اسیدهای آمینه، متابولیسم و ناهنجاری ها

در کروماتوگرافی لایه نازک (TLC) جهت جداسازی آمینواسیدها از مخلوط بوتانول، اسید استیک گلاسیال و آب مقطر استفاده می شود. در این روش آمینواسیدهای با قطبیت کمتر نسبت به آمینواسیدهای با قطبیت بیشتر دارای حرکت بیشتری بر روی کاغذ کروماتوگرافی هستند. گروه های اصلی فلورسنت در پروتئین ها شامل اسیدهای آمینه تیروزین (بیشترین) و تریپتوفان می باشد. منو متیل لیزین و دی متیل لیزین در ساختمان برخی پروتئین های عضلانی و نیز سیتوکروم c و تری متیل لیزین در پروتئین کالمودولین وجود دارد. متیل هیستیدین در ساختمان پروتئین های عضلانی اکتین و میوزین و همچنین دی پپتید آنسرین وجود دارد. تریپسین انتهای کربوکسیل اسیدهای آمینه لیزین و آرژنین را برش می دهد. کیموتریپسین انتهای کربوکسیل اسیدهای آمینه آروماتیک را برش می دهد. پپسین انتهای آمینو اسیدهای آمینه آروماتیک را برش می دهد. 

 

در میتوکندری سلول های کبدی L-گلوتامات دهیدروژناز در یک واکنش برگشت پذیر آمونیاک و آلفا-کتوگلوتارات را به گلوتامات تبدیل می کند. L-گلوتامات دهیدروژناز از NADPH جهت سنتز گلوتامات و ازNAD+ در واکنش تجزیه گلوتامات و آزادسازی آمونیاک استفاده می کند.آنزیم L-گلوتامات
دهیدروژناز یک آنزیم آلوستریک حاوی شش زیر واحد مشابه می باشد. ATP و GTP فعال کننده های آلوستریک آنزیم در جهت سنتز گلوتامات، وADP  وGDP  فعالیت آنزیم را در جهت تجزیه
گلوتامات افزایش می دهند.

گلوتامین سنتتاز گلوتامات و آمونیاک را در یک واکنش یک طرفه به گلوتامین تبدیل می کند. در این واکنشATP  و Mg++ جهت فعال سازی گروه گاما-کربوکسیل برای مطلوب ساختن واکنش از لحاظ
انرژی مورد نیاز است. آنزیم گلوتامین سنتتاز به دو شکل آدنیله (فعال) و دآدنیله (غیرفعال) وجود دارد. واکنش برگشت توسط گلوتامیناز کاتالیز می گردد که همراه با تولید مجدد گلوتامات و آزادسازی یون
آمونیوم است.

دآمیناسیون اکسیداتیو اسیدهای آمینه توسط آمینواسید اکسیدازها کاتالیز می گردد که با اثر بر روی آمینواسیدها ابتدا تولید ترکیب واسط آلفا-ایمینواسید می کنند که در ادامه به آلفا-کتواسید تبدیل می شود. این آنزیم ها فلاووپروتئین های حاوی FMN در L-آمینواسید اکسیدازها و FAD درD –آمینواسید اکسیدازها هستند و یون های هیدروژن دریافتی را بهO2  انتقال داده و آب اکسیژنه تولید می کنند که توسط کاتالاز تجزیه می شود.

چرخه اوره:

مرحله 1: واکنش اول در ماتریکس میتوکندری انجام گرفته و جزئی از چرخه اوره محسوب نمی شود. در این واکنش کربامیل فسفات سنتتاز 1(CPS1)  یک یون آمونیوم و یک یون بی کربنات را با صرف دو مولکول ATP ترکیب کرده و کربامیل فسفات تولید می شود. یک ATP بی کربنات را فعال کرده و دیگری فسفات کربامیل فسفات را تامین می کند. در نهایت دو مولکول  ADPو یک Pi آزاد می شود. کربامیل فسفات سنتتاز
1 برای فعالیت خود کاملا به N-استیل گلوتامات وابسته است.

مرحله2: در ماتریکس میتوکندری طی اولین واکنش چرخه اورنیتین ترانس کربامیلاز با انتقال کربامیل فسفات به اورنیتین تولید سیترولین کرده وPi  آزاد می شود. سیترولین از میتوکندری وارد سیتوزول شده و بقیه واکنش های چرخه در سیتوزول انجام می شوند.

