سنتز آمینو اسیدها
اهداف:
آشنایی با نحوه سنتز در اسید آمینه ها
آشنایی با اسکلت و تقسیم بندی ساخت آمینو اسیدها
آشنایی با تقسیم بندی اسیدهای آمینه ضروری و غیر ضروری
شرح درس:
یکی از مسائل اساسی برای سیستم های زیستی به دست آوردن نیتروژن است. منبع نیتروژنی برای تمام آمینو اسیدها به شکل آمونیاک می باشد. اسکلت کربنی لازم جهت تشکیل آمینو اسیدها از مسیرهای گلیکولیزی و یا مسیر پنتوز فسفات و یا حتی چرخه اسید سیتریک حاصل می شوند. نیتروژن مورد نیاز برای تشکیل آمونیاک از اتمسفر گرفته می شود.
فرایندی که توسط آن نیتروژن تبدیل به آمونیاک می شود تحت عنوان تثبیت نیتروژن شناخته می شود. موجودات عالی قادر به تثبیت نیتروژن نیستند این تبدیل به وسیله ی برخی از باکتری ها و آرکی باکتری ها انجام می شود. باکتری های همزیست ریزوبیوم به ریشه ی گیاهان حبوباتی حمله کرده و گرهک های ریشه را تشکیل می دهند که در آن ها تثبیت نیتروژن رخ داده و محصول آن به مصرف باکتری ها و گیاهان می رسد.
تثبیت نیتروژن معمولاً با مخلوط کردن آن با گاز هیدروژن روی یک کاتالیست آهن در دما و فشار بالا انجام می شود. پیوند بسیار قوی نیتروژن با نیتروژن بسیار قوی بوده و دارای انرژی پیوندی 225 کیلوکالری بر مول است و نسبت به حمله شیمیایی بسیار مقاوم است. مرحله بعد ورود آمونیوم به درون آمینو اسیدهاست.
گلوتامات و گلوتامین نقش محوری در این ارتباط دارند. این دو دهنده ی نیتروژن هستند. مرحله ورود آمونیوم به گلوتامات و گلوتامین در دو مرحله انجام می شود. در مرحله اول بین آمونیاک و کتوگلوتارات واکنش برقرار می شود که سبب تغییر شکل فضایی یکدیگر می شود. این واکنش توسط گلوتامات دهیدروژناز کاتالیز می شود. در مرحله بعد دومین یون آمونیوم توسط گلوتامین سنتتاز به گلوتامات وارد شده و گلوتامین تشکیل می شود. این آمینه شدن از طریق هیدرولیز ATP پیش می رود.
آنزیم های گلوتامات دهیدروژناز و گلوتامین سنتتاز در تمام موجودات زنده وجود دارند. حال که نیتروژن به آمونیوم تبدیل و آن نیز جذب گلوتامات و گلوتامین شد ، بنابراین گروه آمین مورد نیاز جهت سنتز آمینو اسیدها تولید شده است. حال نوبت اسکلت کربنی می شود که همان طور که ذکر شد از برخی مسیرهای عنوان شده وارد می شود.
از لحاظ اینکه این اسکلت کربنی از کدام مسیر وارد سنتز آمینو اسیدها شود می توان آن ها را به شش گروه تقسیم بندی نمود که می توانید آن ها را در جدول زیر ملاحظه نمایید.
انسان قادر به ساختن 9 اسید آمینه از 20 نوع موجود نیست این در حالی است که باکتری اشرشیا کلای می تواند همه 20 نوع اسید آمینه را بسازد. آمینواسیدهایی که باید از طریق غذا تامین شوند را آمینواسیدهای ضروری و بقیه را آمینواسیدهای غیر ضروری نامیده اند. البته این نوع نامگذاری بستگی به شرایط طبیعی موجود زنده دارد. به طور مثال آرژنین کافی برای یک فرد بزرگسال از طریق چرخه ی اوره تولید می شود اما برای یک کودک در حال رشد این میزان کافی نیست. در جدول زیر می توانید این اسیدهای آمینه را ملاحظه نمایید.
آمینو اسیدهای غیر ضروری توسط واکنش های ساده سنتز می شوند این در حالی است که اسیدهای ضروری واکنش های پیچیده ای جهت سنتز دارند. ذکر جزئیات تشکیل و سنتز هر کدام از این آمینواسیدها از حوصله این طرح خارج است که البته در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر توصیه می شود به کتب مرجع بیوشیمی مراجعه نمایید.
