Amino asitlerin transaminasyonu, amino grubunun başlangıç maddesinden keto aside amonyak oluşturmadan moleküller arası transfer işlemidir. Bu reaksiyonun özelliklerini ve biyolojik anlamını daha ayrıntılı olarak ele alalım.
Keşif geçmişi
Amino asit transaminasyon reaksiyonu, 1927'de Sovyet kimyagerleri Kritzman ve Brainstein tarafından keşfedildi. Bilim adamları kas dokusunda glutamik asidin deaminasyonu süreci üzerinde çalıştılar ve kas dokusunun homojenatına piruvik ve glutamik asitler eklendiğinde alanin ve a-ketoglutarik asit oluştuğunu buldular. Keşfin benzersizliği, sürece amonyak oluşumunun eşlik etmemesiydi. Deneyler sırasında, amino asitlerin transaminasyonunun tersine çevrilebilir bir süreç olduğunu bulmayı başardılar.
Reaksiyonlar devam ederken, katalizör olarak aminoferazlar (transmaminazlar) adı verilen spesifik enzimler kullanıldı.
Süreç Özellikleri
Transaminasyona dahil olan amino asitler, monokarboksilik bileşikler olabilir. Laboratuvar çalışmalarında transaminasyonunasparagin ve keto asitli glutamin hayvan dokularında oluşur.
Amino grubunun transferine aktif katılım, transaminazların bir koenzimi olan piridoksal fosfat alır. Etkileşim sürecinde, ondan piridoksamin fosfat oluşur. Enzimler bu süreç için katalizör görevi görür: oksidaz, piridoksaminaz.
Reaksiyon mekanizması
Amino asitlerin transaminasyonu, Sovyet bilim adamları Shemyakin ve Braunstein tarafından açıklandı. Tüm transaminazlar koenzim piridoksal fosfata sahiptir. Hızlandırdığı iletim reaksiyonları mekanizma olarak benzerdir. Süreç iki aşamada ilerler. İlk olarak, piridoksal fosfat amino asitten fonksiyonel bir grup alarak keto asit ve piridoksamin fosfat oluşumuna neden olur. İkinci aşamada α-keto asit ile reaksiyona girer, son ürün olarak karşılık gelen keto asit olan piridoksal fosfat oluşur. Bu tür etkileşimlerde piridoksal fosfat amino grubunun taşıyıcısıdır.
Amino asitlerin bu mekanizma ile transaminasyonu, spektral analiz yöntemleriyle doğrulandı. Şu anda canlılarda böyle bir mekanizmanın varlığına dair yeni kanıtlar var.
Değişim süreçlerinde değer
Amino asit transaminasyonu nasıl bir rol oynar? Bu işlemin değeri oldukça büyüktür. Bu reaksiyonlar bitki ve mikroorganizmalarda, kimyasal, fiziksel,biyolojik faktörler, D- ve L-amino asitlerle ilgili mutlak stereokimyasal özgüllük.
Amino asitlerin transaminasyonunun biyolojik anlamı birçok bilim insanı tarafından analiz edilmiştir. Metabolik amino asit süreçlerinde detaylı bir çalışmanın konusu haline gelmiştir. Araştırma sırasında, transdeaminasyon kullanılarak amino asitlerin transaminasyon sürecinin olasılığı hakkında bir hipotez ortaya atıldı. Euler, hayvan dokularında sadece L-glutamik asidin amino asitlerden yüksek oranda deaminlendiğini, işlemin glutamat dehidrojenaz tarafından katalize edildiğini keşfetti.
Glutamik asidin deaminasyon ve transaminasyon süreçleri geri dönüşümlü reaksiyonlardır.
Klinik önemi
Amino asit transaminasyonu nasıl kullanılır? Bu sürecin biyolojik önemi, klinik denemeler yapma olasılığında yatmaktadır. Örneğin, sağlıklı bir kişinin kan serumu 15 ila 20 ünite transaminaz içerir. Organik doku lezyonları durumunda, lezyondan kana transaminazların salınmasına yol açan hücre yıkımı gözlenir.
Miyokard enfarktüsü durumunda, kelimenin tam anlamıyla 3 saat sonra aspartat aminotransferaz seviyesi 500 birime yükselir.
Amino asit transaminasyonu nasıl kullanılır? Biyokimya, hastanın teşhis edildiği sonuçlara göre bir transaminaz testi içerir ve tanımlanan hastalığın tedavisi için etkili yöntemler seçilir.
Hastalık kliniğinde teşhis amaçlı özel kitler kullanılmaktadır.laktat dehidrojenaz, kreatin kinaz, transaminaz aktivitesinin hızlı tespiti için kimyasallar.
Hipertransaminazemi böbrek, karaciğer, pankreas hastalıklarında ve ayrıca akut karbon tetraklorür zehirlenmesinde görülür.
Amino asitlerin transaminasyonu ve deaminasyonu, akut karaciğer enfeksiyonlarını tespit etmek için modern teşhislerde kullanılır. Bunun nedeni, bazı karaciğer problemlerinde alanin aminotransferazdaki keskin artıştır.