مرحله 3: سیترولین و آسپارتات توسط آرژینینوسوکسینات سنتتاز ترکیب شده و آرژینینوسوکسینات تولید می شود. این واکنش نیازمند هیدرولیز یک مولکول ATP به AMP و PPi می باشد که معادل هیدرولیز 2 مولکول ATP  است.

مرحله 4: آرژینینوسوکسینات توسط آرژینینوسوکسیناز (آرژینینوسوکسینات لیاز) به فومارات و آرژنین
تبدیل می شود. در این واکنش کربن های آسپارتات در قالب فومارات آزاد می شود. فومارات ممکن است  وارد میتوکندری شده و در چرخه کربس به اگزالواستات متابولیزه شود. سپس ترانس آمینه شده و به صورت آسپارتات وارد چرخه اوره شود. حدود دو سوم اگزالواستات مشتق از فومارات از طریق فسفوانول پیروات به گلوکز تبدیل می شود. مقداری از فومارات برای تشکیل  ATPبه کار می رود که تقریبا برابر با نیاز چرخه اوره و گلوکونئوژنز می باشد.

مرحل 5: آرژینین به وسیله آرژیناز به اورنیتین و اوره تبدیل می شود. اورنیتین برای شروع مجدد چرخه وارد ماتریکس میتوکندری می شود. غشای داخلی میتوکندری دارای یک ناقل تبادلی سیترولین / اورنیتین می باشد.

اختلالات ارثی چرخه اوره:

هیپرانسولیسم-هیپرآمونمی: به علت نقص در L-گلوتامات دهیدروژناز ایجاد شده و با کاهش گلوکز و افزایش آمونیاک خون همراه می باشد.

کمبود N-استیل گلوتامات سنتاز: به علت نقص در N-استیل گلوتامات سنتاز ایجاد شده و با افزایش آمونیاک خون همراه می باشد.آنزیم N-استیل گلوتامات سنتاز طی یک واکنش N-استیل گلوتامات سنتاز را از گلوتامات و استیل کوآ سنتز می کند. یکی از موارد کمبود N-استیل گلوتامات سنتاز با تجویز کربامیل گلوتامات (آنالوگ  N-استیل گلوتامات) به عنوان فعال کننده کربامیل فسفات سنتتاز درمان گردید.

هیپرآمونمی نوع 1: نقص در کربامیل فسفات سنتتاز ایجاد شده و با افزایش آمونیاک خون همراه می باشد.

هیپرآمونمی نوع 2: به علت نقص در اورنیتین ترانس کربامیلاز که ژن آن بر روی کروموزوم X واقع است ایجاد می شود. این نقص شایع ترین نقص آنزیمی سیکل اوره است. علاوه بر آمونیاک، میزان اسیدهای آمینه و همچنین اوروتیک اسید
در خون افزایش می یابد. افزایش اوروتیک اسید
خون به علت مسدود شدن سنتز سیترولین و ورود کربامیل فسفات به مسیر بیوسنتز
پیریمیدین ها می باشد.

سیترولینمی:                                                                

به علت نقص در آرژینینوسوکسینات سنتتاز
ایجاد شده و با افزایش سیترولین خون همراه می باشد. وراثت به صورت
اتوزومی مغلوب بوده و 50 درصد موارد آن به
دلیل هیپرآمونمی تشدید می شود. تجویز آرژینین به
صورت مکمل مفید می باشد.

آرژینینوسوکسینیک اسیدوری:

به علت نقص در آرژینینوسوکسیناز ایجاد
شده و با دفع ادراری آرژینینوسوکسینات همراه می باشد. تجویز آرژینین مفید
است.

هیپرآرژینینمی:

به علت نقص در آرژیناز ایجاد شده و با
افزایش دفع ادراری آرژینین و لیزین و سیستین همراه می باشد.

سندرم هیپراورنیتینمی-هیپرآمونمی-هموسیترولینمی(HHH) :

به علت نقص در انتقال دهنده ناهمسوی
سیترولین / اورنیتین رخ می دهد. افزایش تولید هموسیترولین ناشی از کربامیلاسیون لیزین در
میتوکندری توسط کربامیل فسفات می باشد. علائم این عارضه عقب
ماندگی ذهنی و آتاکسی مغزی و کما می باشد. این بیماری به وسیله بروز جهش های
متفاوت از جمله جهش های بی معنی و تغییر چارچوب و بد معنی ایجاد می شود.

