अमीनो एसिड का चयापचय

प्रोटीन और संशोधित संरचनाओं को बनाने वाले बीस अमीनो एसिड के बारे में बात करने के लिए, कम से कम बारह विशेष चयापचय मार्गों का वर्णन किया जाना चाहिए।

लेकिन कोशिकाएं इतने सारे चयापचय पथों का उपयोग क्यों करती हैं, जिनमें ऊर्जा की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए एंजाइमों के उत्प्रेरक साइटों को पुन: उत्पन्न करने के लिए), प्रत्येक एक एंजाइमैटिक विरासत के साथ, अमीनो एसिड को निष्क्रिय करने के लिए? लगभग सभी अमीनो एसिड प्राप्त किए जा सकते हैं, विशेष मार्गों के माध्यम से, ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए छोटे हिस्से में उपयोग किए जाने वाले चयापचयों का (उदाहरण के लिए, ग्लूकोनोजेनेसिस और केटोन निकायों के मार्ग के माध्यम से) लेकिन जो कि, सबसे ऊपर, जटिल अणुओं के निर्माण का नेतृत्व करते हैं। कार्बन परमाणुओं की एक उच्च संख्या के साथ (जैसे फेनिलएलनिन और टायरोसिन से, अधिवृक्क ग्रंथियों में जो इस उद्देश्य के लिए विशेष हैं, हार्मोन उत्पन्न होते हैं); यदि एक तरफ अमीनो एसिड से ऊर्जा का उत्पादन करना सरल होगा, तो दूसरी ओर छोटे अणुओं से शुरू होने वाले जटिल अणुओं का निर्माण करना मुश्किल होगा: अमीनो एसिड का अपचय बड़ी प्रजातियों को प्राप्त करने के लिए उनके कंकाल का शोषण करना संभव बनाता है।

अमीनो एसिड के दो या तीन हेक्टेयर, एक स्वस्थ व्यक्ति द्वारा दैनिक अपमानित होते हैं: उनमें से 60-100 ग्राम, आहार के साथ पेश किए गए प्रोटीन से प्राप्त होते हैं, लेकिन 2 से अधिक प्रोटीन प्रोटीन के सामान्य कारोबार से प्राप्त होते हैं जो जीव का एक अभिन्न अंग हैं (अमीनो एसिड) इन प्रोटीनों, जो ऑक्सीकरण को कम करने वाली प्रक्रियाओं से क्षतिग्रस्त होते हैं, उन्हें दूसरों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है और अपचयित किया जाता है)।

अमीनो एसिड एटीपी के संदर्भ में एक ऊर्जावान योगदान देता है: α- अमीनो समूह को हटाने के बाद, उपयुक्त परिवर्तनों के बाद अमीनो एसिड के शेष कार्बोसेकस कंकाल, क्रेब्स चक्र में प्रवेश कर सकते हैं। इसके अलावा, जब पोषक तत्वों की आपूर्ति में कमी होती है और ग्लूकोज की मात्रा कम हो जाती है, तो ग्लूकोजोजेनेसिस सक्रिय हो जाता है: हम ग्लूकोनेोजेनेटिक अमीनो एसिड कहते हैं, जो उचित संशोधनों के बाद, ग्लूकोनेोजेनेसिस में पेश किया जा सकता है; ग्लूकोनियोजेनेटिक अमीनो एसिड वे होते हैं जिन्हें पाइरूवेट या फ्यूमरेट में परिवर्तित किया जा सकता है (फ्यूमरेट को माइटोकॉन्ड्रिया छोड़ने वाले रोगी में परिवर्तित किया जा सकता है और साइटोप्लाज्म में, ऑक्सालोसेलेट में बदल दिया जाता है, जिससे फॉस्फेनोल पाइरूवेट प्राप्त किया जा सकता है)। इसके बजाय, केटोजेनिक अमीनो एसिड कहा जाता है जिन्हें एसिटाइल कोएंजाइम ए और सिरका-एसीटेट में परिवर्तित किया जा सकता है।

केवल वर्णित एक बहुत महत्वपूर्ण पहलू है क्योंकि अमीनो एसिड तत्काल उपवास के मामले में चीनी की कमी को माप सकता है; अगर उपवास जारी रहता है, तो दो दिनों के बाद लिपिड चयापचय में हस्तक्षेप होता है (क्योंकि आप प्रोटीन संरचनाओं पर बहुत अधिक हमला नहीं कर सकते हैं) यह इस चरण में है कि, ग्लूकोनोजेनेसिस बहुत सीमित होने के कारण, फैटी एसिड एसिटाइल कोएंजाइम ए और केटोन निकायों में परिवर्तित हो जाता है। । एक और तेजी से, यहां तक ​​कि मस्तिष्क किटोन निकायों का उपयोग करने के लिए भी कहता है।

