กรดอะมิโนเป็นสารต้นตอของชีวโมเลกุล

            กรดอะมิโนเป็นหน่วยย่อย building block ของเพปไทด์ และโปรตีน และยังเป็นสารต้นตอของโมเลกุลเล็ก ๆ อีกจำนวนมาก ซึ่งมีหน้าที่สำคัญทางชีวภาพ อะตอมบางอะตอมในเบสเพียวรีนและไพริมิดีน ถูกสร้างขึ้นจากกรดอะมิโน ส่วนหัวของสฟิงโกซีน ซึ่งเป็นสารตัวกลางของการสังเคราะห์สฟิงโกลิฟิดถูกสังเคราะห์ขึ้นจากซีรีน ฮิสตามีน (histamine) เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาดีคาร์บอกซีเลชันของฮิสติดีน ไทโรซีน เป็นสารต้นตอของฮอร์โมนบางชนิด เช่น ไธรอกซีน (thyroxine) และแอดรีนะลิน รวมทั้งสารสีเมลานิน (melanin pigment) วงแหวนนิโคตินาไมด์ (nicotinamide ring) ของ NAD+ ถูกสังเคราะห์ขึ้นจากทริปโตเฟน โดยที่กลูตามีนจะให้หมู่เอไมด์ของส่วนวงแหวนนี้ ครีอะตีน (creatine) เป็นสารประกอบที่พบในกล้ามเนื้อสมองและกระแสโลหิตทั้งในรูปอิสระ และฟอสโฟครีอะตีน (phosphocreatine) ครีอะตินีน (creatinine) ซึ่งเป็นแอนไฮไดรด์(anhydride) ของครีอะตีนถูกสร้างขึ้นในกล้ามเนื้อในปริมาณสูง โดยปฏิกิริยาดีไฮเดรชันที่ผันกลับไม่ได้ของฟอสโฟครีอะตีน กรดอะมิโน 3 ชนิด คือไกลซีน อาร์จินีนและเมไธโอนีน
เป็นสารต้นตอของครีอะตีน ปฏิกิริยาแรกของการสังเคราะห์ครีอะตีนเกิดขึ้นในไต แต่ไม่เกิดขึ้นในตับและกล้ามเนื้อหัวใจ การสังเคราะห์ครีอะตีนสมบูรณ์โดยปฏิกิริยาเมธิเลชันของไกลโคซามีนที่เกิดขึ้นในตับ

ที่ม า: http://www.med.unibs.it/~marchesi/creatinine.html

            การสังเคราะห์พอร์ไฟรินจากไกลซีนและซักซินิลโคเอ

            การสังเคราะห์พอร์ไพรินสำหรับฮีมโปรตีน เช่น ฮีโมโกลบิน ไซโทโครมหรืออนุพันธ์ พอร์ไฟรินที่มี Mg2+ ของคลอโรฟีลล์ (chlorophyll) ไกลซีนเป็นสารต้นตอที่สำคัญ พอร์ไฟรินประกอบด้วย 4 โมเลกุลของอนุพันธ ์มอโนไพร์รอล (monopyrrol derivative) หรือพอร์โฟบิลิโนเจน (porphobilinogen) การสังเคราะห์พอร์ไฟรินเริ่มต้นด้วยปฏิกิริยาการรวมตัวกันระหว่างไกลซีน และซักซินิลโคเอเกิดเป็นกรด แกมม่า-อะมิโนลีวูลินิก (gamma-aminolevulinic acid) 2 โมเลกุลของกรด แกมม่า-อะมิโนลีวูลินิกจะรวมตัวกันได้พอร์โฟบิลิโนเจน โมเลกุลของโปรโตฟอร์ไฟริน IX (protoporphyrin IX) ถูกสร้างขึ้นจาก 4 โมเลกุลของพอร์โฟบิลิโนเจนด้วยปฏิกิริยาที่ยุ่งยากซับซ้อน แล้ว Fe จะเข้าไป คีเลต (chelate) อยู่ในโมเลกุลเกิดเป็นฮีม ซึ่งเป็นหมู่พรอสเธติกของโปรตีนหลายชนิด เช่น ไมโอโกลบิน ฮีโมโกลบิน คาตาเลส เพอร์ออกซิเดส และไซโทโครม ซี คีเลชันของ Fe ในสภาพ Fe2+ เข้าไปในโมเลกุลของโปรโตพอร์ไฟริน IX เร่งโดยเอนไซม์เฟอร์โรคีเลเทส (ferrochelatase) ทรานส์เฟอร์ริน (transferrin) เป็นโปรตีนที่ขนส่งเหล็กในรูปของ Fe3+ ในพลาสมาไปยังบริเวณที่เก็บสะสมในไขกระดูกและในตับบ้าง ทรานส์เฟอร์รินสามารถจับกับ Fe3+ 2 ไอออน ต่อ 1 โมเลกุล ที่ไขกระดูกและตับ Fe3+ จะถูกถ่ายทอดให้กับโปรตีนอะโปเฟอร์ริทิน (apoferritin) เกิดเป็นเฟอร์ริทิน ซึ่งทำหน้าที่เก็บสะสมเหล็ก (iron storage protein) และสามารถเก็บสะสม Fe3+ ได้ถึง 4,500 ไอออน
ฮีมซึ่งเป็นผลผลิตของวิถีการสังเคราะห์ สามารถยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ อะมิโนลีวูลินิกซินเธส เอนไซม์แกม่า-อะมิโนลีวูลินิก ดีไฮดราเทสหรือพอร์โฟบิลิโนเจน ซินเธส (porphobilinogen synthase) และเอนไซม์เฟอร์โรคีเลเทส ในลักษณะแบบป้อนกลับ การควบคุมการสังเคราะห์ฮีมสามารถควบคุมในระดับการสังเคราะห์เอนไซม์ด้วย ฮีมสามารถกดดันการสังเคราะห์เอนไซม์ แกมม่า-อะมิโนลีวูลิ-นิกซินเทสได้ นอกจากนี้อะตอม Feเองสามารถเป็นตัว ควบคุมที่แอกตีฟด้วย

