Транспорт амінокислот

Забезпечення фізіологічного транспорту амінокислот у клітину є важливою умовою нормальної життєдіяльності клітин і субклітинних структур.

Відео: Іван Водянов і ZUBRINOV. INFERNO. Зйомка ДРУЖИНА 2016

Найбільш перспективний метод дослідження транспорту амінокислот через мембрани - радіоізотопний. У дослідах з амінокислотами, міченими по 15N, встановлено, що існує внутрішньоклітинний запас вільних амінокислот, що не входять в білки, - амінокислотний фонд. Він поповнюється за рахунок амінокислот позаклітинної рідини, процесів перетворення і синтезу амінокислот на інших шляхах обміну, а також утворення амінокислот при гідролізі білків.

З іншого боку, внаслідок синтезу білка, інших реакцій (утворення сечовини, пуринів, креатину) відбувається постійне видалення амінокислот з внутрішньоклітинного фонду.

Дані досліджень свідчать, що в більшості клітин концентрація амінокислот в 5-6 разів вище рівня їх в позаклітинній рідині. Зміст і швидкість проникнення амінокислот неоднакові для різних клітин і тканин, але проникнення L-амінокислот відбувається швидше, ніж D-ізомерів. Система транспорту для більшості амінокислот загальна, так як перенесення одних амінокислот конкурентно гальмується іншими. Вихід амінокислот з клітки відбувається переважно завдяки дифузії, а проникнення їх в клітку є активним процесом, потребує енергії. Про це свідчить висока акумуляція амінокислот в клітці проти градієнта концентрації, а також гальмування цього процесу ціанідом, 2,4-Дінітрофенол і іншими інгібіторами синтезу АТФ. Глюкоза як джерело енергії підвищує абсорбцію амінокислот. Транспорт амінокислот через мембрани важливий в життєдіяльності клітини, так як він забезпечує клітину необхідними субстратами для метаболічних і синтетичних процесів.

Амінокислоти переміщаються шляхом активного транспорту через мембрани більшості тканин тварин, а також через мембрани ядер і мітохондрій. Транспорт амінокислот пов`язаний з перерозподілом електролітів і води в тканинах. Накопичення більшості вільних амінокислот зрізами тканин супроводжується транспортом іонів Na + з інкубаційного середовища в зрізи і одночасним набуханием останніх.

Відео: Креатин Dymatize Power Tech Спортивне харчування (ERSport.ru)

В експериментах підтверджена роль концентраційного градієнта Na між кліткою і позаклітинної рідиною в активному транспорті амінокислот. До надає на транспорт амінокислот ефект, протилежний Na.

На тісний взаємозв`язок між транспортом амінокислот і обміном електролітів вказують дані, що підвищення рівня нейтральних амінокислот знижує концентрацію К в клітинах саркоми Ерліха в стехіометричних кількостях (1: 3).

Для підтримки нормального транспорту амінокислот необхідно певне співвідношення концентрації К + і Na +, низькі і особливо високі концентрації іонів пригнічують накопичення амінокислот зрізами тканин і є, таким чином, інгібіторами транспорту амінокислот. Про зв`язок активного транспорту електролітів і амінокислот в зрізах тканин свідчить ряд фактів. Так, детергенти (дигітоксин, дезоксихолат) і специфічні інгібітори транспорту електролітів (тритон, оуабаін), що викликають зміну структури мембран і стимулюючі вихід До з зрізів в інкубаційного середовища з одночасним переходом Na і Cl в зрізи, гальмують накопичення амінокислот. Вихід іонів К + з клітин - необхідна умова для транспорту амінокислот.

Енергія АТФ не витрачається безпосередньо на транспорт амінокислот. Вона утилізується головним чином на створення іонних градієнтів в клітинних мембранах, які забезпечують транспорт амінокислот. У здійсненні цього беруть участь різні ферменти системи (фосфокінази, фосфопротеідфосфатаза, дігліцерідкіназа). Існує припущення, що ферменти або інші речовини білкової природи виконують роль систем «носіїв» в транспорті амінокислот через мембрани. Специфічними носіями амінокислот можуть бути також іони важких металів разом із піридоксалем або пиридоксальфосфатом. Амінокислоти утворюють з металами стабільні хелати, що приєднуються до піридоксаль з утворенням комплексу типу шіффово підстав.

Транспорт амінокислот значно визначено хімічною структурою амінокислот. Розрізняють специфічні клітинні системи, що транспортують такі амінокислоти:

• Моноамінів-монокарбонові (нейтральні) - аланін, треонін, серин, лейцин, валін, ізолейцин, тирозин, аспарагін, фенілаланін, гістидин, цистеїн, триптофан, метіонін, цитрулін, гліцин, глутамін. В іноземних джерелах їх позначають як A-системи (Alanin-system).
• Двуосновние амінокислоти і цистин (лізин, аргінін, орнітин, цистин) - відомі під назвою L-системи (Lysin- system).
• Дикарбонові (кислі) - аспарагінова і глютамінова кислоти. Виявлено в нирках ссавців.
• Імінокіслоти (пролін, гидроксипролин) і гліцин. Ця система виявлена в брижі тонкої кишки.

