الميثيونين: الخصائص والوظائف والأطعمة والفوائد - مادة الاحياء - 2026

و ميثيونين ويصنف (الأرصاد الجوية، M) في مجموعة من الأحماض الأمينية غير القطبية أو الأمينية مسعور الحمضية. يحتوي هذا الحمض الأميني على الكبريت (S) في سلسلته الجانبية التي يمكن أن تتفاعل مع ذرات المعادن أو مع المجموعات المحبة للكهرباء.

اكتشف جون هوارد مولر الميثيونين في العقد الثاني من القرن العشرين. قام مولر بعزل الميثيونين من الكازين ، وهو بروتين استخدمه لتنمية الثقافات العقدية الحالة للدم.

التركيب الكيميائي للحمض الأميني ميثيونين (المصدر: Hbf878 عبر ويكيميديا ​​كومنز)

اسم "ميثيونين" هو اختصار للاسم الكيميائي لهذا الحمض الأميني: γ-methylthiol-α-aminobutyric acid ، وقد قدمه S. Odake في عام 1925.

إنه حمض أميني أساسي للثدييات ويمكن أن يدخل مسار تخليق السيستين ، وهو حمض أميني غير أساسي ، طالما أن الجسم يحصل على الميثيونين من النظام الغذائي. تقوم النباتات والبكتيريا بتصنيعه من الهوموسيستين ، وهو مشتق من السيستين والهوموسرين.

يعني تقويضه ، من ناحية ، إزالة النيتروجين من هيكله وإفرازه مثل اليوريا ، ومن ناحية أخرى ، تحويل سلسلة الكربون الخاصة به إلى مادة السكسينيل CoA.

جنبا إلى جنب مع الفالين وثريونين ، يعتبر الميثيونين حمض أميني جلوكوجينيك ، لأن هذه الأحماض الأمينية يمكن أن تتحول إلى سكسينات وتدخل في دورة كريبس. الأحماض الأمينية الجلوكوجينية قادرة على إنتاج الكربوهيدرات ، وبالتالي الجلوكوز.

هناك العديد من الأطعمة الغنية بالميثيونين مثل التونة واللحوم وبياض البيض والجبن والمكسرات.

الميثيونين ضروري لتخليق العديد من البروتينات ، ويؤدي وظائف مهمة في التمثيل الغذائي للدهون ، وخاصة للعضلات الهيكلية ، ويشارك أيضًا كمضاد للأكسدة.

هناك العديد من الاضطرابات المتعلقة باستقلاب الميثيونين والكبريت التي ترتبط بأمراض لها درجات مختلفة من الآثار على الصحة. يحفز البعض تراكم الهوموسيستين ، الذي يصاحبه تجلط الدم واضطرابات الجهاز العصبي المركزي (CNS) والتخلف العقلي الشديد والجهاز العظمي.

البعض الآخر ، مثل نقص الأدينوسيل ترانسفيراز ، وهو أول إنزيم يعمل في تحلل الميثيونين ، يؤدي إلى تراكم الميثيونين ، وهو مرض حميدة نسبيًا يتم التحكم فيه عن طريق تقييد الأطعمة الغنية بالميثيونين في النظام الغذائي.

مميزات

الميثيونين هو حمض أميني أساسي لا ينتجه جسم الإنسان أو الكثير. هذا هو أحد مضادات الأكسدة الممتازة ومصدر للكبريت لجسمنا.

الاحتياج اليومي من الميثيونين للرضع هو 45 ملغ / يوم ، وفي الأطفال 800 ملغ / يوم ، والبالغين ما بين 350 و 1100 ملغ / يوم.

الميثيونين هو أحد المصادر الرئيسية للكبريت في الجسم. الكبريت هو أحد المكونات الأساسية لبعض الفيتامينات مثل الثيامين أو فيتامين ب 1 ، وبعض الهرمونات مثل الجلوكاجون والأنسولين وبعض هرمونات الغدة النخامية.

يوجد في الكيراتين ، وهو بروتين في الجلد والأظافر والشعر ، وهو مهم أيضًا لتخليق الكولاجين والكرياتين. لذلك ، فإن الميثيونين ، باعتباره مصدر الكبريت ، يرتبط بجميع وظائف الكبريت أو المواد العضوية التي تحتوي عليه.

بناء

الصيغة الكيميائية للميثيونين هي HO2CCH (NH2) CH2CH2SCH3 وصيغتها الجزيئية هي C5H11NO2S. وهو حمض أميني أساسي كاره للماء ، مصنف ضمن الأحماض الأمينية Apolar.

يحتوي على كربون α مرتبط بمجموعة أمينية (-NH2) ، ومجموعة كربوكسيل (-COOH) ، وذرة هيدروجين وسلسلة جانبية (-R) تحتوي على كبريت وتتكون على النحو التالي: -CH2 -CH2-S-CH3.

