Transcript acid amin
مقدمه و معرفی کلمه اسید آمینه به ترکیبی اطالق می شود که دارای عامل اسید و عامل آمین باشد .پروتئین ها پلیمر های اسید آمینه های مختلف هستند .بیست نوع اسید آمینه مختلف وجود دارد که اساس ساختمان همه آنها یکسان است ولی دارای شاخه فرعی یا گروه های متفاوت فرعی هستندR- CH(NH2)-COOH . در مرکز مولکول اسید آمینه اتم کربن به نام کربن آلفا وجود دارد .این اتم از یک طرف به گروه آمین و از یک طرف دیگر به گروه کربوکسیل با پیوند کواالن متصل است .سومین پیوند این کربن همیشه با هیدروژن است و چهارمین پیوند به شاخه های فرعی اتصال دارد. در محلول خنثی گروه کربوکسیل یک پروتون از دست می دهد و گروه آمین یک پروتون به دست می آورد ،بنابراین اسیدآمینه در محلول خنثی است ولی دارای مولکول هایی است که دارای دو بار مختلف الکتریکی هستند و به زویتریون معروف هستند. برای نامگذاری اسیدهای آمینه تشکیل دهنده پروتئین ها عامل آمین را با لفظ آمینو ذکر کرده ا و نام اسید را به آن اضافه میکنیم .مثال اسید آلفا آمینوپروپیویک را آالنین می نامند. تقسیم بندی اسیدهای آمینه -1آمینو اسیدهای آلیفاتیک خنثی: که در ساختمان آنها یک عامل آمین و یک عامل اسید به کار رفته است مهمترین آنها عبارتند از: گلیسین ،آالنین ،سرین ،ترئونین ،والین ،لوسین و ایزولوسین. -2اسید آمینه های گوگرد دار: قسمت Rدر ساختمان اسید آمینه گوگرد است .سیستئین و متیونین. -3اسید آمینه های آروماتیک :فنیل آالنین ،تیروزین و تریپتوفان. -4اسید آمینه های اسیدی: یک عامل آمین و دو عامل اسید دارند مثل اسید آسپاراتیک و اسید گلوتامیک. -5اسید آمینه های قلیایی که دارای دو عامل آمین و یک عامل اسید هستند مثل آرژنین ،لیزین، هیدروکس ی لیزین و هیستدین. -6ایمینو اسیدها :عامل آمین در ساختمان حلقه شرکت کرده و به صورت NHدر آمده مانند پرولین و هیدروکس ی پرولین. در اسیدهای آمینه عامل آمین همیشه به کربن مجاور گروه کربوکسیل وصل است بجز دو اسید آمینه پرولین و هیدروکس ی پرولین. خصوصیات حاللیت: تمام اسید های آمینه بجز سیستئین و تیروزین درآب محلول هستند .اسید های آمینه در حالل غیر قطبی نا محلول هستند .تمام اسید های آمینه بجز پرولین و هیدروکس ی پرولین در الکل غیر محلول هستند. خصوصیات نقطه ذوب: یکی دیگر از خواص فیزیکی اسید های آمینه که به ساختمان آنها بستگی دارد باال بودن نقطه ذوب آنهاست. خواص آمفوتر: هنگامی که اسید های آمینه در آب حل می شود ،عامل اسیدی یک پروتون از دست می دهد و عامل آمین یک پروتون به دست می آورد در نتیجه به هر دو به حالت یونیزه در می آیند .اسید های آمینه داراری هر دو گروه کربوکسیل و آمین هستند و بایستی با اسیدها و قلیاها واکنش بدهند .چنین موادی را آمفوتریک می نامند. پپتید: ل ل یکدیگر پیوند یابند ترکیبی پدید می اگر دو مولکو اسید آمینه با از دست دادن یک مولکو آب به ا آید که دارای عامل –CO-NH-است ،این عامل را اصطالحا پیوند پپتیدی می نامند .در این واکنش عامل اسیدی از یک مولکول آمینو اسید با عامل آمین از مولکول دیگر واکنش می دهد .