Transaminasyon katılımcıları
Glutamik asit bu süreçte özel bir role sahiptir. Bitki ve hayvan dokularında geniş bir dağılım, amino asitler için stereokimyasal özgüllük ve katalitik aktivite, transaminazları araştırma laboratuvarlarında bir çalışma konusu haline getirmiştir. Tüm doğal amino asitler (metionin hariç) transaminasyon sırasında α-ketoglutarik asit ile etkileşime girerek keto ve glutamik asit oluşumuna neden olur. Glutamat dehidrojenazın etkisi altında deaminasyona uğrar.
Oksidatif deaminasyon seçenekleri
Bu işlemin doğrudan ve dolaylı türleri vardır. Doğrudan deaminasyon, katalizör olarak tek bir enzimin kullanılmasını içerir; reaksiyon ürünü keto asit ve amonyaktır. Bu işlem, oksijenin varlığını varsayarak aerobik bir şekilde veya anaerobik bir şekilde (oksijen molekülleri olmadan) ilerleyebilir.
Oksidatif deaminasyonun özellikleri
Amino asitlerin D-oksidazları aerobik işlemin katalizörleri olarak işlev görür ve L-amino asitlerin oksidazları koenzimler olarak işlev görür. Bu maddeler insan vücudunda bulunur ancak minimum aktivite gösterirler.
Anaerobik oksidatif deaminasyon varyantı glutamik asit için mümkündür, glutamat dehidrojenaz bir katalizör görevi görür. Bu enzim tüm canlı organizmaların mitokondrilerinde bulunur.
Dolaylı oksidatif deaminasyonda iki aşama ayırt edilir. İlk olarak, amino grubu orijinal molekülden keto bileşiğine aktarılır, yeni bir keto ve amino asitler oluşur. Ayrıca, ketoskeleton belirli şekillerde katabolize olur, trikarboksilik asit döngüsüne ve doku solunumuna katılır, nihai ürünler su ve karbondioksit olacaktır. Açlık durumunda, glukojenik amino asitlerin karbon iskeleti, glukoneogenezde glikoz molekülleri oluşturmak için kullanılacaktır.
İkinci aşama, amino grubunun deaminasyon yoluyla ortadan kaldırılmasını içerir. İnsan vücudunda benzer bir süreç sadece glutamik asit için mümkündür. Bu etkileşim sonucunda α-ketoglutarik asit ve amonyak oluşur.
Sonuç
Aspartat aminotransferaz ve alanin aminotransferazın transaminasyonunu sağlayan iki enzimin aktivitesinin belirlenmesi tıpta uygulama bulmuştur. Bu enzimler α-ketoglutarik asit ile geri dönüşümlü olarak etkileşebilir, fonksiyonel amino gruplarını amino asitlerden ona aktarabilir,keto bileşikleri ve glutamik asit oluşturur. Kalp kası ve karaciğer hastalıklarında bu enzimlerin aktivitesinin artmasına rağmen, maksimum aktivite AST için kan serumunda ve hepatitte ALT için bulunur.
Amino asitler, protein moleküllerinin sentezinin yanı sıra vücuttaki metabolik süreçleri düzenleyebilen diğer birçok aktif biyolojik bileşiğin oluşumunda vazgeçilmezdir: hormonlar, nörotransmitterler. Ayrıca kolin, kreatin gibi protein olmayan nitrojen içeren maddelerin sentezinde nitrojen atomlarının donörleridirler.
Amino asitlerin ketobolizması, adenozin trifosforik asit sentezi için bir enerji kaynağı olarak kullanılabilir. Amino asitlerin enerji işlevi, açlık sürecinde olduğu kadar şeker hastalığında da özel bir değer taşır. Amino asit metabolizması, canlı bir organizmada meydana gelen sayısız kimyasal dönüşüm arasında bağlantı kurmanıza olanak tanır.
İnsan vücudu yaklaşık 35 gram serbest amino asit içerir ve bunların kan içeriği 3565 mg/dL'dir. Büyük bir kısmı vücuda yiyeceklerden girer, ayrıca kendi dokularında bulunurlar, karbonhidratlardan da oluşabilirler.
Birçok hücrede (eritrositler hariç) sadece protein sentezi için değil aynı zamanda pürin, pirimidin nükleotidleri, biyojenik aminler, membran fosfolipidlerinin oluşumu için de kullanılırlar.
Gün boyunca, yaklaşık 400 g protein bileşiği insan vücudunda amino asitlere parçalanır ve ters işlem yaklaşık olarak aynı miktarda gerçekleşir.
Kumaşproteinler, katabolizma durumunda diğer organik bileşiklerin sentezi için amino asitlerin maliyetlerini gerçekleştiremezler.
Evrim sürecinde insanlık birçok amino asidi kendi başına sentezleme yeteneğini kaybetmiştir, bu nedenle vücuda bunları tam olarak sağlamak için bu azot içeren bileşikleri yiyeceklerden elde etmek gerekir.. Amino asitlerin katıldığı kimyasal süreçler hala kimyagerler ve doktorlar tarafından araştırılıyor.
