Szerkesztő:Flóra96/próbalap

Aminosavakból létrejövő biológiailag aktív vegyületek

Az emberi szervezetben lévő 20α-L-aminosavból köztudottan fehérjeképzés (transzláció) történik szabad (saját) vagy endoplazmatikus retikulumhoz kötött (szekréciós) riboszómákon. Az evolúció során bizonyos aminosavak szintéziséhez szükséges enzimeinket elvesztettük, így az ún. esszenciális aminosavakat készen kell felvennünk (hisztidin, izoleucin, leucin, lizin, metionin, fenilalanin,treonin, triptofán és valin). Annak érdekében, hogy szervezetünk proteinháztartása ne szenvedjen hiányt, egy átlagos felnőtt napi fehérjeszükséglete 1g/testsúlykg. Természetesen, ez aktivitástól függően növekedhet.

Ám a fent említetten kívül -ugyan kevesek által tudott- kulcsszerepet játszanak olyan speciális biomolekulák létrejöttében, mint hormonok, koenzimek, alkaloidok, porfirin-váz, pigmentek és neurotranszmitterek.

Porfirin

Négy porfobilinogén molekulából épül fel. Egy porfobilinogén pedig 1 pirrolgyűrűből és rövid szénláncú szubsztituenseiből (pl. metil -CH; acetát -CH₂-COO^-) áll.

A négy pirrolgyűrű nitrogénatomja fémionnal képez komplexet. Amennyiben ennek a komplexnek a központi atomja a vas (Fe²⁺), hemnek nevezzük a létrejövő molekulát. ha pedig Mg²⁺, klorofillnak.

A hem különböző fehérjékhez kötött formáját nevezzük hemoglobinnak, mioglobinnak, citokrómnak esetleg kataláznak. A Klorofill a fotoszintetizáló növények zöld színtestében található meg.

• 

Hem szintézise emberben csontvelőben és májban történik, azoknak is mitokondriumaiban, ill. citoplazmájukban.

1. A szintézis prekurzorai: glicin és szukcinil-CoA (alacsonyabb rendű élőlényekben csak glutamát), melyeknek addíciójával kialakul a δ-aminolevulinát. Egy porfobilinogén 2 δ-aminolevulinátból áll. (8 δ-aminolevulinát 4 porfobilinogénné alakul a porfobilinogén-szintáz segítségével.) Ezen reakciók a sejtek mitokondriumaiban zajlanak le, s gátolhatok a szintézis végtermékével, a hemmel.
2. A következő reakciók a citoplazmában lokalizálódnak, melyek magukba foglalják a molekula gyűrűvé záródását az uroporfobilinogén-szintáz és uroporfirinogén-III-koszintáz által.
3. Majd dekarboxiláció és oxidációk során protoporfirin képződik.
4. A szintézis utolsó lépése a vasatom (Fe²⁺) beépítése a ferrokataláz nevű enzim segítségével.

Hem-szintézis zavarát porfíriának nevezzük.

Az uroporfirinogén-III-szintáz hiánya -ennek következtében az uroporfirinogén-I felhalmozódása) a fogak, bőr, vizelet piros árnyalatot kap, továbbá az elégtelen erithropoesis miatt a vérszegénység tünetei mutatkoznak. Ezek összessége ad a korai vámpír-mítoszokra magyarázatot.[1]

Lebomlása:

Egy átlagos erithrocyta kb. 120 napig életképes, lebontása a lépben történik. E folyamat során a hem gyűrűs váza felbomlik, miközben felszabadul a komplex központi vasatomja is. Ez Fe³⁺-má oxidálódik, s transzferrinhez kötve szállítódik, majd raktározódik a májban, várva a későbbi újrafelhasználást.

Következő lépésként a hem elválik a globintól, az utóbbi proteolízis áldozatává válik. A megmaradt porfiringyűrűből hem-oxigenáz közreműködésével biliverdin, majd biliverdin reduktázzal bilirubin képződik. Ez a vérben albuminhoz kötve szállítódik, májban UDP-glükuronáttal konjugálódik és az epével ürül.

