Az aminosavak transzaminációja az a folyamat, amely az aminocsoport kiindulási anyagából a ketosavba történő intermolekuláris átvitelt jelenti ammónia képződése nélkül. Tekintsük részletesebben ennek a reakciónak a jellemzőit, valamint biológiai jelentését.
Felfedezési előzmények
Az aminosav-transzaminációs reakciót Kritzman és Brainstein szovjet kémikusok fedezték fel 1927-ben. A tudósok az izomszövetben lévő glutaminsav dezaminációs folyamatán dolgoztak, és azt találták, hogy amikor piruvics- és glutaminsavat adnak az izomszövet homogenizátumához, alanin és α-ketoglutársav képződik. A felfedezés egyedisége az volt, hogy a folyamatot nem kísérte ammónia képződése. A kísérletek során sikerült rájönniük, hogy az aminosavak transzaminációja reverzibilis folyamat.
A reakciók során specifikus enzimeket használtak katalizátorként, amelyeket aminoferázoknak (transzmaminázoknak) neveztek.
Folyamatfunkciók
A transzaminációban részt vevő aminosavak lehetnek monokarbonsavak. A laboratóriumi vizsgálatok során kiderült, hogy a transzaminációaz aszparagin és a glutamin ketosavakkal az állati szövetekben fordul elő.
Az aminocsoport átvitelében való aktív részvételhez piridoxál-foszfát szükséges, amely a transzaminázok koenzimje. A kölcsönhatás során piridoxamin-foszfát képződik belőle. Az enzimek katalizátorként működnek ebben a folyamatban: oxidáz, piridoxamináz.
Reakció mechanizmus
Az aminosavak transzformálását Shemyakin és Braunstein szovjet tudósok magyarázták. Minden transzaminázban van piridoxál-foszfát koenzim. Az általa felgyorsított átviteli reakciók mechanizmusa hasonló. A folyamat két szakaszban zajlik. Először is, a piridoxál-foszfát egy funkciós csoportot vesz fel az aminosavból, ami ketosav és piridoxamin-foszfát képződését eredményezi. A második szakaszban α-ketosavval reagál, végtermékként piridoxál-foszfát, a megfelelő ketosav keletkezik. Az ilyen kölcsönhatásokban a piridoxál-foszfát az aminocsoport hordozója.
Az aminosavak ezzel a mechanizmussal történő transzformálását spektrális elemzési módszerekkel igazolták. Jelenleg új bizonyítékok állnak rendelkezésre egy ilyen mechanizmus élőlényekben való jelenlétére.
Érték a cserefolyamatokban
Milyen szerepet játszik az aminosav transzamináció? Ennek a folyamatnak az értéke meglehetősen nagy. Ezek a reakciók gyakoriak a növényekben és a mikroorganizmusokban, az állati szövetekben a kémiai, fizikai,biológiai tényezők, abszolút sztereokémiai specificitás a D- és L-aminosavakkal kapcsolatban.
Az aminosavak transzaminációjának biológiai jelentését sok tudós elemezte. A metabolikus aminosav folyamatok részletes vizsgálatának tárgya lett. A kutatás során hipotézist állítottunk fel az aminosavak transzdeaminációval történő transzaminálási folyamatának lehetőségéről. Euler felfedezte, hogy az állati szövetekben csak az L-glutaminsav dezaminálódik az aminosavakból nagy sebességgel, a folyamatot a glutamát-dehidrogenáz katalizálja.
A glutaminsav dezaminálási és transzaminálási folyamatai reverzibilis reakciók.
Klinikai jelentősége
Hogyan használják az aminosav transzaminációt? Ennek a folyamatnak a biológiai jelentősége a klinikai vizsgálatok lefolytatásának lehetőségében rejlik. Például egy egészséges ember vérszéruma 15-20 egység transzaminázt tartalmaz. Szerves szöveti elváltozások esetén sejtpusztulás figyelhető meg, ami a lézióból a transzaminázok vérbe jutásához vezet.
Szívinfarktus esetén szó szerint 3 óra elteltével az aszpartát-aminotranszferáz szintje 500 egységre emelkedik.
Hogyan használják az aminosav transzaminációt? A biokémia transzamináz tesztet foglal magában, amelynek eredménye alapján diagnosztizálják a beteget, és kiválasztják az azonosított betegség kezelésének hatékony módszereit.
Speciális készleteket használnak diagnosztikai célokra a betegségek klinikájánvegyszerek a laktát-dehidrogenáz, kreatin-kináz, transzamináz aktivitás gyors kimutatására.
Hypertransaminasemia vese-, máj-, hasnyálmirigy-betegségeknél, valamint akut szén-tetraklorid-mérgezés esetén figyelhető meg.
Az aminosavak transzaminációját és dezaminálását a modern diagnosztikában alkalmazzák az akut májfertőzések kimutatására. Ennek oka egyes májproblémák esetén az alanin-aminotranszferáz meredek növekedése.
