Aminoskābju pārveide ir starpmolekulāras pārneses process no aminogrupas izejvielas uz keto skābi, neveidojot amonjaku. Ļaujiet mums sīkāk apsvērt šīs reakcijas iezīmes, kā arī tās bioloģisko nozīmi.
Atklājumu vēsture
Aminonskābju transaminācijas reakciju atklāja padomju ķīmiķi Kricmans un Brainšteins 1927. gadā. Zinātnieki ir strādājuši pie glutamīnskābes deaminācijas procesa muskuļu audos un atklājuši, ka, pievienojot muskuļu audu homogenātam pirovīnskābes un glutamīnskābes, veidojas alanīns un α-ketoglutārskābe. Atklājuma unikalitāte bija tāda, ka procesu nepavadīja amonjaka veidošanās. Eksperimentu laikā izdevās noskaidrot, ka aminoskābju transaminācija ir atgriezenisks process.
Kad reakcijas norisinājās, kā katalizatori tika izmantoti specifiski fermenti, kurus sauca par aminoferāzēm (transmamināzēm).
Procesa līdzekļi
Aminoskābes, kas iesaistītas transaminācijā, var būt monokarbonskābes savienojumi. Laboratorijas pētījumos tika konstatēts, ka transaminācijaasparagīns un glutamīns ar keto skābēm rodas dzīvnieku audos.
Aktīvi piedaloties aminogrupas pārnesē, nepieciešams piridoksāla fosfāts, kas ir transamināžu koenzīms. Mijiedarbības procesā no tā veidojas piridoksamīna fosfāts. Fermenti darbojas kā šī procesa katalizators: oksidāze, piridoksamināze.
Reakcijas mehānisms
Aminoskābju transmisiju skaidroja padomju zinātnieki Šemjakins un Braunšteins. Visām transamināzēm ir koenzīms piridoksāla fosfāts. Transmisijas reakcijas, kuras tas paātrina, ir līdzīgas mehānismā. Process notiek divos posmos. Pirmkārt, piridoksāla fosfāts ņem funkcionālo grupu no aminoskābes, kā rezultātā veidojas keto skābe un piridoksamīna fosfāts. Otrajā posmā tas reaģē ar α-keto skābi, kā galaprodukti veidojas piridoksāla fosfāts, atbilstošā keto skābe. Šādās mijiedarbībās piridoksāla fosfāts ir aminogrupas nesējs.
Aminoskābju pārveidošana ar šo mehānismu tika apstiprināta ar spektrālās analīzes metodēm. Pašlaik ir jauni pierādījumi šāda mehānisma klātbūtnei dzīvās būtnēs.
Vērtība apmaiņas procesos
Kāda loma ir aminoskābju transaminācijai? Šī procesa vērtība ir diezgan liela. Šīs reakcijas ir izplatītas augos un mikroorganismos, dzīvnieku audos to augstās izturības dēļ pret ķīmiskajām, fizikālajām,bioloģiskie faktori, absolūtā stereoķīmiskā specifika attiecībā pret D- un L-aminoskābēm.
Aminoskābju transaminācijas bioloģisko nozīmi ir analizējuši daudzi zinātnieki. Tas ir kļuvis par detalizētu metabolisko aminoskābju procesu pētījumu priekšmetu. Pētījuma gaitā tika izvirzīta hipotēze par aminoskābju transaminācijas procesa iespējamību, izmantojot transdeamināciju. Eilers atklāja, ka dzīvnieku audos tikai L-glutamīnskābe tiek deaminēta no aminoskābēm lielā ātrumā, un procesu katalizē glutamāta dehidrogenāze.
Glutamīnskābes deaminācijas un transaminācijas procesi ir atgriezeniskas reakcijas.
Klīniskā nozīme
Kā tiek izmantota aminoskābju transaminēšana? Šī procesa bioloģiskā nozīme ir iespēja veikt klīniskos izmēģinājumus. Piemēram, veselīga cilvēka asins serumā ir no 15 līdz 20 vienībām transamināžu. Organisku audu bojājumu gadījumā tiek novērota šūnu destrukcija, kas izraisa transamināžu izdalīšanos asinīs no bojājuma.
Miokarda infarkta gadījumā burtiski pēc 3 stundām aspartātaminotransferāzes līmenis palielinās līdz 500 vienībām.
Kā tiek izmantota aminoskābju transaminēšana? Bioķīmijā tiek veikts transamināžu tests, pēc kura rezultātiem pacientam tiek noteikta diagnoze un tiek izvēlētas efektīvas metodes identificētās slimības ārstēšanai.
Slimību klīnikā diagnostikas nolūkos izmanto īpašus komplektusķimikālijas ātrai laktātdehidrogenāzes, kreatīnkināzes, transamināžu aktivitātes noteikšanai.
Hipertransamināzēmiju novēro pie nieru, aknu, aizkuņģa dziedzera saslimšanām, kā arī akūtas saindēšanās ar tetrahloroglekli.
Aminoskābju transaminācija un deaminēšana tiek izmantota mūsdienu diagnostikā, lai atklātu akūtu aknu infekciju. Tas ir saistīts ar strauju alanīna aminotransferāzes līmeņa paaugstināšanos dažu aknu problēmu gadījumā.
