Transaminering van aminozuren is het proces van intermoleculaire overdracht van de uitgangsstof van de aminogroep naar het ketozuur zonder de vorming van ammoniak. Laten we de kenmerken van deze reactie nader bekijken, evenals de biologische betekenis ervan.
Ontdekkingsgeschiedenis
De aminozuurtransamineringsreactie werd in 1927 ontdekt door de Sovjet-chemici Kritzman en Brainstein. Wetenschappers hebben gewerkt aan het proces van deaminering van glutaminezuur in spierweefsel en ontdekten dat als pyrodruivenzuur en glutaminezuur worden toegevoegd aan het homogenaat van spierweefsel, alanine en α-ketoglutaarzuur worden gevormd. Het unieke van de ontdekking was dat het proces niet gepaard ging met de vorming van ammoniak. Tijdens de experimenten kwamen ze erachter dat de transaminering van aminozuren een omkeerbaar proces is.
Toen de reacties vorderden, werden specifieke enzymen gebruikt als katalysatoren, die aminoferasen (transmaminasen) werden genoemd.
Procesfuncties
Aminozuren die betrokken zijn bij transaminering kunnen monocarbonverbindingen zijn. In laboratoriumstudies werd gevonden dat transaminatieasparagine en glutamine met ketozuren komen voor in dierlijke weefsels.
Actieve deelname aan de overdracht van de aminogroep vereist pyridoxalfosfaat, een co-enzym van transaminasen. Tijdens het interactieproces wordt daaruit pyridoxaminefosfaat gevormd. Enzymen werken als katalysator voor dit proces: oxidase, pyridoxaminase.
Reactiemechanisme
Transaminering van aminozuren werd verklaard door Sovjetwetenschappers Shemyakin en Braunstein. Alle transaminasen hebben het co-enzym pyridoxaalfosfaat. De transmissiereacties die het versnelt, zijn vergelijkbaar in mechanisme. Het proces verloopt in twee fasen. Ten eerste neemt pyridoxaalfosfaat een functionele groep van het aminozuur, wat resulteert in de vorming van ketozuur en pyridoxaminefosfaat. In de tweede fase reageert het met α-ketozuur, pyridoxalfosfaat, het overeenkomstige ketozuur, wordt gevormd als eindproducten. Bij dergelijke interacties is pyridoxaalfosfaat de drager van de aminogroep.
Transaminering van aminozuren door dit mechanisme werd bevestigd door spectrale analysemethoden. Momenteel is er nieuw bewijs voor de aanwezigheid van een dergelijk mechanisme in levende wezens.
Waarde in ruilprocessen
Welke rol speelt aminozuurtransaminering? De waarde van dit proces is vrij groot. Deze reacties komen vaak voor in planten en micro-organismen, in dierlijke weefsels vanwege hun hoge weerstand tegen chemische, fysische,biologische factoren, absolute stereochemische specificiteit met betrekking tot D- en L-aminozuren.
De biologische betekenis van transaminering van aminozuren is door veel wetenschappers geanalyseerd. Het is het onderwerp geworden van een gedetailleerde studie van metabole aminozuurprocessen. In de loop van het onderzoek werd een hypothese naar voren gebracht over de mogelijkheid van het proces van transaminering van aminozuren met behulp van transdeaminering. Euler ontdekte dat in dierlijke weefsels alleen L-glutaminezuur in hoge mate wordt gedeamineerd uit aminozuren, waarbij het proces wordt gekatalyseerd door glutamaatdehydrogenase.
De processen van deaminering en transaminering van glutaminezuur zijn omkeerbare reacties.
Klinische betekenis
Hoe wordt aminozuurtransaminering gebruikt? De biologische betekenis van dit proces ligt in de mogelijkheid om klinische proeven uit te voeren. Het bloedserum van een gezond persoon bevat bijvoorbeeld 15 tot 20 eenheden transaminasen. In het geval van organische weefsellaesies wordt celvernietiging waargenomen, wat leidt tot het vrijkomen van transaminasen in het bloed uit de laesie.
In het geval van een hartinfarct, letterlijk na 3 uur, neemt het niveau van aspartaataminotransferase toe tot 500 eenheden.
Hoe wordt aminozuurtransaminering gebruikt? Biochemie omvat een transaminasetest, afhankelijk van de resultaten waarvan de patiënt wordt gediagnosticeerd, en effectieve methoden voor de behandeling van de geïdentificeerde ziekte worden geselecteerd.
Speciale kits worden gebruikt voor diagnostische doeleinden in de kliniek van ziektenchemicaliën voor snelle detectie van lactaatdehydrogenase, creatinekinase, transaminase-activiteit.
Hypertransaminasemia wordt waargenomen bij ziekten van de nieren, lever, pancreas, evenals in geval van acute tetrachloorkoolstofvergiftiging.
Transaminering en deaminering van aminozuren worden in de moderne diagnostiek gebruikt om acute leverinfecties op te sporen. Dit komt door een sterke toename van alanine-aminotransferase bij sommige leverproblemen.