Az epe a hasnyálmirigy enzimeivel együtt a patkóbélbe szekretálódik, ahol a bilirubin urobilinogénné alakul, melynek egy kisebb része visszaszívódik a vérbe, ahonnan a vese választja ki és a vizeletbe kerül (ez adja a vizelet sárga színét). A vissza nem szívódott urobilinogénből a bélbaktériumok hatására stercobilin lesz, mely a széklet jellegzetes barnás színét képezi.

Kreatin

Szervezetünk „energiapénze” az ATP, mely nem tárolható szabad formába. Ám az izomban és agyban létezik egy molekula, mely mégis képes ezt az energiát valamely módon tárolni. Ez a kreatin. Citoszólban glicin, arginin és metionin kondenzációjával létrejövő molekula képes ATP-vel foszforilálódni a kreatin-kináz által, s az így keletkező savamid-kötés makroerg lesz (felszakítását követően 25kj/mol energiánál több keletkezik).A tárolt kreatin-foszfát csupán a munkavégzés első, néhány másodpercében elegendő.

Glutation

A glutation szerepe elsősorban az egyes struktúrák oxidatív stressztől való védelme, peroxidok lebontása, detoxifikáció. Szintézise glutamátból, (szeleno)ciszteinből és glicinből történik.

Növényi anyagok

Fenilalaninból és tirozinból jön létre a lignin, mely a növényi sejtfal merevségéért felelős.

Triptofán a prekurzora az auxinnak is (növényi növekedési hormon).

Továbbá olyan anyagok kialakulásában is szerepet játszanak, mint a morfin, tannin, sőt a vanília és fahéj aromáját is aminosavak adják.

Aminok

Szervezetünkben létező számos neurotranszmitter aminokból épül fel, melyek aminosavakból képződnek.

• GABA, mely az egyik legfontosabb gátló neurotranszmitter, glutamát dekarboxilációjával jön létre.

• Poliaminok (kis molekulák, melyek az élethez nélkülözhetetlenek. Fontos szerepet játszanak a sejtnövekedésben, proliferációban) pl. spermidin (argininből, ill. ornitinból)

• Hisztamin, az endothel-által termelt anyag, mely lokális kapilláris dilatációt okozva fokozza az ér permeabilitását. Hisztidin-dekarboxiláz hozza létre.

• Szerotonin, triptofán-hidroxiláz-által katalizált reakcióban létrejön a 5-hidroxi-triptofán, majd ezt egy aromás oldalláncú aminosav-dekarboxiláz 5-hidroxi-triptaminná alakítja, mely maga a szerotonin. Fontos vazokntstriktor, a GI-traktus termeli.

Katecholaminok

Ide tartozik a dopamin, noradrenalin és adrenalin. Ezek közül neurotranszmitterként funkcionál a dopamin és noradrenalin, míg az adrenalint a mellékvesevelő hormonjaként tartjuk számon. Közös prekurzoruk a tirozin.

1. Tirozin-hidroxiláz-hatására DOPA keletkezik, DOPA-dekarboxilázzal eljutunk a dopaminig. Eddig a citoszolban zajlanak az események. A dopamin vezikulákba transzportálódik.
2. A mellékvesében/neuronokban dopamin-β-hidroxiláz-mediálta reakcióban noradrenalin keletkezik.
3. Ha szükséges, ezek a vezikulák tovább vándorolnak a mellékvesevelőbe/ agytörzsbe, mely sejtek citoplazmájában feniletanolamin-N-metiltranszferáz katalizálta reakció eredményeképp létrejön az adrenalin, mely kis mennyiségben vazodilatátor, nagyban vazokonstriktor. Továbbá részt vesz a szimpatikus válasz kialakításában.