Скрізь, де відбувається транспорт амінокислот, спостерігається явище конкурентного гальмування. Одні амінокислоти при внесенні їх в інкубаційного середовища знижують або повністю пригнічують процес накопичення інших. У зрізах мозку а-аланін, ГАМК, глутамат, аспартат і глутамин пригнічують транспорт метіоніну, серину і проліна- а-аланін, валін і лейцин гальмують поглинання гліціна- р-аланін і фенілаланін не впливають на транспорт гліцину, але гальмують поглинання серина і проліну - фенілаланін затримує транспорт тирозину, аргініну і гістідіна- J-аланін є сильним інгібітором транспорту пролина.

Гальмівний вплив одних амінокислот на транспорт інших здійснюється шляхом прямої конкуренції різних амінокислот за транспортні системи (головний шлях) або впливом на рівень АТФ в тканинах (другорядний шлях). Можливо існування прямої кореляції між структурою молекули амінокислоти і її гальмуючим еффектом- для конкурентного гальмування необхідна наявність аминной, карбоксильної груп. У клітинах існує кілька ділянок для транспорту кожної амінокислоти, проте ці ділянки або центри специфічні не для окремої амінокислоти, а для її класу. У клітинах мозку вісім центрів для транспорту амінокислот: малих нейтральних, великих нейтральних, малих основних, великих основних, дикарбонових, ГАМК, а-глютамат, імінокіслот. У клітинах нирок є центри для аргініну, лізину і орнитина і центр для цистину. Природа і локалізація в клітці цих специфічних центрів транспорту амінокислот ще не з`ясована.

Транспорт амінокислот регулює ряд факторів. Важливим фактором, що забезпечує надходження амінокислот в клітку і включення їх в білкову молекулу, є стероїдні гормони.

Початковий етап транспорту амінокислот в організмі - перенесення їх з кишок у кров`яне русло. Порушення транспорту в цей період можуть відбитися на подальшому надходженні амінокислот в клітини, а отже, і на рівні білкового синтезу в тканинах. На транспорт амінокислот впливають зміни розподілу вільних амінокислот в тканинах, наявність тканинних бар`єрів.

Особливості транспорту амінокислот у різних тканинах визначаються специфікою структури і функції тканин. Так, розподіл вільних амінокислот в головному мозку інше, ніж в плазмі крові. У білих щурів в тканини мозку міститься глутамату, ГАМК, аспартату, таурину, серина більше, а лейцину, ізолейцину, аргініну, валіну, проліну, фенілаланіну, треоніну і триптофану - менше, ніж в плазмі. Поглинання амінокислот зрізами тканини головного мозку безпосередньо пов`язано з витратою енергії, використанням АТФ і окисленням різних субстратів. Інгібітори окислювальних процесів, особливо окисного фосфорилювання (азиди, ціаніди, 2,4-динитрофенол), гальмують транспорт вільних амінокислот в зрізи головного мозку, а додавання різних субстратів окислення в інкубаційного середовища (глюкоза, а-кетоглютарат, піруват, сукцинат) різко підвищує інтенсивність поглинання амінокислот.

Вивчення механізмів транспорту вільних амінокислот має велике значення не тільки для розуміння специфіки амінокислотного фонду в різних тканинах і його біохімічних перетворень, а й для з`ясування причин захворювань і ефективного їх лікування.

У розвитку багатьох патологічних станів в організмі відіграє роль порушення нормального постачання тканин незамінними вільними амінокислотами. Причиною порушення транспорту амінокислот може бути конкурентне гальмування між різними амінокислотами, т. Е. Пряма конкуренція за транспортні системи. Так, при патологічних станах, викликаних порушенням обміну ароматичних і гетероциклічних амінокислот в печінці, в організмі людини накопичується велика кількість амино- і кетокислот. Наприклад, при олігофренії утворюється багато фенілаланіну і значно збільшується концентрація його в крові. Фенілаланін як сильний конкурентний інгібітор транспорту найважливіших незамінних амінокислот гальмує постачання тканин тірозіном, триптофан, валіном і лейцином. Аналогічний ефект спостерігається при експериментальному Тирозиноз (навантаження тірозіном) у тварин.

Механізми вільного транспорту амінокислот розглядаються як можливі точки прикладання дії гормонів і різних ліків. Вивчення цього аспекту амінокислотного транспорту лікарських речовин має значення для створення ефективних лікарських засобів. Для лікування захворювань використовуються не тільки амінокислоти, але і їх похідні. Амінокислоти разом з кофакторами, які беруть участь в їх перетворенні (піридоксальфосфат, НАД, НАДФ), можуть застосовуватися для поліпшення працездатності мозку, усунення розумового перенапруження. Будучи сильним конкурентним інгібітором транспорту вільних амінокислот, синтетична L-аміноціклопептанкарбоновая кислота затримує надходження їх в клітини і, блокуючи біосинтез білка, гальмує подальше зростання пухлини, т. Е. Має певні антиканцерогенними властивостями. Вона не включається в білки і не піддається хімічним перетворенням.