ที่มา : www.med.unibs.it/ ~marchesi/heme.html


            การสลายหมู่ฮีมไปเป็นสารสีในน้ำดี (Bile Pigment)

            เม็ดเลือดแดงที่หมดอายุการทำงานจะถูกกำจัดออกจากกระแสเลือดและจะถูกทำลายที่ม้าม อะโปโปรตีน (apoprotein)ของฮีโมโกลบินถูกสลายไปเป็นกรดอะมิโนที่เป็นหน่วยย่อย building block ฮีมถูกสลายไปเป็นบิลิรูบิน (bilirubin) และ Fe3+ ปฏิกิริยาแรกของการสลายหมู่ฮีมไปเป็นบิลิรูบินคือการสลายสะพาน แอลฟา-เมธีน ( alpha-methene bridge ) เกิดเป็นบิลิเวอร์ดิน ( biliverdin ) ซึ่งเป็นเททระไพร์รอล (linear tetrapyrrol) ปฏิกิริยานี้เร่งโดยเอนไซม์ฮีมออกซีเจเนส (heme oxygenase) ซึ่งต้องการ O2 และ NADPH และ C ของสะพานเมธีนถูกปล่อยเป็น CO บิลิเวอร์ดินจะถูกรีดิวซ์ไปเป็นบิลิรูบินโดยเอนไซม์บิลิเวอร์ดิน รีดักเทส ซึ่งต้องการ NADPH บิลิรูบินจะจับกับซีรัมอัลบูมินเพื่อขนส่งไปยังตับ แล้วจะรวมกับหน่วยของน้ำตาลคือกลูคิวโรเนต (glucuronate) โดยใช้โซ่ข้างโปรปิโอเนต ทำให้เพิ่มการละลายน้ำ กลูคิวโรเนตต่างจากกลูโคสตรงที่ C อะตอมที่ 6 มีหมู่ -COO- แทนหมู่ -CH2OH ผลผลิตคอนจูเกตของบิลิรูบินและ 2 โมเลกุลของกลูคิวโรเนต คือบิลิรูบินได กลูคิวโรไนด์ ซึ่งเกิดจากปฏิกิริยา ที่ใช้ UDP-กลูคิวโรเนต (ซึ่งเป็นผลผลิตออกซิเดชันของ UDP-กลูโคส) เป็นตัวให้หน่วยกลูคิวโรเนต บิลิรูบินไดกลูคิวโรไนด์ เป็นสารที่มีสีเหลืองจะถูกปล่อยเข้าสู่น้ำดี ในสภาวะปกติระดับของบิลิรูบินในปัสสาวะจะต่ำ แต่ถ้าเกิดการทำลายเม็ดเลือดแดงในอัตราที่สูงผิดปกติหรือเนื้อเยื่อตับ ถูกทำลายหรือเกิดการอุดตันของท่อน้ำดี ระดับของบิลิรูบินในเลือดจะสูงมาก ซึ่งจะไปสะสมตามผิวหนังและตาขาว ทำให้มีสีเหลือง เกิดอาการของโรคดีซ่าน (jaundice) ขึ้นและบิลิรูบินจะถูกขับออกมาในปัสสาวะ ทำให้ระดับของบิลิรูบินในปัสสาวะสูงการตรวจหาระดับความเข้มข้นของบิลิรูบินในเลือดถูกนำมาใช้ประโยชน์ ์ในการวินิจฉัยโรคตับที่สำคัญสำหรับอะตอมของ Fe3+ จะถูกนำกลับไปใช้ต่อไป

ที่มา : http://www.umanitoba.ca/faculties/medicine/units/biochem/coursenotes/blanchaer_tutorials/Frank_II/biliMetabMap.gif

            เมแทบอลิซึมของบิลิรูบินในลำไส้

            เมื่อบิลิรูบินไดกลูคิวโรไนด์เข้าสู่ลำไส้ใหญ่ เอนไซม์จำเพาะของแบคทีเรีย คือ ß -กลูคิวโรนิ-เดส จะสลายหน่วยกลูคิวโรเนตออก ส่วนบิลิรูบินถูกรีดิวซ์โดยแบคทีเรีย ได้เป็นยูโรบิลิโนเจน (urobilinogen) ซึ่งบางส่วนจะถูกดูดซึมกลับ (reabsorbed) และถูกขนส่งไปยังไตโดยกระแสเลือด ที่ไต ยูโรบิลิโนเจนจะ ถูกเปลี่ยนแปลงต่อไปเป็นยูโรบิลิน (urobilin) ที่มีสีเหลือง ซึ่งจะถูกขับออกมากับปัสสาวะทำให้ปัสสาวะมีสีเหลือง ยูโรบิลิโนเจนส่วนใหญ่จะถูกจุลินทรีย์ในลำไส้ใหญ่เปลี่ยนแปลงไปเป็นสเตอร์โคบิลิน (stercobilin) ที่มีสีน้ำตาลแดง และเป็นสารสีที่สำคัญของอุจจาระ

HOME
NEXT