هیپوآرژینینمی در نوزادان نارس:

کورتیزول یک القاء کننده برای تولید
آنزیم های سنتز آرژینین می باشد. افزایش شدید کورتیزول
در ماه های آخر بارداری رخ می دهد از این رو در تولدهای پیش از موعد کاهش کورتیزول
منجر به کاهش سنتز آرژینین می شود. افزودن کورتیزول به
رژیم غذایی مادر و یا شیری که نوزاد نارس از آن تغذیه می کند می تواند حیات و رشد
نرمال نوزاد را تضمین کند.

تجویز بنزوات و فنیل استات در تمامی
موارد می تواند مفید باشد که به ترتیب سبب دفع آمونیوم به شکل بنزوئیل گلیسین (هیپورات) و فنیل استیل گلوتامین می گردند.

متابولیسم اسیدهای آمینه غیرضروری:

آرژینین:

آرژینین به وسیله واکنش های متوالی که
در سلول های اپی تلیال روده آغاز شده و در توبول های پروگزیمال کلیه ادامه می یابد
سنتز می شود. در این سلول ها آرژیناز بیان نمی شود. بروز هر نقصی در آنزیم های لازم برای چرخه اوره (به جز
آرژیناز) بر روی سنتز آرژینین تاثیر می گذارد و
در نتیجه وجود مکمل آرژینین در نقایص چرخه اوره ضرورت دارد.           

پرولین:

گلوتامات به وسیله واکنشی که از ATP و
 NADHبهره می برد به گلوتامات سمی آلدهید
تبدیل می شود. ترکیب اخیر در یک
واکنش حلقه زایی خود به خودی به یک ترکیب واسطه دارای باز شیف تبدیل شده که به
وسیله پرولین دهیدروژناز و با مصرف NADPH به پرولین تبدیل می شود. گلوتامات سمی آلدهید طی ترانس آمیناسیون وابسته به پیریدوکسال
فسفات (PLP) می تواند به اورنیتین تبدیل شود.

نقص در آنزیم پیرولین-5-کربوکسیلات
سنتتاز (یا سنتاز) که گلوتامات را به گلوتامات سمی آلدهید تبدیل می کند آثار و
نشانه های جدی را به دنبال دارد. هیپرپرولینمیی،
هیپواورنیتینمی، هیپرآمونمی منجر به کاتاراکت، کند ذهنی و هیپر الاستیسیته پوست می
گردد. به این کمبود اصطلاحا هیپرپرولینمی 2 می گویند. افزایش غلظت پیرولین-5-کربوکسیلات
در این بیماری منجر به غیرفعال شدن پیریدوکسال فسفات و معضلات نورولوژیکی می شود.

نقص در پیرولین دهیدروژناز 1 (PRODH 1) که پرولین را به
پیرولین -5-کربوکسیلات تبدیل می کند سبب افزایش غلظت پرولین، گلیسین و اورنیتین در
سرم می گردد که عموما زیان بار نیست ولی گاهی با بروز برخی مشکلات همراه می باشد. نقص در پرولین دهیدروژناز 2 (PRODH 2) سبب افزایش هیدروکسی
پرولین به عنوان متابولیت حاصل از تجزیه کلاژن در پلاسما و ادرار می گردد.

نقص در اورنیتین کتواسید آمینوترانسفراز
(OKT  یا OAT ) که واکنش برگشت پذیر تبدیل گلوتامات
سمی آلدهید به اورنیتین را کاتالیز می کند منجر به هیپواورنیتینمی و آتروفی حلقوی
شبکیه و شب کوری شود. نقص در فیبرهای
عضلانی ممکن است به علت فقدان کراتین فسفات در عضله باشد چرا که کاهش میزان
اورنیتین منجر به کاهش آرژینین می گردد. آرژینین برای سنتز
کراتین ضروری است. برخی از انواع دچار
نقص این آنزیم با تجویز ویتامینB6  پاسخ می دهند.

سرین:                                                                                                                                       
     

سرین از 3-فسفوگلیسرات طی سه واکنش
اکسیداسیون، ترانس آمیناسیون و فسفاتازی به وجود می آید. سرین در یک واکنش دو
طرفه و توسط هیدروکسی متیل ترانسفراز به گلیسین تبدیل می شود. واکنش نیاز به متیلن- THF و
پیریدوکسال فسفات (PLP) به عنوان کوآنزیم
دارد. سرین دهیدراتاز با دآمیناسیون وابسته به PLP سرین،
ایجاد پیروات می کند.