Tranzakció résztvevői
A glutaminsavnak különleges szerepe van ebben a folyamatban. A növényi és állati szövetekben való széles elterjedés, az aminosavak sztereokémiai specifitása és a katalitikus aktivitás a transzaminázokat a kutatólaboratóriumok tanulmányozásának tárgyává tették. Az összes természetes aminosav (a metionin kivételével) kölcsönhatásba lép az α-ketoglutársavval a transzamináció során, ami keto- és glutaminsav képződését eredményezi. Glutamát-dehidrogenáz hatására dezamináción megy keresztül.
Oxidatív dezaminálási lehetőségek
Ennek a folyamatnak vannak közvetlen és közvetett típusai. A közvetlen dezaminálás során egyetlen enzimet használnak katalizátorként; a reakciótermék ketosav és ammónia. Ez a folyamat történhet aerob módon, oxigén jelenlétét feltételezve, vagy anaerob módon (oxigénmolekulák nélkül).
Az oxidatív dezamináció jellemzői
Az aminosavak D-oxidázai az aerob folyamat katalizátoraiként, az L-aminosavak oxidázai pedig koenzimként működnek. Ezek az anyagok jelen vannak az emberi szervezetben, de minimális aktivitást mutatnak.
A glutaminsav esetében lehetséges az oxidatív dezaminálás anaerob változata, a glutamát-dehidrogenáz katalizátorként működik. Ez az enzim minden élő szervezet mitokondriumában jelen van.
A közvetett oxidatív dezaminációban két szakaszt különböztetnek meg. Először az aminocsoport átkerül az eredeti molekulából a ketovegyületbe, új keto és aminosavak keletkeznek. Továbbá a ketoszkeleton meghatározott módon katabolizál, részt vesz a trikarbonsav ciklusban és a szöveti légzésben, a végtermék víz és szén-dioxid lesz. Éhínség esetén a glükogén aminosavak szénvázát glükózmolekulák képzésére használják fel a glükoneogenezisben.
A második szakasz az aminocsoport deaminációval történő eltávolítását foglalja magában. Az emberi szervezetben hasonló folyamat csak a glutaminsav esetében lehetséges. Ennek a kölcsönhatásnak az eredményeként α-ketoglutársav és ammónia képződik.
Következtetés
Az aszpartát-aminotranszferáz és alanin-aminotranszferáz transzamináló két enzim aktivitásának meghatározása az orvostudományban alkalmazásra talált. Ezek az enzimek reverzibilisen kölcsönhatásba léphetnek az α-ketoglutársavval, és funkcionális aminocsoportokat vihetnek át az aminosavakból.ketovegyületeket és glutaminsavat képeznek. Annak ellenére, hogy ezen enzimek aktivitása megnő szívizom- és májbetegségek esetén, a maximális aktivitás a vérszérumban található az AST és az ALT esetében hepatitis esetén.
Az aminosavak nélkülözhetetlenek a fehérjemolekulák szintézisében, valamint számos más aktív biológiai vegyület képződésében, amelyek szabályozhatják a szervezet anyagcsere-folyamatait: hormonok, neurotranszmitterek. Ezenkívül nitrogénatomok donorai a nem fehérje nitrogéntartalmú anyagok, köztük a kolin és a kreatin szintézisében.
Az aminosavak ketabolizmusa energiaforrásként használható az adenozin-trifoszforsav szintéziséhez. Az aminosavak energiafunkciója különösen fontos az éhezés folyamatában, valamint a cukorbetegségben. Az aminosav-anyagcsere lehetővé teszi, hogy kapcsolatot létesítsen számos kémiai átalakulás között, amelyek egy élő szervezetben előfordulnak.
Az emberi szervezet körülbelül 35 gramm szabad aminosavat tartalmaz, vértartalmuk pedig 3565 mg/dl. Nagy mennyiségük a táplálékkal kerül a szervezetbe, ráadásul a saját szöveteikben vannak, szénhidrátból is kialakulhatnak.
Számos sejtben (az eritrociták kivételével) nemcsak fehérjeszintézisre használják, hanem purin-, pirimidin-nukleotidok, biogén aminok, membránfoszfolipidek képzésére is.
A nap folyamán körülbelül 400 g fehérjevegyület bomlik le aminosavakra az emberi szervezetben, és körülbelül ugyanennyi mennyiségben a fordított folyamat megy végbe.
Szöveta fehérjék nem képesek lebonyolítani az aminosavak költségeit más szerves vegyületek szintéziséhez katabolizmus esetén.
Az emberiség az evolúció során elvesztette azt a képességét, hogy sok aminosavat önmagában szintetizáljon, ezért ahhoz, hogy a szervezetet maradéktalanul el tudja látni ezekkel, szükséges ezeket a nitrogéntartalmú vegyületeket az élelmiszerekből beszerezni.. Azokat a kémiai folyamatokat, amelyekben az aminosavak részt vesznek, még mindig kémikusok és orvosok tanulmányozzák.