اگر در ساختمان یک مولکول پپتید فقط دو اسیدآمینه باشد آن را دی پپتید ،اگر کمتر از 10تا باشد آن را الیگو پپتید ،اگر بیشتر از 10تاباشد آن را پلی پپتید و بیشتر از 100تا را پروتئین می نامیم. بیو سنتز اسید های آمینه همه اسید های آمینه از حد واسط های گلیکولیز ،چرخه کربس و یا مسیر پنتوز فسفات مشتق می شوند. خانواده بیوسنتزی اسید های آمینه که طبق پیش ساز متابولیک گروه بندی شده اند. α کتوگلوتارات :گلوتامات -گلوتامین -پرولین-آرژنین پیروات :آالنین -والین -لوسین -ایزولوسین فسفوگلیسرات :سرین -گلیسین -سیتئین اگزالواستات :آسپارتات -آسپاراژین -متیونین -ترئونین -لیزین فسفوانولپیروات و اریتروز 4فسفات :تریپتوفان -فنیل آالنین -تیروزین ریبولوز 5فسفات :هیستدین اسید آمینه هایی که با رنگ قرمز مشخص شده اند ضروری هستند و تیروزین در پستانداران می تواند از فنیل آالنین مشتق شود. αکتوگلوتارات به عنوان پیش ساز گلوتامات -گلوتامین -پرولین-آرژنین بیوسنتز گلوتامین و گلوتامات مسیر بیوسنتزی این دو اسید آمینه ساده است .برای تولید گلوتامین ابتدا گلوتامین سنتاز NH4 ،را برای تولید گلوتامین کاتالز می کند .این واکنش در دو مرحله به همراه تولید حد واسط انجام می گیرد. + ATPگلوتامات • +ADPگلوتامیل فسفات + NH4گلوتامیل فسفات • + ADP + Hگلوتامین +NH4+ ATPگلوتامات :جمع • + ADP +Pi + Hگلوتامین گلوتامات در واکنش ی که به وسیله گلوتامات سنتاز کاتالیز می شود از گلوتامین ساخته می شود. کتو گلوتارات در حضور گلوتامین به عنوان دهنده نیتروژن در واکنش آمیناسیون احیایی شرکت می کند. +NADP + ADP + Piگلوتامات +NH4 +NADPH + ATPکتوگلوتارات بیوسنتز پرولین مشتق حلقوی گلوتامات است .در اولین مرحله گلوتامات با یک ATPتوسط آنزیم گلوتامات کیناز واکنش می دهد و در ادامه توسط NADHو NADPHبه گلوتامات سمی آلدئید احیا می شود .این ترکیب حد واسط متحمل حلقوی شدن سریع و خود به خودی گشته و با مصرف یک NADPHبه پرولین احیا می شود. بیوسنتز آرژنین آرژنییین از گلوتامییات از طریییق سییاخت اورنیتییین و چرخییه اوره در حیوانییات سیینتز مییی شییود .اورنیتییین می تواند از گلوتامات سمی آلدئید طی واکنش ترانس آمیناسیون ساخته می شود. COAبییه گلوتامییات افییزوده مییی شییود و در مرحلییه بعیید بییا مصییرف ATPو یییک استتل NADPHبیه اسیتیل گلوتامیات سیمی آلدئیید و سیپس گیروه آمیهیی بیه آن اضیافه میی شیود و بیه اورنیتین تبدیل می شود .اورنیتین دو گروه دیگر آمین می گیرد و به آرژنین تبدیل می شود. سرین و گیلیسین و سیستئین از -3فسفو گلیسرات مشتق می شود سرین مسیر اصلی تولید سرین در همه موجودات یکسان است .در مرحله اول گروه هیدروکسیل-3 فسفوگلیسرات به وسیله یک دهیدروژناز اکسید می شود و -3فسفوهیدروکس ی پیروات تولید می کند .ترانس آمیناسیون گلوتامات منجر به تولید -3فسفو سرین می شود که به وسیله فسفوسرین سنتاز به سرین تبدیل می شود. سرین سه کربنه پیش ساز گلیسین دو کربنه است و این واکنش به وسیله حذف یک اتم کربن توسط سرین هیدروکس ی متیل ترانسفراز انجام می گیرد. سیستئین گیاهان و باکتریها گوگرد احیا شده الزم را برای ساخت سیستئین از سولفات های محیط تامین می کند .سولفات طی دو مرحله فعال می شود و تولید -3فسفوآدنوزین-5فسفو سولفات می کند( )PAPSکه در یک واکنش احیایی با هشت الکترون به سولفید تبدیل می شود .