglutarate للحصول على pyruvate و glutamate.

تستخدم transaminases المختلفة α-ketoglurate كمستقبل لمجموعة الأمينية من الأحماض الأمينية وتحويلها إلى الغلوتامات. بينما يتم استخدام الأحماض الأمينية التي يتم تكوينها في مسار أجسام الكيتون.

يمكن أن يحدث هذا النوع من التفاعل في كلا الاتجاهين عند كسر الروابط وتشكيلها بنفس المحتوى النشط.

Transaminases على حد سواء في السيتوبلازم وفي الميتوكوندريا (وهي في الغالب نشطة في السيتوبلازم) وتختلف في نقطة كهروضوئية.

كما أن الترانساميناسات قادرة على إزالة الأحماض الأمينية ديكاربوكسيليت.

يجب أن تكون هناك طريقة لتحويل الغلوتامات مرة أخرى إلى α-ketoglutarate: يتم ذلك عن طريق النخر.

غلوتامات ديهيدروجينيز هو إنزيم قادر على تحويل الغلوتامات إلى α-ketoglutarate ، وبالتالي ، تحويل مجموعات الأمينية من الأحماض الأمينية الموجودة في شكل الغلوتامات إلى الأمونيا. ما يحدث هو عملية الحد من الأكسدة التي تمر عبر الغلوتات ألفا أمينو الوسيطة: يتم إطلاق الأمونيا و ألفا-كيتوجلوتارات والعودة إلى الدورة الدموية.

وبالتالي ، فإن التخلص من مجموعات الأمينية الأمينية يمر عبر الترانساميناسات (مختلفة اعتمادا على الركيزة) وغلوتامات ديهيدروجيناز ، الذي يحدد تشكيل الأمونيا.

هناك نوعان من ديهيدروجيناز الجلوتامات: السيتوبلازمي والميتوكوندريا. والعامل المساعد ، الذي هو أيضاً كَرْبُوسٍ لهذا الإنزيم ، هو NAD (P) +: يستخدم الجلوتامات ديهيدروجينيز كمستقبل طاقة منخفض ، أو NAD + أو NADP +. يفضل الشكل السيتوبلازمي ، ولكن ليس على سبيل الحصر ، NADP + بينما يفضل شكل الميتوكوندريا NAD +. يهدف شكل الميتوكوندريا إلى التخلص من مجموعات الأمين: يؤدي إلى تكوين الأمونيا (التي هي الركيزة اللازمة لإنزيم الميتوكوندريا المتخصصة) و NADH (التي يتم إرسالها إلى سلسلة الجهاز التنفسي). يعمل الشكل السيتوبلازمي في الاتجاه المعاكس ، أي أنه يستخدم الأمونيا والكيتوجلوتارات ألفا لإعطاء الغلوتامات (التي لها وجهة حيوية): هذا التفاعل هو تخليق حيوي واختزال العامل المساعد هو NADPH.

يعمل غلوتامات ديهيدروجيناز عندما يكون من الضروري التخلص من المجموعات الأمينية من الأحماض الأمينية مثل الأمونيا (عن طريق البول) أو عند الحاجة إلى الهياكل العظمية للأحماض الأمينية لإنتاج الطاقة: سيكون لهذا الإنزيم ، كمحاكاة سالبة ، الأنظمة التي تعتبر مؤشرًا لتوفر الطاقة الجيدة (ATP ، GTP و NAD (P) H) وكمعالجات إيجابية ، أنظمة تشير إلى الحاجة إلى الطاقة (AMP ، ADP ، GDP ، NAD (P) + ، الأحماض الأمينية وهرمونات الغدة الدرقية).

الأحماض الأمينية (الليوسين بشكل رئيسي) هي مغيرات إيجابية من ديهيدروجيناز الغلوتاميت: إذا كانت الأحماض الأمينية موجودة في السيتوبلازم ، يمكن استخدامها لتخليق البروتين ، أو يجب التخلص منها لأنها لا يمكن تراكمها (وهذا يفسر لماذا الأحماض الأمينية هي مغيرات إيجابية) .

التخلص من الأمونيا: دورة اليوريا

تتخلص الأسماك من الأمونيا بوضعها في الماء من خلال الخياشيم ؛ وتحوله الطيور إلى حمض اليوريك (وهو منتج تكثيف) وتزيله عن طريق البراز. دعونا نرى ما يحدث في البشر: قلنا أن غلوتامات ديهيدروجينيز يحول الغلوتامات إلى α-ketoglutarate والأمونيا ولكننا لم نقول أن هذا يحدث فقط في الميتوكوندريا في الكبد.

يتم تغطية دور أساسي للتخلص من الأمونيا ، من خلال دورة اليوريا ، بواسطة الترانساميناسات الميتوكوندريا.