گلیسین:                                                                                                                                           

کمپلکس گلیسین سنتاز با استفاده از یون
آمونیوم، CO2، متیلن-THF، NADH وPLP  تولید گلیسین می کند. گلیسین توسط کمپلکس تجزیه کننده گلیسین به یون آمونیوم وCO2  تجزیه می شود. این واکنش در in vitro برگشت پذیر بوده و در in vivo
برگشت
ناپذیر می باشد زیرا مقادیر Km برای آمونیاک و N5-N10-THF بیشتر از مقادیر مورد
انتظار در غلظت های فیزیولوژیک هستند. این کمپلکس آنزیمی در
میتوکندری قرار داشته و از چهار زیر واحد تشکیل شده است. نقص در هر یک از این
زیر واحدها می تواند منجر به آنسفالوپاتی گلیسین یا هیپرگلیسینمی غیرکتوتیک (NKH) شود. درمان با کتامین یا
دکسترومتورفان به عنوان آنتاگونیست های گیرندهNMAD  در برخی موارد مفید بوده است.

گلیسین در یک واکنش دو طرفه توسط گلیسین
ترانس آمیناز به گلی اکسیلات تبدبل می شود که با اکسیداسیون به اگزالات تبدیل می
شود. کولین در کبد به بتائین (تری متیل
گلیسین) تبدیل می شود که به عنوان یک ذخیره متیل
عمل می کند.

هیپراگزالوری اولیه نوع 1 در اثر فقدان
گلی اکسیلات آمینوترانسفراز به وجود می آید. این آنزیم مختص کبد بوده و در پراکسی
زوم ها یافت می شود. هیپراگزالوری اولیه نوع 2 در اثر فقدان D-گلیسرات
دهیدروژناز به وجود می آید. این بیماری اثرات مخرب کمتری نسبت به نوع 1 دارد.

متابولیسم اسیدهای آمینه ضروری:

ترئونین:

ترئونین توسط سرین (ترئونین) دهیدراتاز
یا ترئونین دآمیناز ابتدا به آلفا-کتوبوتیرات و سپس توسط کمپلکس آلفا-کتواسید
دهیدروژناز (مشابه کمپلکس پیروات دهیدروژناز) به پروپیونیل کوآ
تبدیل می شود.

ترئونین توسط ترئونین دهیدروژناز ابتدا
به آلفا-آمینو-بتا-کتوبوتیرات تبدیل شده که در یک واکنش خود به خودی به پیروات
تبدیل می شود. در یک مسیر دیگر آلفا-آمینو-بتا-کتوبوتیرات
به گلیسین و استیل کوآ تیولیز می شود.

فنیل آلانین:

فنیل آلانین توسط کمپلکس آنزیمی فنیل
آلانین هیدروکسیلاز که یک منواکسیژناز وابسته به تتراهیدروبیوپترین (THB)
  است به تیروزین تبدیل می شود. مولکول THB از GTP تشکیل می شود و طی اکسیداسیون به دی
هیدروبیوپترین تبدیل می شود. دی هیدروبیوپترین
توسط یک ردوکتاز وابسته NAD(P)H به شکل
تتراهیدروبیوپترین احیاء می شود.

اختلال در هیدروکسیلاسیون فنیل آلانین
به دلیل کمبود آنزیم یا کوآنزیم سبب ترانس آمیناسیون آن به فنیل پیروات می شود که
خود با دکربوکسیلاسیون به فنیل استات و یا با احیاء توسط NADH به
فنیل لاکتات تبدیل می گردد. این متابولیت ها در
ادرار تجمع یافته که به آن فنیل کتونوری (PKU) گفته می شود.

تیروزین:

تیروزین طی 5 واکنش به فومارات و
استواستات تبدیل می شود:

واکنش 1: ترانس آمیناسیون تیروزین به
پارا هیدروکسی فنیل پیروات توسط تیروزین ترانس آمیناز

واکنش 2:  اکسیداسیون پارا هیدروکسی فنیل پیروات
به هموژنتیسات (آلکاپتون) توسط پارا هیدروکسی
فنیل پیروات اکسیداز حاویCu  و به کمک Vit C

واکنش 3: اکسیداسیون
هموژنتیسات به مالئیل استواستات توسط هموژنتیسات اکسیداز حاویFe

واکنش 4: ایزومریزاسیون سیس-مالئیل
استواستات به ترانس-فوماریل استواستات توسط مالئیل استواستات ایزومراز