Dopamin-hiány következtében alakul ki a Parkinson-kór.

Tiroxin

A pajzsmirigy legfontosabb hormonja, mely szervezetünk minden sejtjére hatással van, szintén tirozin prekurzorból szintetizálódik. Tireoglobulin-oldalláncok jódozódnak tireoperoxidáz-hatására.

Ekkor monojód-tirozin jön létre, ezt kondenzációk tömege követi:

1. 2 dijód-tirozin=tetrajód-tironin (T₄)
2. monojód-tirozin+dijód-tirozin=trijód-tironin (T₃)

Pajzsmirgigy-hormonok hatásai:

- intracelluláris (nukleáris) receptorokon hatnak

• anyagcsere-hatások (elsődleges hatások):

- alapanyagcsere ↑ → legjobban a T3 növeli az alapanyagcserét az összes hormon közül

- szövetek oxigénfelhasználása ↑ (kivéve: agy) → oxigén-fogyasztás ↑

- mitokondriumok száma, mérete ↑

- glükóz-igény és felhasználás is fokozott → hőtermelés ↑

• hőszabályozás:

- hőtermelés ↑ (mérsékelt hőmérséklet emelkedés)

- barna zsírszövet: termogenin-gének expressziója ↑

- hőleadó mechanizmusok aktiválódása (izzadás, bőrerek dilatációja stb.)

• szénhidrát-anyagcsere → diabetogén hatás

- vércukorszint ↑ (hyperglikaemia) → de felhasználás is ↑

- glükóz felszívódása ↑ (vékonybél)

- glikogenolízis (glikogén → glükóz) ↑

- glükoneogenezis ↑

- inzulin-lebontás ↑

- inzulinérzékenység ↓ → csökkent glükóz-tolerancia (IGT)

- glikolízis ↑

- adrenalin hatékonysága ↑

- lipid-anayagcsere → vér szabad zsírsav szintje nő, koleszterin szint csökken

- lipolízis ↑ → szabad zsírsavak mennyisége megnő

- koleszterin szintézis és metabolizmus ↑

- fehérje-anayagcsere → fehérjeszintézis szelektíven fokozódik → növekedés, fejlődés

• idegrendszeri hatások:

- gyorsult gondolkodás

- ingerlékenység

- nyugtalanság

- rövidül a rekacióidő, élénkebb ínreflexek

- normális neuronális funkciók fenntartása (alvás is)

- növekedésre és a fejlődésre gyakorolt hatások

• növekedés (GH-val és inzulinnal együtt)

- idegrenszer fejlődéséhez szükséges

- agykéreg fejlődéséhez

- az axonok proliferációjához

- dendritek elágazódásainak fejlődéséhez

- mielinizáció

- csontnövekedés (hiánya esetén törpenövés)

- izom fejlődéséhez és normál funkciójához szükséges

• vér

- eritropoetin termelés ↑

- alapanyagcsere ↑ → vitaminszükséglet ↑ (anaemia)

- gastrointestinális funkció (motilitás, szekréció)

Fokozott tiroxin-termelés Basedow-kórhoz vezet, míg csökkent golyvához.

Ezért fontos a megfelelő mennyiségű jódbevitel.

NO

Meglepő módon testünkben megtalálhatók gáz halmazállapotú neurotranszmitterek is, természetesen szigorú kontroll alatt állnak, hiszen nagyobb dózisban mérgezőek. Vazodilatátor hatású, argininből NO-szintáz gyártja.

Források

• Ádám Veronika - Dux László - Faragó Anna - Fésüs László - Machovich Raymund - Mandl József - Sümegi Balázs (2006): Orvosi biokémia. Medicina Könyvkiadó Zrt. ISBN 9789632429021
• David L. Nelson, Michael M. Cox: Principles of Biochemestry 6th. ISBN 1429234148
• Dr. Ollmann Tamás-Dr.Péczely László Zoltán (2013): Dopamin-jegyzet