ამინომჟავების ტრანსამინაცია არის ამინო ჯგუფის საწყისი ნივთიერებიდან კეტომჟავაში ინტერმოლეკულური გადაცემის პროცესი ამიაკის წარმოქმნის გარეშე. მოდით უფრო დეტალურად განვიხილოთ ამ რეაქციის თავისებურებები და მისი ბიოლოგიური მნიშვნელობა.
აღმოჩენის ისტორია
ამინომჟავის ტრანსამინაციის რეაქცია აღმოაჩინეს საბჭოთა ქიმიკოსებმა კრიცმანმა და ბრეინშტაინმა 1927 წელს. მეცნიერებმა იმუშავეს კუნთოვან ქსოვილში გლუტამინის მჟავას დეამინირების პროცესზე და დაადგინეს, რომ კუნთოვანი ქსოვილის ჰომოგენატს ემატება პირუვინი და გლუტამინის მჟავები, წარმოიქმნება ალანინი და α-კეტოგლუტარის მჟავა. აღმოჩენის უნიკალურობა ის იყო, რომ პროცესს არ ახლდა ამიაკის წარმოქმნა. ექსპერიმენტების დროს მათ მოახერხეს იმის გარკვევა, რომ ამინომჟავების ტრანსამინაცია შექცევადი პროცესია.
როდესაც რეაქციები მიმდინარეობდა, სპეციფიკური ფერმენტები გამოიყენეს კატალიზატორებად, რომლებსაც ეწოდათ ამინოფერაზები (ტრანსმამინაზები).
პროცესის მახასიათებლები
ტრანსამინაციაში ჩართული ამინომჟავები შეიძლება იყოს მონოკარბოქსილის ნაერთები. ლაბორატორიულ კვლევებში აღმოჩნდა, რომ ტრანსამინაციაასპარაგინი და გლუტამინი კეტო მჟავებით გვხვდება ცხოველურ ქსოვილებში.
ამინო ჯგუფის ტრანსფერში აქტიური მონაწილეობა იღებს პირიდოქსალ ფოსფატს, რომელიც ტრანსამინაზების კოენზიმს წარმოადგენს. ურთიერთქმედების პროცესში მისგან წარმოიქმნება პირიდოქსამინის ფოსფატი. ფერმენტები მოქმედებენ როგორც კატალიზატორი ამ პროცესისთვის: ოქსიდაზა, პირიდოქსამინაზა.
რეაქციის მექანიზმი
ამინომჟავების ტრანსამინაცია განმარტეს საბჭოთა მეცნიერებმა შემიაკინმა და ბრაუნშტეინმა. ყველა ტრანსამინაზას აქვს კოენზიმი პირიდოქსალ ფოსფატი. გადაცემის რეაქციები, რომელსაც ის აჩქარებს, მსგავსია მექანიზმით. პროცესი ორ ეტაპად მიმდინარეობს. პირველ რიგში, პირიდოქსალ ფოსფატი იღებს ფუნქციურ ჯგუფს ამინომჟავისგან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება კეტომჟავა და პირიდოქსამინ ფოსფატი. მეორე ეტაპზე ის რეაგირებს α-კეტო მჟავასთან, საბოლოო პროდუქტად წარმოიქმნება პირიდოქსალფოსფატი, შესაბამისი კეტომჟავა. ასეთ ურთიერთქმედებებში პირიდოქსალ ფოსფატი არის ამინო ჯგუფის მატარებელი.
ამინომჟავების ტრანსამინაცია ამ მექანიზმით დადასტურდა სპექტრული ანალიზის მეთოდებით. ამჟამად, არსებობს ახალი მტკიცებულება ცოცხალ არსებებში ასეთი მექანიზმის არსებობის შესახებ.
მნიშვნელობა გაცვლის პროცესებში
რა როლს ასრულებს ამინომჟავების ტრანსამინაცია? ამ პროცესის ღირებულება საკმაოდ დიდია. ეს რეაქციები ხშირია მცენარეებსა და მიკროორგანიზმებში, ცხოველთა ქსოვილებში მათი მაღალი წინააღმდეგობის გამო ქიმიური, ფიზიკური,ბიოლოგიური ფაქტორები, აბსოლუტური სტერეოქიმიური სპეციფიკა D- და L-ამინომჟავებთან მიმართებაში.
ამინომჟავების ტრანსამინაციის ბიოლოგიური მნიშვნელობა გაანალიზებულია მრავალი მეცნიერის მიერ. იგი გახდა მეტაბოლური ამინომჟავების პროცესების დეტალური შესწავლის საგანი. კვლევის მსვლელობისას წამოაყენეს ჰიპოთეზა ტრანსდეამინაციის გამოყენებით ამინომჟავების ტრანსამინაციის პროცესის შესაძლებლობის შესახებ. ეილერმა აღმოაჩინა, რომ ცხოველურ ქსოვილებში მხოლოდ L-გლუტამინის მჟავა დეამინირებულია ამინომჟავებიდან მაღალი სიჩქარით, პროცესი კატალიზირებულია გლუტამატ დეჰიდროგენაზას მიერ.