واکنش 5: هیدرولیز فومارات
استواستات به فومارات و استواستات توسط فوماریل استواستات هیدرولاز

اختلالات کاتابولیسم تیروزین:

تیروزینمی نوع 1(تیروزینوز، همراه با پورفیری): به علت نقص در
فوماریل استواستات هیدرولاز

تیروزینمی نوع 2: سندرم ریچنر-هانهارت: به
علت نقص در تیروزین ترانس آمیناز

تیروزینمی نوع 3: (ارثی) یا تیروزینمی زودگذر نوزادان (اکتسابی): به علت نقص در پارا
هیدروکسی فنیل پیروات اکسیداز

آلکاپتونوری: به علت نقص در
هموژنتیسات اکسیداز و با نشانه های تیرگی ادرار و تغییر رنگ غضروف (آکرونوزیس) و آرتریت

متیونین:

هموسیستئین توسط متیونین سنتاز (هموسیستئین
متیل ترانسفراز) و در حضور متیل
کوبالامین به عنوان دهنده متیل به متیونین تبدیل می شود. کوبالامین خود توسط
متیل- THF به متیل کوبالامین تبدیل می شود.                                  

هموسیستئین توسط هموسیستئین دی سولفیداز
به آلفا-کتوبوتیرات و یون آمونیوم (NH4+) و سولفید هیدروژن (H2S) تجزیه می شود.

سیستئین به وسیله انتقال اتم سولفور
متیونین به گروه هیدروکسیل سرین سنتز می شود. ابتدا متیونین توسط S-آدنوزیل
ترانسفراز به S-آدنوزیل متیونین (SAM)
تبدیل می شود. در این واکنش فسفات
های ATP به صورتPPi  و Pi جدا می شوند. متیل ترانسفراز با برداشت
یک گروه متیل از S-آدنوزیل متیونین، آن را به S-آدنوزیل
هموسیستئین تبدیل می کند که با جدا شدن آدنوزیل از آن توسط آدنوزیل هموسیستئیناز
به هموسیستئین تبدیل می شود.

هموسیستئین و سرین توسط سیستاتیونین
سنتاز و در حضور پیریدوکسال فسفات (PLP) ترکیب شده و
سیستاتیونین تشکیل می شود. سیستاتیونین توسط
سیستاتیونیناز (سیستاتیونین لیاز) و در حضور PLP به
سیستئین و هموسرین تبدیل می شود. هموسرین بلافاصله به
آلفا-کتوبوتیرات و یون آمونیوم تبدیل می شود.                                                       

اختلالات متابولیسم متیونین:

هیپرهموسیستئینمی: نقص در متیونین سنتاز
و کمبود ویتامین های B12، فولیک اسید وB6  منجر به تجمع هموسیستئین در خون
(هیپرهموسیستئینمی) می شود.                                            

هموسیستینوری:

نوع 1: نقص در سیستاتیونین
سنتاز                                                                                            

 نوع 2: نقص در متیلن تتراهیدروفولات
ردوکتاز                                                                           

نوع 3: نقص در تولید متیل
کوبالامین                                                                                              

نوع 4: نقص در جذب روده ای
کوبالامین

سیستاتیونینوری: به دلیل نقص در
سیستاتیونین لیاز یا کمبود ویتامین B6

پلی آمین ها:

شامل پوترسین و اسپرمین و اسپرمیدین
هستند که از اسیدهای آمینه اورنیتین و متیونین در حضور PLP سنتز می شوند. پوترسین از
دکربوکیسلاسون اورنیتین شکل می گیرد. با افزودن پروپیل
آمین به پوترسین اسپرمیدین و با افزودن یک پروپیل آمین دیگر اسپرمین تشکیل می شود. متیل آدنوزین می تواند جهت تولید مجدد متیونین استفاده شود.

سیستئین: مسیر اصلی کاتابولیسم
سیستئین تبدیل آن به سیستئین سولفینات و تولید سولفیت و پیروات است.

اختلالات متابولیسم سیستئین:

سیستینوری: به دلیل نقص در انتقال غشایی
سیستین و اسیدهای آمینه بازی (لیزین ، آرژنین و اورنیتین) ایجاد شده که منجر به
دفع کلیوی آن ها می شود. افزایش دفع ادراری
سیستین کم محلول منجر به ایجاد سنگ های سیستینی می شود.

سیستینوز: به دلیل نقص در ناقل سیستین
در غشای لیزوزوم ایجاد شده و تجمع سیستین در لیزوزوم ها همراه می باشد.