Transamineringsdeelnemers
Glutaminezuur speelt een speciale rol in dit proces. Een brede verspreiding in plantaardige en dierlijke weefsels, stereochemische specificiteit voor aminozuren en katalytische activiteit hebben transaminasen tot onderwerp van studie gemaakt in onderzoekslaboratoria. Alle natuurlijke aminozuren (behalve methionine) interageren met α-ketoglutaarzuur tijdens transaminering, wat resulteert in de vorming van keto- en glutaminezuur. Het ondergaat deaminering onder invloed van glutamaatdehydrogenase.
Oxidatieve deamineringsopties
Er zijn directe en indirecte typen van dit proces. Directe deaminering omvat het gebruik van een enkel enzym als katalysator; het reactieproduct is ketozuur en ammoniak. Dit proces kan op aërobe manier verlopen, uitgaande van de aanwezigheid van zuurstof, of op anaërobe manier (zonder zuurstofmoleculen).
Kenmerken van oxidatieve deaminering
D-oxidasen van aminozuren werken als katalysatoren van het aerobe proces, en oxidasen van L-aminozuren zullen werken als co-enzymen. Deze stoffen zijn aanwezig in het menselijk lichaam, maar vertonen een minimale activiteit.
Anaërobe variant van oxidatieve deaminering is mogelijk voor glutaminezuur, glutamaatdehydrogenase werkt als katalysator. Dit enzym is aanwezig in de mitochondriën van alle levende organismen.
Bij indirecte oxidatieve deaminering worden twee fasen onderscheiden. Eerst wordt de aminogroep overgedragen van het oorspronkelijke molecuul naar de ketoverbinding, een nieuwe keto en aminozuren worden gevormd. Verder kataboliseert het ketoskelet op specifieke manieren, neemt het deel aan de tricarbonzuurcyclus en weefselademhaling, de eindproducten zullen water en koolstofdioxide zijn. In geval van verhongering zal het koolstofskelet van glucogene aminozuren worden gebruikt om glucosemoleculen te vormen bij gluconeogenese.
De tweede fase omvat de eliminatie van de aminogroep door deaminering. In het menselijk lichaam is een soortgelijk proces alleen mogelijk voor glutaminezuur. Als resultaat van deze interactie worden α-ketoglutaarzuur en ammoniak gevormd.
Conclusie
Bepaling van de activiteit van twee enzymen van transaminering van aspartaataminotransferase en alanineaminotransferase is toegepast in de geneeskunde. Deze enzymen kunnen omkeerbaar interageren met α-ketoglutaarzuur, functionele aminogroepen van aminozuren naar het overdragen,ketoverbindingen en glutaminezuur vormen. Ondanks het feit dat de activiteit van deze enzymen toeneemt bij ziekten van de hartspier en de lever, wordt de maximale activiteit gevonden in het bloedserum voor AST en voor ALT bij hepatitis.
Aminozuren zijn onmisbaar bij de synthese van eiwitmoleculen, evenals bij de vorming van vele andere actieve biologische verbindingen die metabolische processen in het lichaam kunnen reguleren: hormonen, neurotransmitters. Bovendien zijn ze donoren van stikstofatomen bij de synthese van niet-eiwit stikstofbevattende stoffen, waaronder choline, creatine.
Ketabolisme van aminozuren kan worden gebruikt als energiebron voor de synthese van adenosinetrifosforzuur. De energiefunctie van aminozuren is van bijzonder belang bij het verhongeringsproces, evenals bij diabetes mellitus. Met het aminozuurmetabolisme kun je verbanden leggen tussen talrijke chemische transformaties die plaatsvinden in een levend organisme.
Het menselijk lichaam bevat ongeveer 35 gram vrije aminozuren en hun bloedgeh alte is 3565 mg/dL. Een grote hoeveelheid komt het lichaam binnen via voedsel, daarnaast zitten ze in hun eigen weefsels, ze kunnen ook gevormd worden uit koolhydraten.
In veel cellen (behalve erytrocyten) worden ze niet alleen gebruikt voor eiwitsynthese, maar ook voor de vorming van purine, pyrimidine-nucleotiden, biogene aminen, membraanfosfolipiden.
Gedurende de dag wordt ongeveer 400 g eiwitverbindingen in het menselijk lichaam afgebroken tot aminozuren, en het omgekeerde proces vindt plaats in ongeveer dezelfde hoeveelheid.
Stofeiwitten kunnen bij katabolisme de kosten van aminozuren voor de synthese van andere organische verbindingen niet dragen.
Tijdens het evolutieproces heeft de mensheid het vermogen verloren om veel aminozuren zelf te synthetiseren, daarom is het, om het lichaam er volledig van te voorzien, noodzakelijk om deze stikstofbevattende verbindingen uit voedsel te halen. De chemische processen waaraan aminozuren deelnemen zijn nog steeds onderwerp van studie door scheikundigen en artsen.