Pārskaitīšanas dalībnieki
Glutamīnskābei šajā procesā ir īpaša loma. Plaša izplatība augu un dzīvnieku audos, aminoskābju stereoķīmiskā specifika un katalītiskā aktivitāte ir padarījuši transamināzes par pētījumu priekšmetu pētniecības laboratorijās. Visas dabiskās aminoskābes (izņemot metionīnu) transaminācijas laikā mijiedarbojas ar α-ketoglutārskābi, kā rezultātā veidojas keto- un glutamīnskābe. Tas tiek deaminēts glutamāta dehidrogenāzes ietekmē.
Oksidatīvās deaminācijas iespējas
Ir tieši un netieši šī procesa veidi. Tiešā deaminēšana ietver viena enzīma izmantošanu kā katalizatoru; reakcijas produkts ir ketoskābe un amonjaks. Šis process var notikt aerobā veidā, pieņemot skābekļa klātbūtni, vai anaerobā veidā (bez skābekļa molekulām).
Oksidatīvās deaminācijas pazīmes
Aminoskābju D-oksidāzes darbojas kā aerobā procesa katalizatori, bet L-aminoskābju oksidāzes darbosies kā koenzīmi. Šīs vielas atrodas cilvēka organismā, taču tām ir minimāla aktivitāte.
Glutamīnskābei ir iespējams oksidatīvās deaminācijas anaerobs variants, glutamāta dehidrogenāze darbojas kā katalizators. Šis enzīms atrodas visu dzīvo organismu mitohondrijās.
Netiešajā oksidatīvajā dezaminācijā izšķir divus posmus. Pirmkārt, aminogrupa tiek pārnesta no sākotnējās molekulas uz keto savienojumu, veidojas jauns keto un aminoskābes. Tālāk ketoskelets specifiskos veidos katabolizējas, piedalās trikarbonskābes ciklā un audu elpošanā, galaprodukti būs ūdens un oglekļa dioksīds. Bada gadījumā glikogēno aminoskābju oglekļa skelets tiks izmantots, lai glikoneoģenēzē veidotu glikozes molekulas.
Otrais posms ietver aminogrupas izvadīšanu ar deamināciju. Cilvēka organismā līdzīgs process ir iespējams tikai glutamīnskābei. Šīs mijiedarbības rezultātā veidojas α-ketoglutārskābe un amonjaks.
Secinājums
Divu aspartātaminotransferāzes un alanīna aminotransferāzes transaminācijas enzīmu aktivitātes noteikšana ir atradusi pielietojumu medicīnā. Šie fermenti var atgriezeniski mijiedarboties ar α-ketoglutārskābi, pārnest funkcionālās aminogrupas no aminoskābēm uz to,veidojot keto savienojumus un glutamīnskābi. Neskatoties uz to, ka šo enzīmu aktivitāte palielinās sirds muskuļa un aknu slimību gadījumā, maksimālā aktivitāte tiek konstatēta asins serumā ASAT un ALAT hepatīta gadījumā.
Aminoskābes ir neaizstājamas olb altumvielu molekulu sintēzē, kā arī daudzu citu aktīvo bioloģisko savienojumu veidošanā, kas spēj regulēt vielmaiņas procesus organismā: hormonus, neirotransmiteri. Turklāt tie ir slāpekļa atomu donori tādu vielu sintēzē, kas nesatur olb altumvielas, piemēram, holīnu, kreatīnu.
Aminoskābju ketabolismu var izmantot kā enerģijas avotu adenozīna trifosforskābes sintēzei. Aminoskābju enerģētiskā funkcija ir īpaši vērtīga bada procesā, kā arī cukura diabēta gadījumā. Aminoskābju metabolisms ļauj izveidot saikni starp daudzām ķīmiskām pārvērtībām, kas notiek dzīvā organismā.
Cilvēka organismā ir aptuveni 35 grami brīvo aminoskābju, un to saturs asinīs ir 3565 mg/dl. Liels daudzums no tiem nonāk organismā no pārtikas, turklāt tie ir savos audos, var veidoties arī no ogļhidrātiem.
Daudzās šūnās (izņemot eritrocītus) tos izmanto ne tikai proteīnu sintēzei, bet arī purīna, pirimidīna nukleotīdu, biogēno amīnu, membrānas fosfolipīdu veidošanai.
Dienas laikā cilvēka organismā aptuveni 400 g olb altumvielu savienojumu sadalās aminoskābēs, un aptuveni tādā pašā daudzumā notiek apgrieztais process.
Audumsolb altumvielas nespēj veikt aminoskābju izmaksas citu organisko savienojumu sintēzei katabolisma gadījumā.
Cilvēce evolūcijas procesā ir zaudējusi spēju pašai sintezēt daudzas aminoskābes, tāpēc, lai nodrošinātu organismu ar tām pilnvērtīgi, nepieciešams šos slāpekli saturošos savienojumus iegūt no pārtikas.. Ķīmiķi un ārsti joprojām pēta ķīmiskos procesus, kuros piedalās aminoskābes.