გლუტამინის მჟავის დეამინირებისა და ტრანსამინაციის პროცესები შექცევადი რეაქციებია.
კლინიკური მნიშვნელობა
როგორ გამოიყენება ამინომჟავის ტრანსამინაცია? ამ პროცესის ბიოლოგიური მნიშვნელობა კლინიკური კვლევების ჩატარების შესაძლებლობაშია. მაგალითად, ჯანმრთელი ადამიანის სისხლის შრატში არის 15-დან 20 ერთეულამდე ტრანსამინაზა. ორგანული ქსოვილის დაზიანების შემთხვევაში შეინიშნება უჯრედების დესტრუქცია, რაც იწვევს დაზიანებიდან სისხლში ტრანსამინაზების გამოყოფას.
მიოკარდიუმის ინფარქტის შემთხვევაში, ფაქტიურად 3 საათის შემდეგ, ასპარტატამინოტრანსფერაზას დონე იზრდება 500 ერთეულამდე.
როგორ გამოიყენება ამინომჟავის ტრანსამინაცია? ბიოქიმია გულისხმობს ტრანსამინაზების ტესტს, რომლის შედეგების მიხედვით სვამენ პაციენტს და არჩევენ გამოვლენილი დაავადების მკურნალობის ეფექტურ მეთოდებს.
სპეციალური ნაკრები გამოიყენება დიაგნოსტიკური მიზნებისთვის დაავადებათა კლინიკაშიქიმიკატები ლაქტატდეჰიდროგენაზას, კრეატინ კინაზას, ტრანსამინაზების აქტივობის სწრაფი გამოვლენისთვის.
ჰიპერტრანსამინაზემია აღინიშნება თირკმელების, ღვიძლის, პანკრეასის დაავადებებში, აგრეთვე ნახშირბადის ტეტრაქლორიდით მწვავე მოწამვლისას.
ტრანსამინაცია და ამინომჟავების დეამინირება გამოიყენება თანამედროვე დიაგნოსტიკაში ღვიძლის მწვავე ინფექციების გამოსავლენად. ეს გამოწვეულია ალანინ ამინოტრანსფერაზას მკვეთრი მატებით ღვიძლის ზოგიერთ პრობლემაში.
ტრანსამინაციის მონაწილეები
ამ პროცესში განსაკუთრებული როლი აქვს გლუტამინის მჟავას. მცენარეთა და ცხოველთა ქსოვილებში ფართო გავრცელებამ, ამინომჟავების სტერეოქიმიურმა სპეციფიკამ და კატალიზურმა აქტივობამ ტრანსამინაზები კვლევის საგანი გახადა კვლევით ლაბორატორიებში. ყველა ბუნებრივი ამინომჟავა (გარდა მეთიონინი) ურთიერთქმედებს α-კეტოგლუტარის მჟავასთან ტრანსამინაციის დროს, რის შედეგადაც წარმოიქმნება კეტო- და გლუტამინის მჟავა. ის გლუტამატდეჰიდროგენაზას მოქმედებით განიცდის დეამინაციას.
ოქსიდაციური დეამინაციის ვარიანტები
არსებობს ამ პროცესის პირდაპირი და არაპირდაპირი ტიპები. პირდაპირი დეამინირება გულისხმობს ერთი ფერმენტის გამოყენებას, როგორც კატალიზატორს; რეაქციის პროდუქტია კეტომჟავა და ამიაკი. ეს პროცესი შეიძლება მიმდინარეობდეს აერობული გზით, ჟანგბადის არსებობის გათვალისწინებით, ან ანაერობული გზით (ჟანგბადის მოლეკულების გარეშე).
ოქსიდაციური დეამინაციის მახასიათებლები
ამინომჟავების D-ოქსიდაზები მოქმედებენ როგორც აერობული პროცესის კატალიზატორები, ხოლო L-ამინომჟავების ოქსიდაზები იმოქმედებენ როგორც კოენზიმები. ეს ნივთიერებები არის ადამიანის ორგანიზმში, მაგრამ ისინი აჩვენებენ მინიმალურ აქტივობას.
ჟანგვითი დეამინაციის ანაერობული ვარიანტი შესაძლებელია გლუტამინის მჟავისთვის, გლუტამატ დეჰიდროგენაზა მოქმედებს როგორც კატალიზატორი. ეს ფერმენტი იმყოფება ყველა ცოცხალი ორგანიზმის მიტოქონდრიაში.
