و نقل الأمين هو نوع من التفاعل الكيميائي الذي يعمل في "إعادة توزيع" المجموعات الأمينية من الأحماض الأمينية، لأنها تنطوي على عكسها عمليات أمينة (بالإضافة إلى وجود مجموعة الأمينية) ونزع الأمين (إزالة مجموعة الأمينية)، والتي يحفزه إنزيمات محددة تعرف باسم الترانساميناسات أو ناقلات الأمين.
يتضمن تفاعل النقل العام التبادل بين حمض أميني وأي حمض α-keto ، حيث ينتج عن تبادل مجموعة أمينية نسخة ketoacid من الحمض الأميني الأول ونسخة الأحماض الأمينية من الركيزة الأولى حمض α-keto.
مخطط بياني لتفاعل ناقل أمين بين حمض أميني وحمض ألفا كيتو (المصدر: Alcibiades عبر ويكيميديا كومنز)
المجموعة الأمينية التي يتم تبادلها عادة هي "ألفا" amino ، أي المجموعة التي تشارك في تكوين روابط الببتيد والتي تحدد بنية الأحماض الأمينية ، على الرغم من أن التفاعلات التي تنطوي على مجموعات أمينية أخرى موجودة في مواقع مختلفة يمكن أن تحدث أيضًا..
باستثناء ليسين وثريونين وبرولين وهيدروكسي برولين ، تشارك جميع الأحماض الأمينية في تفاعلات الترانسامين ، على الرغم من وصف الترانسامينازات للحامض الهيستيدين والسيرين والميثيونين والفينيل ألانين ، إلا أن مساراتها الأيضية لا تتضمن هذا النوع. من ردود الفعل.
تم اكتشاف تفاعلات النقل بين الأحماض الأمينية وأحماض ألفا كيتو في عام 1937 من قبل براونشتاين وكريتزمان ، ومنذ ذلك الحين أصبحت موضوع دراسات مكثفة ، حيث تحدث في العديد من أنسجة الكائنات الحية المختلفة ولأغراض مختلفة.
في البشر ، على سبيل المثال ، يتم توزيع الترانساميناسات على نطاق واسع في أنسجة الجسم وتنشط بشكل خاص في أنسجة عضلة القلب والكبد وأنسجة العضلات والهيكل العظمي والكلى.
آلية التفاعل
تتضمن تفاعلات النقل نفس الآلية تقريبًا. كما نوقش سابقًا ، تحدث هذه التفاعلات كتبادل عكسي لمجموعة أمينية بين حمض أميني وحمض α-keto (منزوع الأمين) ، مما ينتج عنه حمض α-keto للحمض الأميني المانح والحمض الأميني لمستقبل حمض α-keto.
تعتمد هذه التفاعلات على مركب يعرف باسم فوسفات البيريدوكسال ، وهو مشتق من فيتامين ب 6 الذي يشارك كناقل للمجموعات الأمينية والذي يرتبط بإنزيمات الترانساميناز من خلال تكوين قاعدة شيف بين مجموعة الألدهيد لهذا الجزيء. و ε-amino لبقايا ليسين في الموقع النشط للإنزيم.
الرابطة بين فوسفات البيريدوكسال وبقايا اللايسين في الموقع النشط ليست تساهمية ، ولكنها تحدث من خلال التفاعل الكهروستاتيكي بين الشحنة الموجبة للنيتروجين على الليسين والشحنة السالبة على مجموعة الفوسفات من البيريدوكسال.
في سياق التفاعل ، يقوم الحمض الأميني الذي يعمل كركيزة بإزاحة مجموعة am-amino من بقايا ليسين في الموقع النشط الذي يشارك في قاعدة شيف مع البيريدوكسال.
في غضون ذلك ، يتم إزالة زوج من الإلكترونات من كربون ألفا للحمض الأميني ونقله إلى حلقة بيريدين التي تشكل فوسفات البيريدوكسال (مشحونة إيجابياً) ثم "يتم تسليمها" إلى حمض ألفا كيتو الذي يعمل كركيزة ثانية.
بهذه الطريقة ، لا يشارك فوسفات البيريدوكسال فقط في نقل أو نقل المجموعات الأمينية بين الأحماض الأمينية و α-ketoacids التي هي ركائز الترانساميناسات ، ولكنها تعمل أيضًا كـ "حوض" للإلكترونات ، مما يسهل تفكك حمض ألفا أميني هيدروجين.
باختصار ، تقوم الركيزة الأولى ، وهي حمض أميني ، بنقل مجموعتها الأمينية إلى فوسفات البيريدوكسال ، ومن هناك يتم نقلها لاحقًا إلى الركيزة الثانية ، حمض ألفا كيتو ، لتشكيل ، في غضون ذلك ، مركب وسيط يعرف باسم فوسفات بيريدوكسامين.
وظيفة النقل
توجد إنزيمات Transaminase بشكل عام في العصارة الخلوية والميتوكوندريا وتعمل في تكامل مسارات التمثيل الغذائي المختلفة.