سپس سولفید در یک مسیر دو مرحله ای در ساختن سیستئین از سرین استفاده می شود. سه اسید آمینه غیر ضروری و شش اسید آمینه ضروری از اگزالواستات و پیروات سنتز می شوند آالنین و آسپارتات به ترتیب از پیروات و گلوتامات طی واکنش ترانس آمیناسیون ساخته می شوند .آسپاراژین به وسیله آمید دار شدن آسپارتات سنتز می شود که در این واکنش گلوتامین به عنوان دهنده NH4می باشد .این ها اسید آمینه های غیر ضروری هستند و مسیر سنتز آنها ساده است و در همه موجودات وجود دارد. متیونین ،ترئونین ،لیزین ،لوسین ،ایزولوسین و والین اسید آمینه های ضروری هستند که مسیر بیوسنتز آنها پیچیده است. آسپارتات به متیونین ،ترئونین و لیزین تبدیل می شود.ترئونین یکی از پیش سازهای ایزولوسین است .مسیر والین و ایزولوسین دارای چهار آنزیم مشترک است.که در نهایت از پیروات مشتق می شوند .کتوایزووالرات (یک حد واسط در مسیر والین) نقطه شروع مسیر منتهی به سنتز لوسین است. ترپتوفان ،فنیل آالنین و تیروزین کوریزمات حد واسط کلیدی در ساخت ترپتوفان ،فنیل آالنین و تیروزین می باشد. بیوسنتز این ترکیبات از مسیر شیکیمات می گذرد .این مسیر از اریتروز-4-فسفات تا کوریزمات 7مرحله دارد .مسیر شیکیمات اهمیت بسیار زیادی داشته و از ترکیبات فسفواینول پیروات با اریتروز-4-فسفات شروع می شود .جلوگیری از ساخت -1-5اینول پیروویل شیکیمات-3- فسفات( )epspsکه یک آنزیم دخیل در ساخت -5اینول پیروویل شیکیمات است اثر بازدارندگی بر تشکیل کوریزمات دارد .کوریزمات که محصول نهایی این مسیر است ،ماده اولیه برای اسید آمینه های معطر و بسیاری از متابولیت های ثانویه است. مرحله 6به وسیله علف کش گلیفوسیت مهار می شود .در پستانداران چون این مسیر وجو ندارد لذا این علف کش سمیت بسیار پاییهی دارد. شیکیمات در سه مرحله اضافه شدن 3کربن از فسفوانول پیروات به کوریزمات تبدیل می شود .کوریزمات اولین نقطه شاخه این مسیر است .در این نقطه یک شاخه به تولید تریپتوفان و شاخه دیگر به تولید تیروزین و فنیل آالنین منتهی می شود. در شاخه ترپتوفان ،کوریزمات به آنترانیالت تبدیل می شود .سپس آنترانیالت با prppمتراکم می شود .حلقه اندول ترپتوفان از کربن های حلقه و گروه آمین آنترانیالت به عالوه 2کربن مشتق از prppایجاد می گردد .واکنش نهایی در این توالی به وسیله تریپتوفان سنتاز کاتالیز می شود.این آنزیم دارای دو زیر واحد αو βمی باشد. αزیر واحد اندول-3گلیسرول فسفات اندول +گلیسر آلدئید -3فسفات + H2Oزیر واحد βتریپتوفان اندول +سرین فنیل آالنین و تیروزین در مسیرهایی با پیچیدگی کمتر از کوریزمات سنتز می شوند .حد واسط عمومی پرفینات نام دارد .مرحله نهایی در هر دو حالت ،ترانس آمیناسیون با گلوتامات است. کتابولیسم 20مسیر کتابولیک مجتمع شده و به ساخت فقط 6محصول اصلی منتهی می شود که تمام آنها وارد چرخه اسید سیتریک می شوند. اسید های آمینه بر اساس محصول نهایی اصلی تجزیه شده خود گروه بندی شده اند .بعض ی اسید های آمینه بیش از یک بار آورده شده اند زیرا بخش های مختلف اسکلت کربهی آنها محصوالت تجزیه ای مختلفی دارد. بعض ی از اسید های آمینه به گلوکز و بعض ی به اجسام کتونی تبدیل می شوند .