არაპირდაპირი ჟანგვითი დეამინაციისას გამოიყოფა ორი ეტაპი. პირველი, ამინო ჯგუფი გადადის ორიგინალური მოლეკულიდან კეტო ნაერთში, იქმნება ახალი კეტო და ამინომჟავები. გარდა ამისა, კეტოსჩონჩხი კატაბოლიზდება სპეციფიკური გზებით, მონაწილეობს ტრიკარბოქსილის მჟავის ციკლში და ქსოვილის სუნთქვაში, საბოლოო პროდუქტები იქნება წყალი და ნახშირორჟანგი. შიმშილის შემთხვევაში, გლუკოგენური ამინომჟავების ნახშირბადის ჩონჩხი გამოყენებული იქნება გლუკოზის მოლეკულების ფორმირებისთვის გლუკონეოგენეზში.
მეორე ეტაპი მოიცავს ამინოჯგუფის ელიმინაციას დეამინაციის გზით. ადამიანის ორგანიზმში მსგავსი პროცესი შესაძლებელია მხოლოდ გლუტამინის მჟავაზე. ამ ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება α-კეტოგლუტარის მჟავა და ამიაკი.
დასკვნა
ასპარტატამინოტრანსფერაზას და ალანინამინოტრანსფერაზას ტრანსამინაციის ორი ფერმენტის აქტივობის განსაზღვრამ მედიცინაში იპოვა გამოყენება. ამ ფერმენტებს შეუძლიათ შექცევადად იმოქმედონ α-კეტოგლუტარის მჟავასთან, გადაიტანონ ფუნქციური ამინო ჯგუფები ამინომჟავებიდან მასში.წარმოქმნის კეტო ნაერთებს და გლუტამინის მჟავას. მიუხედავად იმისა, რომ ამ ფერმენტების აქტივობა იზრდება გულის კუნთისა და ღვიძლის დაავადებებში, მაქსიმალური აქტივობა აღინიშნება სისხლის შრატში AST-სთვის და ALT-ისთვის ჰეპატიტის დროს.
ამინომჟავები შეუცვლელია ცილის მოლეკულების სინთეზში, ისევე როგორც მრავალი სხვა აქტიური ბიოლოგიური ნაერთების ფორმირებაში, რომლებსაც შეუძლიათ ორგანიზმში მეტაბოლური პროცესების რეგულირება: ჰორმონები, ნეიროტრანსმიტერები. გარდა ამისა, ისინი არიან აზოტის ატომების დონორები აზოტის არაცილოვანი აზოტის შემცველი ნივთიერებების სინთეზში, მათ შორის ქოლინი, კრეატინი.
ამინომჟავების კეტაბოლიზმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ენერგიის წყარო ადენოზინტრიფოსფორის მჟავას სინთეზისთვის. ამინომჟავების ენერგეტიკულ ფუნქციას განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს შიმშილის პროცესში, ასევე შაქრიანი დიაბეტის დროს. ამინომჟავების მეტაბოლიზმი საშუალებას გაძლევთ დაამყაროთ კავშირი მრავალრიცხოვან ქიმიურ ტრანსფორმაციას შორის, რომლებიც ხდება ცოცხალ ორგანიზმში.
ადამიანის ორგანიზმი შეიცავს დაახლოებით 35 გრამ თავისუფალ ამინომჟავებს და მათ სისხლში 3565 მგ/დლ. მათი დიდი რაოდენობა ორგანიზმში საკვებიდან ხვდება, გარდა ამისა, საკუთარ ქსოვილებშია, ასევე შეიძლება წარმოიქმნას ნახშირწყლებიდან.
ბევრ უჯრედში (ერითროციტების გარდა) ისინი გამოიყენება არა მხოლოდ ცილის სინთეზისთვის, არამედ პურინის, პირიმიდინის ნუკლეოტიდების, ბიოგენური ამინების, მემბრანული ფოსფოლიპიდების ფორმირებისთვის.
დღის განმავლობაში, დაახლოებით 400 გრ ცილის ნაერთები ადამიანის ორგანიზმში იშლება ამინომჟავებად და საპირისპირო პროცესი დაახლოებით იგივე რაოდენობით ხდება.
ქსოვილიცილებს არ შეუძლიათ კატაბოლიზმის შემთხვევაში სხვა ორგანული ნაერთების სინთეზისთვის ამინომჟავების ხარჯების გატარება.
ევოლუციის პროცესში კაცობრიობამ დაკარგა მრავალი ამინომჟავის დამოუკიდებლად სინთეზის უნარი, ამიტომ ორგანიზმს მათით სრულად მიწოდებისთვის აუცილებელია ამ აზოტის შემცველი ნაერთების მიღება საკვებიდან.. ქიმიური პროცესები, რომლებშიც ამინომჟავები მონაწილეობენ, ჯერ კიდევ ქიმიკოსებისა და ექიმების შესწავლის საგანია.