يمكن أن توجد جميع الأحماض الأمينية ، باستثناء الجلايسين ، كمواد متناهية الصغر في شكل L أو D ، لذلك يمكن أن يوجد L-methionine و D-methionine. ومع ذلك ، يوجد L-methionine فقط في بنية البروتينات الخلوية.

يحتوي هذا الحمض الأميني على ثوابت تفكك pK 1 من 2.28 و pK2 من 9.21 ، ونقطة متساوية كهربائية 5.8.

المميزات

الميثيونين هو حمض أميني أساسي لتركيب العديد من البروتينات ، من بينها بعض الهرمونات والبروتينات المكونة للجلد والشعر والأظافر ، إلخ.

يستخدم كمرخي طبيعي للنوم وهو مهم جدًا للحالة الجيدة للأظافر والجلد والشعر. يمنع بعض أمراض الكبد والقلب. يمنع تراكم الدهون في الشرايين وهو ضروري لتركيب السيستين والتوراين.

يفضل استخدام الدهون كطاقة ويتدخل في نقلها واستخدامها ، خاصة في عضلات الهيكل العظمي ، وهذا هو السبب في أنها مهمة جدًا لممارسة العضلات.

يقلل من مستويات الهيستامين. وهو أحد مضادات الأكسدة الطبيعية ، حيث يساعد في تقليل الجذور الحرة. كما أن لها خصائص مضادة للاكتئاب ومزيل للقلق.

استخدام حديث آخر للميثيونين باعتباره "جهاز تعقب إشعاعي" لدراسة التصوير في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) في مجال علم الأورام العصبية.

كما أن له استخدامًا واسعًا باعتباره تباينًا إشعاعيًا للأورام الدبقية ، سواء في عملية التخطيط للاستخراج الجراحي ، أو في مراقبة الاستجابة للعلاج وتقييم التكرار.

في الآونة الأخيرة ، تم اختبار استخدام الميثيونين بكفاءة لتحسين نمو نباتات فول الصويا.

التخليق الحيوي

تم وصف التخليق الحيوي للميثيونين ونشره في عام 1931 من قبل البريطاني جورج بارجر ومساعده فريدريك فيليب كوين.

يمكن للبكتيريا والنباتات تصنيع المثيونين والسيستين ، ومع ذلك ، تحصل معظم الحيوانات على الميثيونين من النظام الغذائي والسيستين من مسار التخليق الحيوي الذي يبدأ من الميثيونين كركيزة أولية (كما أنها تكتسب السيستين مع الطعام المستهلك في النظام الغذائي).

مسار التخليق الحيوي

تستخدم النباتات والبكتيريا السيستين كمصدر للكبريت والهوموسرين كمصدر للهيكل الكربوني لتخليق الميثيونين. يتم تصنيع الهوموسرين من الأسبارتات من خلال ثلاثة تفاعلات إنزيمية:

(1) يتم تحويل الأسبارتات إلى β- فوسفات الأسبارتيل عن طريق إنزيم أسبارتات كيناز ، ثم (2) يتم تحويله إلى أسبارتيك نصف أسبارتيك ، والذي (3) بفضل عمل نازعة هيدروجين الهوموسرين يولد الهوموسرين.

الخطوة الأولى في تخليق الميثيونين هي تفاعل الهوموسرين مع succinyl-CoA لتشكيل O-succinyl homoserine. في هذا التفاعل ، يتم شق مادة السكسينيل CoA ، وإطلاق جزء CoA والرابط السكسينات مع الهوموسرين.

في مسار التخليق الحيوي ، تكون الخطوة المنظمة أو الضابطة هي هذا التفاعل الإنزيمي الأول ، حيث ينتهي الميثيونين ، وهو المنتج النهائي ، بتثبيط إنزيم ترانسفيراز الهوموسرين السكسينيل.

الخطوة الثانية في التخليق هي تفاعل O-succinyl homoserine مع السيستين ، الذي يتم تحفيزه بواسطة إنزيم cystathionine ine-synthetase ، مع توليد السيستاثيونين.

يتم تحفيز التفاعل الثالث في هذا المسار بواسطة β-cystathionine ، الذي يزيل السيستاثيوتين بحيث يرتبط الكبريت بسلسلة جانبية من أربعة كربون مشتقة من الهوموسرين. نتيجة هذا التفاعل هي تكوين الهوموسيستين وإطلاق 1 بيروفات و 1 NH4 + أيون.