एमिनो एसिड से α-amino समूह का स्थानांतरण एक संक्रमण प्रतिक्रिया के माध्यम से होता है; एंजाइम जो इस प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं, उन्हें ट्रांसअमिनेन्स (या एमिनो ट्रांसफ़ेसेस) कहा जाता है। ये एंजाइम पाइरिडोक्सल फॉस्फेट नामक एक एंजाइम कोफ़ेक्टर का उपयोग करते हैं, जो इसके एल्डिहाइड समूह के साथ हस्तक्षेप करता है। पाइरिडोक्सल फॉस्फेट पाइरिडोक्सिन के फॉस्फोराइलेशन का उत्पाद है जो मुख्य रूप से सब्जियों में निहित एक विटामिन (बी 6) है।

Transaminases में निम्नलिखित गुण हैं:

एक α ketoglutarate-glutamate जोड़े के लिए उच्च विशिष्टता;

वे दूसरे जोड़े से नाम लेते हैं।

ट्रांसअमाइनेज एंजाइम में हमेशा α ketoglutarate-glutamate जोड़ी शामिल होती है और इसमें शामिल दूसरी जोड़ी के अनुसार प्रतिष्ठित होती है।

उदाहरण:

Aspartate transaminase या GOT (ग्लूटामेट ऑक्सालेट ट्रांसअमिनेज़ ): यह एंजाइम ऑक्टेरेट से α-ketoglutarate में ऑक्सलेट-ग्लूटामेट प्राप्त करके α-amino समूह को स्थानांतरित करता है।

एलेनिन ट्रांसएमिनेस या जीटीपी (ग्लूटामेट-पाइरूवेट ट्रांसअमाइनेज ): यह एंजाइम α-amino समूह को alanine से α-ketoglutarate में pruvate और ग्लूटामेट प्राप्त करने के लिए स्थानांतरित करता है।

विभिन्न ट्रांसएमीनेस एमिनो एसिड के एमिनो समूह के स्वीकर्ता के रूप में α-ketoglurate का उपयोग करते हैं और इसे ग्लूटामेट में परिवर्तित करते हैं; जबकि, बनने वाले अमीनो एसिड किटोन निकायों के मार्ग में उपयोग किए जाते हैं।

इस प्रकार की प्रतिक्रिया दोनों दिशाओं में हो सकती है क्योंकि वे एक ही ऊर्जावान सामग्री के साथ बंधन तोड़ते और बनाते हैं।

Transaminases दोनों साइटोप्लाज्म में और माइटोकॉन्ड्रियन में होते हैं (वे ज्यादातर साइटोप्लाज्म में सक्रिय होते हैं) और उनके आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु में भिन्न होते हैं।

Transaminases भी एमिनो एसिड decarboxylate करने में सक्षम हैं।

ग्लूटामेट को α-ketoglutarate में वापस बदलने का एक तरीका होना चाहिए: यह डीमिनेशन द्वारा किया जाता है।

ग्लूटामेट डिहाइड्रोजनेज एक एंजाइम है जो ग्लूटामेट को α-ketoglutarate में बदलने में सक्षम है और इसलिए, अमीनो एसिड के अमीनो समूहों को परिवर्तित करता है जो ग्लूटामेट के रूप में अमोनिया में पाए जाते हैं। क्या होता है एक ऑक्सीकरण को कम करने वाली प्रक्रिया जो मध्यवर्ती α-amino glutarate से गुजरती है: अमोनिया और α-ketoglutarate जारी किए जाते हैं और परिसंचरण में लौट आते हैं।

इस प्रकार, अमीनो अमीनो समूहों का निपटान ट्रांसएमिनेस (सब्सट्रेट के आधार पर अलग) और ग्लूटामेट डिहाइड्रोजनेज के माध्यम से गुजरता है, जो अमोनिया के गठन को निर्धारित करता है।

ग्लूटामेट डिहाइड्रोजनेज के दो प्रकार हैं: साइटोप्लाज्मिक और माइटोकॉन्ड्रियल; कोफ़ेक्टर, जो इस एंजाइम का कोबस्ट्रेट भी है, एनएडी (पी) + है: ग्लूटामेट डीहाइड्रोजनेज एक शक्ति को कम करने वाले, या एनएडी + या एनएडीपी + के रूप में उपयोग करता है। साइटोप्लाज्मिक फॉर्म पसंद करते हैं, हालांकि विशेष रूप से एनएडीपी + नहीं, जबकि माइटोकॉन्ड्रियल फॉर्म एनएडी + पसंद करते हैं। माइटोकॉन्ड्रियल रूप का उद्देश्य अमाइन समूहों को निपटाना है: अमोनिया के गठन की ओर जाता है (जो एक विशेष माइटोकॉन्ड्रियल एंजाइम के लिए एक सब्सट्रेट है) और एनएडीएच (जो श्वसन श्रृंखला को भेजा जाता है)। साइटोप्लाज्मिक रूप विपरीत दिशा में काम करता है, अर्थात, यह ग्लूटामेट (जिसमें बायोसिंथेटिक गंतव्य है) देने के लिए अमोनिया और α-ketoglutarate का उपयोग करता है: यह प्रतिक्रिया एक reductive जिओसिंथेसिस है और उपयोग किए गए कॉफ़ेक्टर NADPH है।

