القيمة العامة وأيض البروتينات
تُعد البروتينات الغذائية المصدر الرئيسي لمواد البناء للأنسجة. يوجد في جسم الإنسان ما يقرب من 15 كيلوجراماً من الهياكل البروتينية. وفي الوقت نفسه، فهي ليست ثابتة: حيث يتم الحفاظ على توازن ديناميكي مستمر في الخلايا. يتم تفكيك وإعادة تصنيع ما يقرب من 400 جرام من البروتين يومياً. تختلف سرعة هذا التجدد بشكل كبير اعتماداً على نوع النسيج. على سبيل المثال، الكولاجين، الذي يشكل أساس النسيج الضام، يتجدد تماماً خلال 300 يوم. وفي الوقت نفسه، يمكن استبدال بروتينات نظام تخثر الدم في غضون دقائق قليلة إلى يومين.
بالإضافة إلى الحالة المرتبطة، يوجد في الجسم مسبح من الأحماض الأمينية الحرة، تبلغ كتلته حوالي 35 جراماً. يتم توجيه الجزء الأكبر من هذا المسبح لإنشاء جزيئات بروتينية خاصة بالجسم. بالإضافة إلى ذلك، تعمل الجزيئات الحرة كمواد خام إنتاج المركبات النشطة بيولوجياً - الأمينات البيوجينية (الناقلات العصبية).
التصنيف حسب القدرة على الاصطناع (الضرورة)
تتضمن بروتينات الإنسان 20 حمضاً أمينياً من نوع $\alpha$. اعتماداً على ما إذا كان الجسم يمكنه إنتاجها بمفرده، يتم تقسيمها إلى ثلاث مجموعات رئيسية:
- الأحماض الأمينية غير الأساسية (القابلة للاستبدال). يتم تصنيعها بواسطة أنظمة الإنزيمات البشرية بالكميات المطلوبة. وتشمل: الألانين، الأسباراجين، حمض الأسبارتيك، الغلوتامين، حمض الغلوتاميك، الجلايسين، البرولين، والسيرين.
- الأحماض الأمينية الأساسية (غير القابلة للاستبدال). لا يمكن على الإطلاق أن تُصنع بواسطة خلايانا ويجب أن تُستهلك بالضرورة مع الطعام. وتشمل هذه المجموعة: فالين، إيزوليوسين، ليوسين، لايسين، ميثيونين، ثريونين، تريプトفان، وفينيل ألانين.
- الضرورية جزئياً (المشروط استبدالها). قادرة على التكون في الجسم، ولكن معدل هذه العملية منخفض للغاية. خلال فترات النمو النشط للأطفال، لا تكفي هذه الكمية لتغطية الاحتياجات الفسيولوجية. وتشمل هذه الأرجينين والهستدِين. كما تُصنف التيروسين (المتكونة من الفينيل ألانين) والسيستين (المصنعة من الميثيونين) ضمن الضرورية مشروطاً.
كفاية الغذاء والحمض الأميني المحدود
تُحدد القيمة البيولوجية لأي طعام بروتيني من خلال تكوينه، والأصح من ذلك - وجود مكونات أساسية فيه. في الكيمياء الحيوية، تسري بصرامة قاعدة الحمض الأميني المحدود: إذا غاب حتى حمض أميني أساسي واحد في الخلايا، يتم اضطراب وإيقاف الاصطناع الطبيعي لبروتينات الجسم الخاصة.
التصنيف حسب استخدام البقايا خالية النيتروجين
بعد إزالة مجموعة الأمين، تبقى الهيكل الكربوني (البقايا خالية النيتروجين). يعتمد المصير الأيضي اللاحق لهذا الهيكل على بنية الجزيء. يتم تمييز ثلاثة فئات:
| المجموعة الدوائية | الخصائص | الممثلات (الأنواع) |
|---|---|---|
| المولدة للسكري (الجليكوجينية) | تتحول إلى البيروفات أو الوسائط في دورة حمض الستريك (الفومارات، الساكسينيل-مرافق الإنزيم A، $\alpha$-كيتوغلوتارات، أكسالوأسيتات). وتعمل كركائز لعملية استحداث السكر (تكوين الجلوكوز). | الألانين، الأرجينين، الأسبارتات، الأسباراجين، الفالين، الهستيدين، الجلايسين، الغلوتامات، الغلوتامين، البرولين، السيرين، الميثيونين، الثريونين، السيستين |
| المولدة للسكري والكيتون معاً (المختلطة) | تتفكك مع إطلاق كل من مستقلبات استحداث السكر والأجسام الكيتونية (أسيتواسيتات، أسيتيل-مرافق الإنزيم A). | التيروسين، التريプトفان، الفينيل ألانين، الإيزوليوسين |
| المولدة للكيتون | تخضع للتقويض حصرياً إلى أسيتيل-مرافق الإنزيم A أو أسيتواسيتيل-مرافق الإنزيم A (سلائف الأجسام الكيتونية). | اللايسين، الليوسين |
باختصار: إجابات عن أسئلة حول الموضوع
ما هي الأحماض الأمينية الحرة التي يمكنها أداء وظيفة الناقلات العصبية؟
يمكن لعدة أحماض أمينية حرة أداء وظيفة الناقلات العصبية في الجهاز العصبي المركزي. وتشمل الناقلات المحفزة:
- الغلوتامات (حمض الغلوتاميك) - يؤثر على مستقبلات محددة (على سبيل المثال، NMDA)؛
- الأسبارتات (حمض الأسبارتيك).