نازع هيدروجين الغلوتامات في تفاعله العكسي ، على سبيل المثال ، يمكنه تحويل الغلوتامات إلى أمونيوم ، NADH (أو NADPH) ، و α-ketoglutarate ، والتي يمكن أن تدخل دورة حمض الكربوكسيل وتعمل في إنتاج الطاقة.
يمثل هذا الإنزيم ، الموجود في مصفوفة الميتوكوندريا ، نقطة تفرع تربط الأحماض الأمينية باستقلاب الطاقة ، بحيث عندما تفتقر الخلية إلى طاقة كافية في شكل كربوهيدرات أو دهون لتعمل ، يمكنها بدلاً من ذلك استخدام بعضها الأحماض الأمينية لنفس الغرض.
يعد تكوين الإنزيم (نازعة هيدروجين الجلوتامات) أثناء نمو الدماغ أمرًا ضروريًا للتحكم في إزالة سموم الأمونيوم ، حيث ثبت أن بعض حالات التخلف العقلي لها علاقة بنشاط منخفض لهذا ، مما يؤدي إلى تراكم الأمونيوم الذي يضر بصحة الدماغ.
في بعض خلايا الكبد ، يمكن أيضًا استخدام تفاعلات التحويل لتخليق الجلوكوز عن طريق استحداث السكر.
يتم تحويل الجلوتامين إلى جلوتامات وأمونيوم بواسطة إنزيم الجلوتاميناز. بعد ذلك ، يتم تحويل الجلوتامات إلى α-ketoglutarate ، والتي تدخل دورة كريبس ثم تكوين الجلوكوز. تحدث هذه الخطوة الأخيرة بفضل حقيقة أن malate ، أحد منتجات الطريق ، يتم نقله إلى خارج الميتوكوندريا عن طريق مكوك.
يترك هذا المكوك α-ketoglutarate تحت رحمة إنزيم الماليك ، الذي يحوله إلى بيروفات. يمكن بعد ذلك تحويل جزيئين من البيروفات إلى جزيء جلوكوز واحد من خلال استحداث السكر.
أمثلة
ترتبط تفاعلات النقل الأكثر شيوعًا بالأحماض الأمينية ألانين وحمض الجلوتاميك وحمض الأسبارتيك.
يمكن لبعض إنزيمات aminotransferase ، بالإضافة إلى فوسفات البيريدوكسال ، استخدام البيروفات كـ “coenzyme” ، كما هو الحال في إنزيم glutamate-pyruvate transaminase ، الذي يحفز التفاعل التالي:
غلوتامات + بيروفات ↔ ألانين + ألفا كيتوجلوتارات
تعتمد خلايا العضلات على هذا التفاعل لإنتاج ألانين من البيروفات وللحصول على الطاقة من خلال دورة كريبس من خلال α-ketoglutarate. في هذه الخلايا ، يعتمد استخدام الألانين كمصدر للطاقة على التخلص من المجموعات الأمينية مثل أيونات الأمونيوم في الكبد ، من خلال دورة اليوريا.
تفاعل نقل الألانين (المصدر: توماس دراب عبر ويكيميديا كومنز)
تفاعل آخر مهم للغاية لعملية نقل الدم في الأنواع المختلفة هو ذلك الذي يتم تحفيزه بواسطة إنزيم الأسبارتات أمينوترانسفيراز:
L- الأسبارتات + α- كيتوجلوتارات أوكسالو أسيتات + L- الجلوتامات
أخيرًا وليس آخرًا ، تفاعل انتقال حمض γ-aminobutyric (GABA) ، وهو حمض أميني غير بروتيني ضروري للجهاز العصبي المركزي الذي يعمل كناقل عصبي مثبط. يتم تحفيز التفاعل بواسطة ناقلة أميناز حامض aminobutyric ويكون أكثر أو أقل على النحو التالي:
α-Ketoglutarate + 4-aminobutanoic acid Glutamate + Succinic semialdehyde
يتم تحويل Succinic semialdehyde إلى حمض succinic من خلال تفاعل أكسدة ويمكن أن يدخل الأخير دورة Krebs لإنتاج الطاقة.
المراجع
- بهاغافان ، نيفادا ، ها ، سي (2002). التمثيل الغذائي للبروتين والأحماض الأمينية. الكيمياء الحيوية الطبية (الطبعة الرابعة) ، المطبعة الأكاديمية: سان دييغو ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 331.
- Cammarata ، PS ، & Cohen ، PP (1950). نطاق تفاعل التحويل في الأنسجة الحيوانية. مجلة الكيمياء البيولوجية ، 187 ، 439-452.
- Ha، CE، & Bhagavan، NV (2011). أساسيات الكيمياء الحيوية الطبية: مع الحالات السريرية. الصحافة الأكاديمية.
- ليتواك ، ج. (2017). الكيمياء الحيوية البشرية. الصحافة الأكاديمية.
- روسيل ، إي في (1956). عمليات النقل مع البيروفات وأحماض ألفا كيتو الأخرى. مجلة الكيمياء الحيوية ، 64 (2) ، 246.
- سنيل ، إي ، وجينكينز ، دبليو تي (1959). آلية تفاعل التحويل. مجلة علم وظائف الأعضاء الخلوية والمقارنة، 54 (S1)، 161-177.