ग्लूटामेट डिहाइड्रोजनेज तब काम करता है जब अमीनो एसिड के अमीनो समूहों को अमोनिया के रूप में निपटाना आवश्यक होता है (जब मूत्र के माध्यम से) या जब ऊर्जा के उत्पादन के लिए अमीनो एसिड के कंकाल की आवश्यकता होती है: इस एंजाइम में नकारात्मक मॉड्यूलेटर होंगे, जो सिस्टम अच्छी ऊर्जा उपलब्धता (एटीपी) के सूचकांक हैं। जीटीपी और एनएडी (पी) एच) और सकारात्मक मॉड्यूलेटर के रूप में, सिस्टम जो ऊर्जा (एएमपी, एडीपी, जीडीपी, एनएडी (पी) +, एमिनो एसिड और थायरॉयड हार्मोन) की आवश्यकता का संकेत देते हैं।

अमीनो एसिड (मुख्य रूप से ल्यूसीन) ग्लूटामेट डिहाइड्रोजनेज के सकारात्मक न्यूनाधिक हैं: यदि एमिनो एसिड साइटोप्लाज्म में मौजूद हैं, तो इनका उपयोग प्रोटीन संश्लेषण के लिए किया जा सकता है, या उन्हें निपटाया जाना चाहिए क्योंकि वे जमा नहीं हो सकते हैं (यह बताता है कि एमिनो एसिड सकारात्मक मॉड्यूलेटर क्यों हैं) ।

अमोनिया का निपटान: यूरिया चक्र

मछली गलफड़ों के माध्यम से पानी में डालकर अमोनिया का निपटान करती है; पक्षी इसे यूरिक एसिड (जो एक संघनन उत्पाद है) में परिवर्तित करते हैं और मल के साथ इसे खत्म करते हैं। आइए देखें कि मनुष्यों में क्या होता है: हमने कहा कि ग्लूटामेट डिहाइड्रोजनेज ग्लूटामेट को α-ketoglutarate और अमोनिया में परिवर्तित करता है, लेकिन हमने यह नहीं कहा कि यह केवल यकृत के माइटोकॉन्ड्रिया में होता है।

यूरिया चक्र के माध्यम से अमोनिया के निपटान की एक मौलिक भूमिका, माइटोकॉन्ड्रियल ट्रांसएमिनेस द्वारा कवर की जाती है।

कार्बन डाइऑक्साइड, बाइकार्बोनेट आयन (HCO3-) के रूप में, बायोटिन कॉफ़ेक्टर द्वारा कार्बोक्सी बायोटिन बनाने वाले सक्रिय होता है जो कार्बामिक एसिड देने के लिए अमोनिया के साथ प्रतिक्रिया करता है; बाद की प्रतिक्रिया कार्बामाइल फॉस्फेट और ADP बनाने वाले कार्बामिक एसिड पर फॉस्फेट को स्थानांतरित करने के लिए एटीपी का उपयोग करती है (एटीपी से एडीपी में रूपांतरण कार्बोक्रोबोटिन प्राप्त करने के लिए ड्राइविंग बल है)। यह चरण कार्बामिल फॉस्फेट सिंथेज़ द्वारा उत्प्रेरित होता है और माइटोकॉन्ड्रियन में होता है। कार्बामाइल फॉस्फेट और ऑर्निथिन एनज़िटिन ऑर्निथिन ट्रांस कार्बामाइलेज़ के लिए सब्सट्रेट हैं जो उन्हें साइट्रलाइन में परिवर्तित करता है; यह प्रतिक्रिया माइटोकॉन्ड्रिया (हेपेटोसाइट्स) में होती है। उत्पादित सिट्रुललाइन, माइटोकॉन्ड्रियन को छोड़ देता है और, साइटोप्लाज्म में, आर्जिनिन सक्सेनेट सिंथेटेस की कार्रवाई के तहत आता है: साइट्रूलाइन के कार्बोनेसियस कंकाल और न्यूक्लियोफिलिक हमले के माध्यम से एक एस्पार्टेट और पानी के बाद के उन्मूलन के बीच संलयन होता है। एंजाइम arginine succinate सिंथेस, को ATP के एक अणु की आवश्यकता होती है, इसलिए इसमें एक ऊर्जावान युग्मन होता है: ATP का हाइड्रोलिसिस AMP और पाइरोफॉस्फेट (बाद में फिर दो ऑरोफॉस्फेट अणुओं में परिवर्तित होता है) एक अणु की अस्वीकृति द्वारा होता है। पानी के सब्सट्रेट से और माध्यम की पानी की क्रिया के कारण नहीं।