وتشمل الناقلات المثبطة:
- GABA (حمض غاما-أمينوبوتيريك) - الناقل المثبط الأكثر انتشاراً في الجهاز العصبي المركزي؛
- الجلايسين - ناقل مثبط لخلايا النخاع المستطيل والنخاع الشوكى.
ما هي الإنزيمات والإنزيمات المساعدة المشاركة في الاصطناع الحيوي للأحماض الأمينية غير الأساسية؟
تشارك في الاصطناع الحيوي للأحماض الأمينية غير الأساسية عبر عملية النقل الأميني إنزيمات ناقلات الأمين (على سبيل المثال، ألانين أمينو ترانسفيراز وأسبارتات أمينو ترانسفيراز). الإنزيم المساعد لها هو بيريدوكسال فوسفات (الشكل النشط لفيتامين B6).
بالنسبة لأحماض أمينية محددة، تُشير المصادر إلى:
- للجلايسين: إنزيم سيرين أوكسي ميثيل ترانسفيراز، والإنزيم المساعد هو رباعي هيدروفولات.
- للتيروسين المشروط استبداله: إنزيم فينيل ألانين هيدروكسيلاز.
من أي مستقلبات وسيطة لتمثيل الكربوهيدرات يتم تصنيع الألانين والأسبارتات؟
يتم تصنيع الألانين والأسبارتات من مستقطبات المسار العام للتقويض عن طريق تفاعلات النقل الأميني بمشاركة الغلوتامات.
- يتم تصنيع الألانين من البيروفات بمشاركة إنزيم ألانين أمينو ترانسفيراز (ALT).
- يتم تصنيع الأسبارتات من الأكسالوأسيتات بمشاركة إنزيم أسبارتات أمينو ترانسفيراز (AST).
أسئلة من المحاضرات والامتحانات
ماذا سيحدث إذا كان النظام الغذائي يفتقر إلى حمض أميني أساسي واحد؟
ستعمل قاعدة الحمض الأميني المحدِّد. إن غياب حتى مكون أساسي واحد سيؤدي إلى تعطيل تخليق بروتينات الجسم الخاصة تماماً.
لماذا يحتاج الجسم إلى مسبح الأحماض الأمينية الحرة؟
تُستخدم هذه الجزيئات (حوالي 35 جم) بشكل أساسي لتجميع بروتينات جديدة. ويذهب جزء من المسبح أيضاً لتخليق الأمينات البيوجينية ويعمل كناقلات عصبية مستقلة.
لماذا يتم عزل الأرجينين والهستيدين في مجموعة منفصلة من الأحماض الضرورية جزئياً؟
يتم اصطناعها الداخلي ببطء شديد. قد تكون هذه الكمية كافية للإنسان البالغ، لكن جسم الطفل النامي يتطلب إمدادات إضافية من هذه المواد مع الطعام.
ما الفرق بين الأحماض الأمينية المولدة للكيتون والأحماض الجليكوجينية؟
تتحول البقايا خالية النيتروجين للأحماض الأمينية المولدة للكيتون حصرياً إلى سلائف الأجسام الكيتونية (أسيتيل مرافق الإنزيم A)، بينما يُستخدم الهيكل الكربوني للأحماض الجليكوجينية لاستحداث السكر عبر البيروفات ومستقلبات دورة حمض الستريك.
مواضيع أخرى للمراجعة في نفس السياق
- آليات تكوين الأمينات البيوجينية ووظائفها في الجهاز العصبي.
- التوازن النيتروجيني السلبي والإيجابي.
- دورة حمض الستريك ومسارات دمج الهياكل الكربونية.
- مراحل استحداث السكر من الأحماض الأمينية الجليكوجينية.
- عمليات تصنيع الأحماض الأمينية المشروط استبدالها (التيروسين والسيستين).
مواضيع أخرى من قسم "أیض الأحماض الأمينية"
دروس فيديو مجانية: الكيمياء الحيويةدروس قصيرة مع ملخصات — بدون تسجيل.
تم إعداد المادة بواسطة أعضاء هيئة التدريس في WhiteCoat Pro وفقاً للمنهج الدراسي لكليات الطب. وهي ذات طابع تعليمي.