تریپتوفان:

تریپتوفان توسط تریپتوفان 3،2-دی
اکسیژناز (تریپتوفان پیرولاز) و در حضور دو مولکولO2  به N-فرمیل
کینورنین تبدیل می شود. این آنزیم دارای آهن
همی بوده و در کبد به وسیله گلوکوکورتیکوئیدها و گلوگاگون القاء می شود.

کینورنین فرمامیداز با برداشت فرمیل از N-فرمیل
کینورنین تولید کینورنین می کند. کینورنین توسط
کینورنین هیدروکسیلاز و در حضور NADPH به 3-هیدروکسی کینورنین تبدیل می شود. ترکیب اخیر توسط کینورنیناز و در حضور پیریدوکسال فسفات (PLP) به 3-هیدروکسی آنترانیلات تبدیل شده و آلانین آزاد می شود. حلقه اندولی توسط 3-هیدروکسی آنترانیلات دی اکسیژناز
کاتابولیزه شده و طی یک واکنش غیر آنزیمی خود به خودی کوئینولینات به وجود می آید. این ترکیب توسط کوئینولینات فسفوریبوزیل ترانسفراز به
نیکوتینات منونوکلئوتید تبدیل می شود.

در یک مسیر دیگر محصول واکنش 3-هیدروکسی
آنترانیلات دی اکسیژناز ابتدا دکربوکسیله شده و طی یک واکنش غیر آنزیمی خود به
خودی به پیکولینات تبدیل می شود.

تریپتوفان توسط تریپتوفان هیدروکسیلاز و
در حضور THB به هیدروکسی تریپتوفان تبدیل شده که خود توسط تریپتوفان
دکربوکسیلاز به 5-هیدروکسی تریپتامین (سروتونین) تبدیل می شود. سروتونین در سلول های انتروکرومافین معده و روده ساخته و ترشح
می شوند.
در غده پینه آل (اپی فیز)، سروتونین باN -استیلاسیون
و O-متیلاسیون بهN –استیل-5- متو کسی تریپتوفان (ملاتونین) تبدیل می گردد. سروتونین تحت اثر منوآمین اکسیداز (MAO) به 5-هیدروکسی اندول استیک اسید (5-HIAA) تبدیل می شود که
اندازه گیری آن در تومورکارسینوئید مولد سروتونین ارزش بالینی دارد.

اختلالات متابولیسم تریپتوفان:

گزانتورونیک اسیدوری: کمبود ویتامین B6 منجر به کاهش فعالیت کینورنیناز در کبد
می شود. در این کمبود مشتقات کینورنین در خارج
کبد به گزانتورونات تبدیل و به همراه 3-هیدروکسی کینورنین از طریق ادرار دفع می
گردد.

کمبود نیکوتینیک اسید: آنزیم کینورنین هیدروکسیلاز توسط هورمون های استروژنی مهار می
شود. از این رو زنان نسبت به مردان بیشتر
مستعد بیماری پلاگر هستند.

هیستیدین:

هیستیدین توسط هیستیداز (هیستیدین
آمونیالیاز) به اوروکانات تبدیل شده که توسط
اوروکاناز به N-فرمیمینوگلوتامات ((FIGLU)
تبدیل می شود. گلوتامات فرمیمینو
ترانسفراز با انتقال گروه فرمیمنو از N-فرمیمینوگلوتامات
به THF تولید فرمیمنو- THFو
گلوتامات می کند.

اختلالات متابولیسم هیستیدین:

هیستیدینمی: به علت نقص در
هیستیداز ایجاد شده و با اختلال در تکلم و دفع ادراری ایمیدازول پیروات ،ایمیدازول
لاکتات،  ایمیدازول استات همراه می باشد.

اوروکانیک اسیدوری: به علت نقص در اوروکاناز ایجاد شده و با دفع ادراری اوروکانات
همراه می باشد.

فرمیمینوگلوتامیک اسیدوری: به علت نقص در گلوتامات فرمیمینو ترانسفراز و یا کمبود فولات
ایجاد شده و با دفع ادراری فرمیمینوگلوتامات همراه می باشد.