अगला एंजाइम आर्गिनिन सक्सेनाज़ है : यह एंजाइम आर्गिनिन सक्विनेट को आर्गिनिन में विभाजित करने और साइटोप्लाज्म के अंदर फ्यूमरेट करने में सक्षम है।

यूरिया चक्र एंजाइम आर्गनाइज द्वारा पूरा किया जाता है: यूरिया और ऑर्निथिन प्राप्त किया जाता है; यूरिया को किडनी (मूत्र) द्वारा बाहर निकाल दिया जाता है, जबकि ऑर्निथिन माइटोकॉन्ड्रिया में वापस आ जाता है और चक्र को फिर से शुरू करता है।

यूरिया चक्र आर्जिनिन द्वारा अप्रत्यक्ष मॉडुलन के अधीन है: आर्गिनिन का संचय इंगित करता है कि यूरिया चक्र को गति देना आवश्यक है; आर्जिनिन मॉड्यूलेशन अप्रत्यक्ष है क्योंकि आर्गिनिन एसिटाइल ग्लूटामेट सिंथेज़ एंजाइम को सकारात्मक रूप से संशोधित करता है। उत्तरार्द्ध एक ग्लूटामेट के नाइट्रोजन पर एक एसिटाइल समूह को स्थानांतरित करने में सक्षम है: यह एन-एसिटाइल ग्लूटामेट बनाता है जो एंजाइम कार्बामिल-फॉस्फो-सिंथेटेज़ का एक सीधा न्यूनाधिक है।

यदि कार्बामाइल-फॉस्फेट का उत्पादन ऑर्निथीन के निपटान के लिए पर्याप्त नहीं है, तो यूरिनरी चक्र के मेटाबोलाइट के रूप में आर्जिनिन जम जाता है।

यूरिया का उत्पादन केवल यकृत में होता है लेकिन ऐसी अन्य साइटें हैं जहां प्रारंभिक प्रतिक्रियाएं होती हैं।

मस्तिष्क और मांसपेशियां अमीनो समूहों को खत्म करने के लिए विशेष रणनीतियों का उपयोग करती हैं। मस्तिष्क एक बहुत ही कुशल विधि का उपयोग करता है जिसमें एक एंजाइम ग्लूटामाइन सिंथेज़ और एक एंजाइम ग्लूटामेज़ का उपयोग किया जाता है: पूर्व न्यूरॉन्स में मौजूद होता है, जबकि बाद में यकृत में पाया जाता है। यह तंत्र दो कारणों से बहुत ही कुशल है:

दो अमाइन समूहों को मस्तिष्क से एक वाहन से जिगर में ले जाया जाता है;

ग्लूटामाइन ग्लूटामेट की तुलना में बहुत कम विषाक्त होता है (ग्लूटामेट न्यूरोनल ट्रांसफर भी करता है और शारीरिक एकाग्रता से अधिक नहीं होना चाहिए)।

मछली में एक समान तंत्र अमीनो एसिड के अमीनो समूह को गलफड़ों तक ले जाता है।

मांसपेशियों (कंकाल और हृदय) से, अमीनो समूह ग्लूकोज-ऐलेनिन चक्र के माध्यम से यकृत तक पहुंचते हैं; एंजाइम ग्लूटामाइन पाइरूवेट ट्रांसएमिनेस शामिल है: यह अमाइन समूहों (जो ग्लूटामेट के रूप में होता है) के ट्रांसपोज़ेशन की अनुमति देता है, पाइरूवेट को ऐलेनिन में परिवर्तित करता है और, साथ ही, ग्लूकोमाएट को α-ketoglutarate में मांसपेशी और उलटा प्रक्रिया उत्प्रेरित करता है। जिगर।

अलग-अलग कार्यों या पदों के साथ ट्रांसमीनाईस में भी संरचनात्मक अंतर होता है और इसे वैद्युतकणसंचलन (उनके अलग-अलग आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु) द्वारा निर्धारित किया जा सकता है।

रक्त में ट्रांसएमिनेस की उपस्थिति, एक यकृत या कार्डियोपैथिक क्षति (यकृत या हृदय कोशिकाओं को ऊतक क्षति) का लक्षण हो सकता है; transaminases, जिगर और हृदय दोनों में बहुत उच्च सांद्रता में हैं: वैद्युतकणसंचलन के माध्यम से यह स्थापित किया जा सकता है यदि क्षति जिगर या हृदय की कोशिकाओं में हुई।