转氨作用：机制，功能和实例 - 化学

所述氨基转移是一种类型的化学反应的，在从氨基酸的氨基“再分配”操作，因为它涉及可逆过程胺化（加成的氨基）和脱氨基（除去氨基的），其通过催化特定的酶称为转氨酶或氨基转移酶。

一般的氨基转移反应涉及氨基酸和任何α-酮酸之间的交换，其中氨基酸的交换产生第一底物氨基酸的酮酸形式和第一底物α-酮酸的氨基酸形式。

氨基酸和α-酮酸之间的氨基转移反应的图解说明（来源：Alcibiades Via Wikimedia Commons）

通常交换的氨基是“α”氨基，即，参与肽键形成并定义氨基酸结构的氨基，尽管也可能发生涉及在不同位置存在的其他氨基的反应。。

除赖氨酸，苏氨酸，脯氨酸和羟脯氨酸外，所有氨基酸均参与氨基转移反应，尽管转氨酶已被描述为组氨酸，丝氨酸，蛋氨酸和苯丙氨酸，但它们的代谢途径并不涉及这种类型。反应。

1937年，Braunstein和Kritzmann发现了氨基酸与α-酮酸之间的氨基转移反应，从那时起，它们就成为了深入研究的主题，因为它们发生在不同生物的许多组织中，并且具有不同的用途。

例如，在人类中，转氨酶广泛分布在人体组织中，并且在心肌组织，肝脏，骨骼肌组织和肾脏中特别活跃。

反应机理

转氨反应或多或少涉及相同的机制。如上所述，这些反应作为氨基酸和α-酮酸（脱氨基）之间的氨基可逆交换而发生，从而产生供体氨基酸的α-酮酸和α-酮酸受体的氨基酸。

这些反应取决于称为吡ido醛磷酸酯的化合物，它是维生素B6的衍生物，它作为氨基的转运体参与，并通过在该分子的醛基之间形成席夫氏碱而与转氨酶结合。酶活性位点的赖氨酸残基的ε-氨基。

吡ido醛磷酸酯和赖氨酸残基在活性位点之间的键不是共价键，而是通过赖氨酸上氮的正电荷与吡ido醛磷酸基团的负电荷之间的静电相互作用产生的。

在反应过程中，充当底物的氨基酸置换了活性位点中赖氨酸残基的ε-氨基，该位点与吡pyr醛一起参与席夫氏碱。

同时，来自氨基酸的α碳的一对电子被去除并转移至组成磷酸吡ido醛的吡啶环（带正电荷），然后“递送”至作为第二底物的α-酮酸。

这样，磷酸吡ido醛不仅参与氨基和作为转氨酶底物的α-酮酸之间的氨基转移或运输，而且还充当电子的“汇”，促进了电子的解离。 α氨基酸氢。

简而言之，第一种底物即氨基酸将其氨基转移到吡ido醛磷酸中，然后从该底物转移到第二种底物α-酮酸中，同时形成一种中间体化合物，称为磷酸吡x胺。

转氨酶通常在细胞质和线粒体中发现，并在不同代谢途径的整合中起作用。

谷氨酸脱氢酶在其逆反应中例如可以将谷氨酸转化为铵，NADH（或NADPH）和α-酮戊二酸，它们可以进入三羧酸循环并用于产生能量。

该酶位于线粒体基质中，代表将氨基酸与能量代谢相关联的分支点，因此当细胞缺乏足够的能量（如碳水化合物或脂肪形式）起作用时，它可以选择使用一些相同目的的氨基酸。

大脑发育过程中酶（谷氨酸脱氢酶）的形成对于控制铵解毒至关重要，因为已经证明某些智力低下的病例与这种弱活性有关，这导致铵积累，这对大脑健康有害。

在某些肝细胞中，转氨反应也可用于通过糖异生作用合成葡萄糖。

谷氨酰胺酶将谷氨酰胺转化为谷氨酸和铵。接下来，谷氨酸转化为α-酮戊二酸，进入克雷布斯循环，然后进入糖异生。由于该路线的产物之一苹果酸通过航天飞机运至线粒体的外部，因此发生了最后一步。

该穿梭物在苹果酸酶的作用下留下α-酮戊二酸，将其转化为丙酮酸。然后可以通过糖异生作用将两个丙酮酸分子转化为一个葡萄糖分子。

最常见的氨基转移反应与氨基酸丙氨酸，谷氨酸和天冬氨酸有关。

除磷酸吡pyr醛外，某些氨基转移酶还可以将丙酮酸用作“辅酶”，就像谷氨酸丙酮酸转氨酶一样，它可以催化以下反应：

谷氨酸+丙酮酸↔丙氨酸+α-酮戊二酸

肌肉细胞依靠该反应从丙酮酸中生成丙氨酸，并通过克雷布斯循环中的α-酮戊二酸获得能量。在这些细胞中，使用丙氨酸作为能源取决于通过尿素循环在肝脏中消除氨基作为铵离子。

丙氨酸转氨反应（资料来源：Tomas Drab通过Wikimedia Commons）

在不同物种中另一个非常重要的氨基转移反应是由天冬氨酸氨基转移酶催化的反应：

L-天冬氨酸+α-酮戊二酸↔草酰乙酸+ L-谷氨酸

最后但并非最不重要的是，γ-氨基丁酸（GABA）的氨基转移反应，GABA是中枢神经系统必需的非蛋白质氨基酸，具有抑制性神经递质的功能。该反应由γ-氨基丁酸转氨酶催化，反应大致如下：

α-酮戊二酸+ 4-氨基丁酸↔谷氨酸盐+琥珀酸半醛

琥珀酸半醛通过氧化反应转化为琥珀酸，后者可以进入克雷布斯循环进行能量生产。