يتم تحفيز التفاعل الأخير بواسطة homocysteine ​​methyltransferase ، والذي يحتوي على homocysteine ​​كركيزة ومع الإنزيم المساعد methylcobalamin (المشتق من فيتامين B12 (cyanocobalamin)) ينقل مجموعة الميثيل من 5-methyltetrahydrofolate إلى مجموعة sulfhydryl من homocysteine ​​ويعطي أصل الميثيونين.

في هذا التفاعل ، يظل رباعي هيدروفولات مجانيًا.

انحلال

يتم تقويض ميثيونين ، إيزولوسين ، وفالين إلى سكسينيل- CoA. تتم إزالة ثلاثة أخماس الكربون في شكل الميثيونين succinyl-CoA ، والكربون في شكل الكربوكسيل CO2 ، ومجموعة الميثيل من الميثيونين على هذا النحو.

تتضمن الخطوة الأولى في تحلل الميثيونين تكثيف L-methionine مع ATP عن طريق L-methionine adenosyl transferase مما يؤدي إلى ظهور S-adenosyl-L-methionine ، ويسمى أيضًا "الميثيونين النشط".

يتم نقل مجموعة S-methyl إلى متقبلات مختلفة وبالتالي يتم تكوين S-adenosyl-L-homocysteine ​​، والذي يفقد الأدينوزين من خلال التحلل المائي ويصبح L-homocysteine. ثم يرتبط الهوموسيستين بالسيرين ليشكل السيستاثيونين. يتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة سيستاثيونين بيتا سينثيتاز.

يتحلل السيستاثيونين ويؤدي إلى L-homoserine و cysteine. هذه هي الطريقة التي ينشأ بها الهوموسيستين الهوموسرين ويولد السيرين السيستين ، لذا فإن هذا التفاعل شائع في التخليق الحيوي للسيستين من السيرين.

ثم يقوم Homoserine deaminase بتحويل الهوموسرين إلى α-ketobutyrate ، ويطلق NH4. Α-ketobutyrate ، في وجود CoA-SH و NAD + ، تشكل propionyl-CoA ، والذي يتم تحويله بعد ذلك إلى methylmalonyl-CoA ويتم تحويله إلى succinyl-CoA.

وبهذه الطريقة ، ينتهي جزء من سلسلة الكربون للميثيونين بتكوين ركيزة مُولدة للجلوكوز ، وهي سكسينيل- CoA ، والتي يمكن دمجها بعد ذلك في تخليق الجلوكوز ؛ ولهذا السبب يعتبر الميثيونين حمض أميني جلوكوجينيك.

طريق بديل لتحلل الميثيونين هو استخدامه كركيزة للطاقة.

يتم إزالة نيتروجين الميثيونين ، مثل جميع الأحماض الأمينية ، من الكربون ألفا عن طريق النقل ، ويتم نقل هذه المجموعة الأمينية ألفا أخيرًا إلى L-glutamate. عن طريق نزع الأمين المؤكسد ، يدخل هذا النيتروجين في دورة اليوريا ويتم التخلص منه في البول.

الأطعمة الغنية بالميثيونين

تشمل الأطعمة الغنية بالميثيونين:

- بياض البيض.

- مشتقات الألبان مثل الجبن الناضج والجبن الكريمي والزبادي.

- الأسماك وخاصة ما يسمى بالأسماك الزرقاء مثل التونة أو أبو سيف.

- سرطان البحر وجراد البحر والجمبري مصادر مهمة للمثيونين.

- لحم الخنزير ولحم البقر والدجاج.

- الجوز والفواكه المجففة الأخرى غنية بالميثيونين وتمثل بدائل البروتين للنباتيين والنباتيين.

- بذور السمسم واليقطين والفستق.

يوجد أيضًا في الفاصوليا السوداء والبيضاء وفول الصويا والذرة والخضروات ذات الأوراق الخضراء مثل اللفت والسبانخ والسلق السويسري. البروكلي والكوسا والكوسا غنية بالميثيونين.

فوائد تناوله

كونه من الأحماض الأمينية الأساسية ، فإن تناوله ضروري لأداء جميع الوظائف التي يشارك فيها. من خلال تعزيز نقل الدهون لاستخدام وقود الطاقة ، يحمي الميثيونين الكبد والشرايين من تراكم الدهون.

تناوله مفيد لحماية الجسم من أمراض مثل الكبد الدهني وتصلب الشرايين.

ثبت أن الميثيونين فعال في علاج بعض الحالات الشديدة من اعتلال النخاع الشوكي الناجم عن أكسيد النيتريك وفقر الدم الكبير الكريات التي لا تستجيب لعلاج فيتامين ب 12.

إن استخدام S-adenosyl-L-methionine (SAM) فعال كعلاج طبيعي وبديل للاكتئاب. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن SAM هو متبرع لمجموعة الميثيل يشارك في تخليق مختلف النواقل العصبية ذات الخصائص المضادة للاكتئاب في الدماغ.