لیزین:

مسیر اصلی کاتابولیسم لیزین با برداشت
گروه e-آمینو و انتقال آن به آلفا-کتوگلوتارات
در طی دو مرحله و توسط یک آنزیم دوکاره به نام آلفا-آمینوآدیپات دلتا-سمی آلدهید
سنتاز آغاز می شود. این آنزیم دارای هر دو فعالیت ساکاروپین دهیدروژناز تولیدکننده
لیزین و ساکاروپین دهیدروژناز تولیدکننده گلوتامات (ساکاروپین ردوکتاز) می باشد. لیزین ابتدا در
حضور  NADPH
به ساکاروپین احیاء و سپس در حضور NAD+ به آلفا-آمینوآدیپات گاما-سمی آلدهید
اکسیده می شود.

ترکیب اخیر در حضورNAD+  اکسیده شده و به آلفا-آمینوآدیپات
تبدیل شده که با ترانس آمیناسیون به آلفا-کتوآدیپات تبدیل می شود. آلفا-کتوآدیپات از کاتابولیسم تریپتوفان و هیدروکسی لیزین نیز
تولید می شود. کاتابولیسم آلفا-کتوآدیپات
توسط یک کمپلکس آنزیمی مشابه پیروات دهیدروژناز صورت می گیرد. این کمپلکس آلفا-کتوآدیپات را به گلوتاریل کوآ تبدیل می کند. گلوتاریل کوآ توسط گلوتاریل کوآ دهیدروژناز و در حضورFAD+  اکسیده شده و با دکربوکسیلاسیون
به   کروتونیل کوآ تبدیل می شود. ترکیب اخیر در نهایت به به استواستیل کوآ کاتابولیزه می شود.

مسیر فرعی کاتابولیسم لیزین با برداشت
گروه آلفا-آمینو شروع شده و از طریق ترکیب پیپیکولات به مسیر اصلی در سطح واسطه
سمی آلدهید می پیوندد.

اختلالات متابولیسم لیزین:

هیپرلیزینمی: به علت نقص در آلفا-آمینوآدیپات دلتا-سمی آلدهید سنتاز ایجاد می شود. لیزین مهار کننده آرژیناز است که ممکن است منجر به بروز
هیپرآمونمی گردد. هیپرلیزینمی سبب سستی
لیگمان و ماهیچه، تشنج و کم خونی می شود.

ساکاروپینوری: به علت نقص در جزء
ساکاروپین ردوکتازی آنزیم آلفا-آمینوآدیپات دلتا-سمی آلدهید سنتاز ایجاد شده که با
تجمع ساکاروپین همراه می باشد.

گلوتاریک اسیدمی: به علت نقص در
گلوتاریل کوآ دهیدروژناز (گلوتاریک اسیدمی نوع 1) و یا نقص در فلاووپروتئین انتقال
دهنده الکترون (ETF) ایجاد می شود.

کاتابولیسم اسیدهای آمینه با زنجیر شاخه
دار:

اسیدهای آمینه با زنجیر شاخه دار (BCAAs)
شامل
والین، لوسین، ایزولوسین بوده که توسط ترانس آمیناز به کتواسید شاخه دار تبدیل می
شوند. آمینوترانسفراز در سه ایزوآنزیم با
پراکندگی متفاوت از لحاظ بافتی وجود دارد. برخی در سیتوزول و
برخی در میتوکندری یافت شده اند. دو تا از سه آنزیم
برای تمامیBCAA  ها اختصاصی
و یکی نیز برای لوسین اختصاصی است. گرسنگی آمینوترانسفراز BCAA مربوط
به ماهیچه و نه کبد را تحریک کرده و آلفا-کتواسیدهای شاخه دار تولید شده به طور
اکسیداتیو توسط یک کمپلکس آنزیمی غشای میتوکندری که مشابه کمپلکس پیروات
دهیدروژناز است دکربوکسیله می شوند و در نهایت  NADHو CO2 تولید می شود.

اختلالات مربوط به کاتابولیسم اسیدهای
آمینه با زنجیر شاخه دار:

بیماری ادرار شربت افرا (MSUD): به علت نقص در دهیدروژناز کتواسیدهای شاخه دار ایجاد می شود.

ایزووالریک اسیدمی: به علت نقص در ایزووالریل کوآ دهیدروژناز که در مسیر تجزیه
لوسین قرار دارد ایجاد می شود.

