کاتابولیسم اسید آمینه و ترانسآمیناسیون
کاتابولیسم اسید آمینه مجموعهای از مسیرهایی است که اسیدهای آمینه را در مواقعی که بیش از نیاز بدن هستند یا زمانی که پروتئین در حال تجزیه است، از هم جدا میکند. اولین گام مشترک برای بیشتر اسیدهای آمینه، ترانسآمیناسیون است؛ یعنی انتقال گروه آمینو به یک کتواسید، که نیتروژن را از اسکلت کربنی جدا میکند تا هر یک بتوانند به طور مستقل مدیریت شوند.
Definition
کاتابولیسم اسید آمینه به معنای تجزیه اسیدهای آمینه است که با حذف گروه آلفا-آمینو (معمولاً از طریق ترانسآمیناسیون) و سپس آزادسازی آن به صورت آمونیاک آغاز میشود و پس از آن اسکلت کربنی به واسطههای گلوکوژنیک یا کتوژنیک تبدیل میگردد.
Scope
این مدخل به چگونگی حذف و جمعآوری گروههای آمینو، عمدتاً توسط آمینوترانسفرازها و گلوتامات دهیدروژناز، و چگونگی هدایت اسکلتهای کربنی باقیمانده به متابولیسم مرکزی میپردازد. این مدخل جنبه تخریبی متابولیسم اسید آمینه را پوشش میدهد؛ سنتز در یک مدخل مرتبط و دفع نیتروژن در چرخه اوره و مدخلهای نیتروژن مورد بحث قرار گرفته است.
Core questions
- چگونه گروه آمینو از بقیه اسید آمینه جدا میشود؟
- چگونه نیتروژن جمعآوری شده به سمت دفع هدایت میشود؟
- اسکلتهای کربنی به کدام متابولیتهای مرکزی وارد میشوند؟
Key concepts
- ترانسآمیناسیون
- آمینوترانسفرازها (ترانسآمینازها) و پیریدوکسال فسفات
- گلوتامات به عنوان حامل مرکزی نیتروژن
- دآمیناسیون اکسیداتیو توسط گلوتامات دهیدروژناز
- اسیدهای آمینه گلوکوژنیک در مقابل کتوژنیک
- کاتابولیسم اسید آمینه شاخهدار
Mechanisms
در ترانسآمیناسیون، یک آمینوترانسفراز گروه آلفا-آمینو را از یک اسید آمینه به آلفا-کتوگلوتارات منتقل میکند و گلوتامات و کتواسید مربوطه را تولید مینماید؛ این واکنش به کوفاکتور پیریدوکسال فسفات وابسته است که گروه آمینو را از طریق یک واسطه شیف-باز منتقل میکند. این فرآیند نیتروژن بسیاری از اسیدهای آمینه را به گلوتامات هدایت میکند. سپس گلوتامات میتواند تحت دآمیناسیون اکسیداتیو توسط گلوتامات دهیدروژناز قرار گیرد، آلفا-کتوگلوتارات را بازسازی کرده و آمونیاک را برای دفع آزاد کند. اسکلتهای کربنی دآمینهشده به دو دسته گلوکوژنیک (زمانی که پیرووات یا واسطههای چرخه اسید سیتریک را تولید میکنند که میتوانند گلوکز تشکیل دهند) یا کتوژنیک (زمانی که استیل-کوآ یا استواستات را تولید میکنند) طبقهبندی میشوند؛ برخی اسیدهای آمینه هر دو ویژگی را دارند. آسپارتات و آلانین آمینوترانسفرازها از نظر بالینی شناخته شدهاند زیرا نشت آنها به خون نشاندهنده آسیب بافتی است.
Clinical relevance
فعالیتهای سرمی آمینوترانسفرازها، مانند آلانین و آسپارتات آمینوترانسفراز، شاخصهای پرکاربرد آسیب بافتی و به ویژه کبد هستند، و سرنوشت کاتابولیک اسیدهای آمینه نشان میدهد که چگونه پروتئین به تأمین انرژی و گلوکز کمک میکند. این مدخل بیوشیمی زمینهای را توضیح میدهد و مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی نیست.
Evidence & guidelines
واکنشهای توصیف شده در اینجا آنزیمشناسی تثبیت شدهای هستند که در متون و بررسیهای استاندارد بیوشیمیایی گردآوری شدهاند؛ این یک ماده مرجع است تا یک دستورالعمل بالینی.
History
ترانسآمیناسیون در دهه ۱۹۳۰ توسط الکساندر براونشتاین و همکارانش مشخص شد، و نقش پیریدوکسال فسفات به عنوان کوفاکتور آمینوترانسفرازها از طریق کارهای اواسط قرن بیستم توسط اسموند اسنل و دیگران روشن شد، که ترانسآمیناسیون را به عنوان گام ورودی مرکزی تجزیه اسید آمینه تثبیت کرد.
Key figures
- Alexander Braunstein
- Esmond Snell
- Hans Krebs
Related topics
Seminal works
- wu-2009
Frequently asked questions
- چرا ترانسآمیناسیون معمولاً اولین گام در تجزیه یک اسید آمینه است؟
- این فرآیند گروه آمینو حاوی نیتروژن را به طور تمیز از اسکلت کربنی با انتقال آن به یک کتواسید جدا میکند، بنابراین سلول میتواند نیتروژن را دفع کرده و کربن را به طور مستقل دوباره استفاده کند.
- تفاوت بین اسیدهای آمینه گلوکوژنیک و کتوژنیک چیست؟
- اسیدهای آمینه گلوکوژنیک به واسطههایی تجزیه میشوند که میتوانند به گلوکز تبدیل شوند، در حالی که اسیدهای آمینه کتوژنیک استیل-کوآ یا پیشسازهای اجسام کتونی را تولید میکنند؛ برخی اسیدهای آمینه هر دو ویژگی را دارند.