هفت اسید آمینه ای که به طور کامل یا ناقص به استو استیل COAیا استیل COAتبدیل می شوند عبارتند از : فنیل آالنین ،تیروزین ،ایزولوسین ،لوسین ،تریپتوفان ،ترئونین و لیزین که می توانند به اجسام کتونی تبدیل شوند که به آنها اسید های آمینه کتوژنیک می گویند. اسید های آمینه ای که به پیرواتα ،کتوگلوتارات ،سوکسینیل ،COAفومارات و یا اگزالواستات تجزیه می شوند به گلوکز و گلیکوژن تبدیل می گردد .این اسید های آمینه گلوکوژنیک نام دارند. این تقسیم بندی واضح نیست 5 ،اسید آمینه ایزولوسین ،فنیل آالنین ،تیروزین،ترئونین و تریپتوفان اسید های آمینه کتوژنیک و گلکوژنیک هستند. بسیاری از کوآنزیم های آنزیمی در کاتابولیسم اسید های آمینه نقش مهمی ایفا می کنند .یکی از واکنش های کاتابولیسم اسید آمینه منتقل کردن یک کربن می باشد که معموال در این واکنش یکی از سه کوفاکتور بیوتین ،تتراهیدروفوالت و یا S-آدنوزیل متیونین نقش دارند .این کوفاکتورها گروه های یک کربنه را در حاالت مختلف اکسیداسیددون انتقال می دهند. بیوتین کربن را در اکسیده ترین حالت خود یعهی CO2منتقل می کند ،تتراهیدروفوالت در حاالت اکسیداسیددون حد واسط و بعض ی اوقات به شکل گروه متیل منتقل می کنند و -S آدنوزیل متیونین گروه های متیل یعهی بیشترین حالت احیا شده را انتقال می دهد. 6اسید آمینه به پیروات تجزیه می شوند 6اسید آمینه به پیروات تجزیه می شوند اسکلت کربهی شش اسید آمینه به طورکامل یا بخش ی از آن به پیروات تبدیل می گردد سپس پیروات می تواند به استیل COAتبدیل شده و در نهایت از طریق چرخه کربس اکسید شود و به اگزالواستات تبدیل شود. آالنین ،گلیسین ،سیستئین ،سرین ،ترئونین و تریپتوفان از این مسیر تجزیه می شوند.آالنین با ترانس آمیناسیون همراه کتوگلوتارات به طور مستقیم پیروات تولید می کند و زنجیره جانبی تریپتوفان شکسته می شود تا تولید آالنین و پیروات کند. سیستئین در دو مرحله به پیروات تبدیل می شود .یکی با حذف اتم سولفور و دیگری با ترانس آمیناسیون سرین به وسیله آنزیم سرین دهیدراتاز به پیروات تبدیل می شود. گلیسین از سه طریق تجزیه می شود که فقط یکی از آنها به پیروات منتهی می شود .گلیسین با اضافه کردن یک گروه هیدروکس ی متیل به سرین تبدیل می شود که به کوفاکتور تتراهیدروفوالت و پیرودوکسال فسفات نیاز دارد و در نهایت سرین هم از طریق مسیر یاد شده به پیروات تبدیل می شود. ترئونین هم ابتدا به گلیسین تبدیل می شود و گلیسین به سرین و سرین هم به پیروات. هفت اسید آمینه به استیل COAتبدیل می شوند تریپتوفان ،لیزین ،فنیل آالنین ،تیروزین ،لوسین ،ایزولوسین و ترئونین به استیل COAیا استواستیل COAتبدیل می شوند. اسکلت کربهی 5اسید آمینه گلوتامات ،گلوتامین ،آرژنین ،هیستدین و پرولین به شکل کتوگلوتارات وارد چرخه کربس می شوند. چهار اسید آمینه متیونین ،ایزولوسین ،والین و ترئونین توسط مسیری تجزیه می شوند که به سوکسینیل COAختم می شود. آسپاراژین و آسپارتات به اگزالواستات تجزیه می شود. در کل بعد از برداشت گروه آمین ،اسکلت کربهی اسید های آمینه متحمل اکسیداسیددون به ترکیباتی می شوند که می توانند برای اکسیداسیددون به CO2و H2Oوارد چرخه کربس شوند .این مسیر ها به چند کوفاکتور مثل تتراهیدروفوالت و بیوتین و -Sآدنوزیل متیونین نیاز دارند .برخی اسید های آمینه بسته به محصول نهایی ایجاد شده می توانند به اجسام کتونی و بعض ی به گلوکز و بعض ی به هردو تبدیل شوند.