يرتبط الإجهاد التأكسدي ، على الأقل جزئيًا ، بتلف أعضاء مختلفة ، بما في ذلك الكبد والكلى والدماغ. تم افتراض استخدام مضادات الأكسدة مثل الميثيونين لمنع وتصحيح الضرر الناجم عن الإجهاد التأكسدي.

اضطرابات النقص

هناك بعض الأمراض المتعلقة بعملية التمثيل الغذائي للميثيونين ، والتي لها علاقة بامتصاصه في الأمعاء ، مما يؤدي إلى تراكم بعض المستقلبات أو النقص الصريح في الحمض الأميني.

في حالة اضطرابات التمثيل الغذائي للميثيونين ، فإن الأكثر شيوعًا هي ما يسمى بيلة هوموسيستينية ، وهي الأنواع الأول والثاني والثالث والرابع:

بيلة هوموسيستينية من النوع الأول ناتجة عن نقص إنزيم السيستاثيونين-synthetase ويصاحبها أعراض سريرية مشابهة لتجلط الدم وهشاشة العظام وخلع العدسة والتخلف العقلي في كثير من الأحيان.

تحدث بيلة هوموسيستينية من النوع الثاني بسبب نقص إنزيم N5N10-methylenetetrahydrofolate reductase. بيلة هوموسيستينية من النوع الثالث يرجع إلى انخفاض في N5-methyltetrahydrofolate-homocysteine ​​transethylase ، بسبب نقص في تخليق methylcobalamin.

وأخيرًا ، يرتبط النوع الرابع من بيلة هوموسيستينية بانخفاض في N5-methyltetrahydrofolate-homocysteine ​​transmethylase بسبب خلل في امتصاص الكوبالامين.

بيلة هوموسيستينية هي عيوب موروثة في استقلاب الميثيونين وتحدث بشكل متكرر في 1 من كل 160.000 مولود جديد. في هذه الحالة المرضية ، يتم إفراز حوالي 300 ملغ من الهوموسيستين يوميًا مع S-adenosyl methionine ، والذي يصاحبه زيادة في ميثيونين البلازما.

إن تقليل تناول الميثيونين وزيادة السيستين في النظام الغذائي في وقت مبكر من الحياة يمنع التغيرات المرضية التي تسببها هذه الأمراض ويسمح بالتطور الطبيعي.

في حالة نقص الميثيونين ، ترتبط أهم التأثيرات بالفشل في عملية تكوّن النخاع في الألياف العصبية للجهاز العصبي المركزي (CNS) والتي يمكن أن تترافق مع درجة معينة من التخلف العقلي.

المراجع

1. Bakhoum، GS، Badr، EA Elm.، Sadak، MS، Kabesh، MO، & Amin، GA (2018). تحسين النمو وبعض الجوانب البيوكيميائية والإنتاجية لثلاثة أصناف من نبات فول الصويا عن طريق معالجة الميثيونين تحت ظروف التربة الرملية. المجلة الدولية للبحوث البيئية ، 13 ، 1-9.
2. ماثيوز ، سي ، فان هولدي ، ك ، وأهيرن ، ك. (2000). الكيمياء الحيوية (الطبعة الثالثة). سان فرانسيسكو ، كاليفورنيا: بيرسون.
3. ميشولون ، د. ، & فافا م. (2002). دور S-adenosyl-L-methionine في علاج الاكتئاب: مراجعة للأدلة. المجلة الأمريكية للتغذية السريرية ، 76 (5) ، 1158S-1161S.
4. موراي ر. ، بندر ، د. ، بوثام ، ك. ، كينيلي ، ب. ، رودويل ، ف ، وويل ، ب. (2009). هاربر للكيمياء الحيوية المصورة (الطبعة 28). ماكجرو هيل الطبية.
5. باترا ، آر سي ، سواروب ، د. ، دويفيدي ، إس كيه (2001). التأثيرات المضادة للأكسدة لـ α توكوفيرول وحمض الأسكوربيك و L-methionine على الإجهاد التأكسدي الذي يسببه الرصاص للكبد والكلى والدماغ في الفئران. علم السموم ، 162 (2) ، 81-88.
6. رون ، دينار (1998). الكيمياء الحيوية. برلنغتون ، ماساتشوستس: نيل باترسون للنشر.
7. ستايسي ، سي بي ، دي روكو ، إيه ، آند جولد ، آر جي (1992). الميثيونين في علاج الاعتلال العصبي الناجم عن أكسيد النيتروز واعتلال النخاع الشوكي. مجلة علم الأعصاب ، 239 (7) ، 401-403.