يتم تنشيط ثاني أكسيد الكربون ، في شكل أيون البيكربونات (HCO3-) ، من قبل العامل المساعد للبيوتين الذي يشكل البيوتين carboxy الذي يتفاعل مع الأمونيا لإعطاء حمض الكرباميك. يستخدم التفاعل اللاحق ATP لنقل الفوسفات إلى حمض الكارباميك المكون من فوسفات كارباميل و ADP (تحويل ATP إلى ADP هو القوة الدافعة للحصول على carboxyrobotine). يتم تحفيز هذه المرحلة من قبل سينسيز الفوسفات كرباميل ويحدث في الميتوكوندريا. فوسفات كارباميل و ornithine هي ركائز ل enzitin ornithine trans carbamylase الذي يحولها إلى citrulline؛ يحدث هذا التفاعل في الميتوكوندريا (من خلايا الكبد). وينتج السيتولولين ، ويترك الميتوكوندريا ، وفي السيتوبلازم ، يندرج تحت تأثير مخلوق السكسيناز أرجينين : هناك الانصهار بين الهيكل العظمي الكربوني للسيترولين وبين الأسبارتات من خلال هجوم النوكليوفيلي والتخلص اللاحق من الماء. إنزيم إنجيناز أرجينين سينكسيز ، يتطلب جزيء من ATP لذلك لديه اقتران حيوي: التحلل من ATP إلى AMP و pyrophosphate (يتم بعد ذلك تحويل الأخير إلى جزيئين orthophosphate) يحدث عن طريق طرد جزيء من الماء من الركيزة وليس بسبب عمل الماء للوسط.

الإنزيم التالي هو سوكيناز أرجينين : هذا الإنزيم قادر على تقسيم السكسين الأرجينين إلى أرجينين وفوميرات داخل السيتوبلازم.

اكتمال دورة اليوريا بواسطة إنزيم arginase : يتم الحصول على اليوريا و ornithine ؛ يتم استنزاف اليوريا عن طريق الكلى (البول) في حين يعود ornithine إلى الميتوكوندريا ويستأنف الدورة.

تخضع دورة اليوريا للتشكيل غير المباشر بواسطة أرجينين: يشير تراكم الأرجينين إلى ضرورة تسريع دورة اليوريا. تعديل الأرجينين هو غير مباشر لأن الأرجينين ينظم بشكل إيجابي الأنزيم سينزاز الغلوتامات الأسيتيل. هذا الأخير قادر على نقل مجموعة الأسيتيل على نيتروجين الغلوتامات: فهو يتشكل الغلوتامات N-acetyl وهو عبارة عن مُشكِّل مباشر لأنزيم كرباميل-فوسفو-سينثيتاز.

يتراكم أرجينين كمستقلب لدورة اليوريا إذا كان إنتاج كرباميل فوسفات غير كاف للتخلص من الأورنيثين.

يتم إنتاج اليوريا فقط في الكبد ولكن هناك مواقع أخرى تحدث فيها التفاعلات الأولية.

يستخدم الدماغ والعضلات استراتيجيات محددة للقضاء على المجموعات الأمينية. يستخدم الدماغ طريقة فعالة للغاية حيث يتم استخدام إنزيم الغلوتامين سينثاز و glutamase الانزيم: الأول موجود في الخلايا العصبية ، في حين أن الأخير موجود في الكبد. هذه الآلية فعالة للغاية لسببين:

يتم نقل مجموعتين أمينتين من الدماغ إلى الكبد بواسطة مركبة واحدة ؛

الجلوتامين أقل سمية بكثير من الغلوتامات (الغلوتامات أيضا ينفذ نقل الخلايا العصبية ويجب ألا يتجاوز التركيز الفسيولوجي).

في الأسماك ، هناك آلية مشابهة تقود المجموعة الأمينية من الأحماض الأمينية إلى الخياشيم.

من العضلة (الهيكل العظمي والقلب) ، تصل مجموعات الأمينو إلى الكبد من خلال دورة الجلوكوز ألانين. إن الإنزيم المتضمن هو ال glلوتامين البيروفاتي البيروفيني: فهو يسمح بنقل مجموعات الأمين (التي هي على شكل الغلوتامات) ، وتحويل البيروفيت إلى ألانين ، وفي وقت واحد ، الغلوتامات إلى ألفا كيتوجلوتارات في العضلات وتحفيز العملية العكسية في الكبد.

كما أن للـ Transaminases ذات المهام أو المواضع المختلفة اختلافات هيكلية ويمكن تحديدها عن طريق الرحلان الكهربي (ولها نقاط كهروضوئية مختلفة).

يمكن أن يكون وجود الترانساماينات في الدم من أعراض تلف الكبد أو حدوث اعتلال في القلب (أي تلف الأنسجة في الكبد أو خلايا القلب) ؛ ترانساميناسيس ، في تركيز عال جدا في كل من الكبد والقلب: من خلال الرحلان الكهربائي يمكن أن تنشأ إذا وقع التلف في الكبد أو خلايا القلب.