ترکیبات اصلی واسطه بیوسنتز اسیدهای
آمینه:

3-فسفوگلیسرات: سرین، گلیسین و سیستئین

پیروات: آلانین، والین و لوسین

آلفا-کتوگلوتارات: گلوتامات، گلوتامین،
پرولین و آرژینین

اگزالواستات: آسپارتات، آسپاراژین،
متیونین، لیزین و ایزولوسین

فسفوانول پیروات و اریتروز 4-فسفات:
تریپتوفان، فنیل آلانین و تیروزین

ریبوز 5-فسفات: هیستیدین

اسیدهای آمینه گلوکوژنیک:

با واسطه پیروات: شامل اسیدهای آمینه
آلانین، سیستئین، گلیسین، سرین و تریپتوفان                                               با
واسطه اگزالواستات: آسپاراژین و آسپارتات                                                                                                   با
واسطه آلفا-کتوگلوتارات: شامل اسیدهای آمینه آرژینین، گلوتامات، گلوتامین،
هیستیدین و پرولین                                                 با
واسطه سوکسینیل کوآ: شامل اسیدهای آمینه ایزولوسین، متیونین، ترئونین و والین                                                       با
واسطه فومارات: فنیل آلانین و تیروزین

اسیدهای آمینه کتوژنیک: که تولید استیل
کوآ می کنند و شامل اسیدهای آمینه لوسین و لیزین هستند.

اسیدهای آمینه گلوکوکتوژنیک: که هر دو
محصول گلوکوژنیک و کتوژنیک را تولید می کنند و شامل اسیدهای آمینه ایزولوسین،
تریپتوفان، فنیل آلانین و تیروزین می باشند.

کراتین:

جهت سنتز کراتین، ابتدا در کلیه،
آرژینین و گلیسین توسط آنزیم ترانس آمیدیناز به گوانیدواستات تبدیل شده و اورنیتین
آزاد می شود. سپس در کبد، گوانیدواستات توسط متیل ترانسفراز و به کمک S-آدنوزیل
متیونین (SAM) به کراتین تبدیل می شود. مقدار کراتین
در بدن، وابسته به توده عضلانی است و روزانه درصدی از کراتین عضله تخریب می شود.
کراتین در یک واکنش برگشت پذیر، به وسیله انتقال گروه فسفات از  ATPبه کراتین توسط
کراتین کیناز به کراتین فسفات تبدیل می شود. کراتین فسفات، ذخیره فسفات "پر
انرژی" به ویژه در عضله اسکلتی و قلب می باشد.

حدود 2-1 درصد از کراتین فسفات، به
وسیله یک واکنش غیر آنزیمی و غیر قابل برگشت در عضلات، به کراتی نین تبدیل شده و
از طریق ادرار دفع می شود. مقدار کراتی نین دفعی روزانه در یک شخص دارای مقدار
ثابتی است. در یک نمونه ادرار 24 ساعته، بررسی مقدار کراتی نین می تواند جهت تعیین
بازده ادراری روزانه، مورد استفاده قرار گیرد.

کارنیتین: کارنیتین در کبد و کلیه سنتز می
شود. کارنیتین از ریشه های لیزین در پروتئین های، خاص سنتز می شود. مرحله اول در
سنتز آن، تری متیلاسیون گروه e-آمینوی زنجیر
جانبی لیزین به وسیله S-آدنوزیل متیونین (SAM)
به عنوان دهنده متیل سنتز می باشد. در مرحله بعد، N-e-تری
متیل لیزین به وسیله هیدرولیز پروتئین آزاد شده و طی چهار مرحله به کارنیتین تبدیل
می شود.

کارنوزین و آنسرین: دی پپتیدهای
کارنوزین (متشکل از بتا-آلانین و هیستیدین) و آنسرین (متشکل از بتا-آلانین وN –متیل هیستیدین)، بیشتر در بافت های عضلانی و مغز وجود داشته و
نقش های متعدد از جمله نقش آنتی اکسیدانی دارند.  

آزمون های کیفی آمینو اسیدها:

آزمون نین هیدرین:

نین هیدرین دارای قدرت اکسندگی قوی بوده
و در واکنش با آمینواسیدهای دارای گروه آمینو آزاد، آن ها را دکربوکسیله و دآمینه
می کند. گروه کربوکسیل به صورت  CO2و
گروه آمینو به صورت NH3 آزاد می شود. مولکول نین هیدرین
احیاء شده (هیدرین دانتین) در مجاورت یک مولکول
نین هیدرین غیراحیاء و در حضور آمونیاک موجود در محیط واکنش، ترکیب آبی رنگی به
وجود می آورد که در اثر حرارت تقریبا ارغوانی می شود. پرولین و هیدروکسی
پرولین که ایمینواسید هستند، در واکنش با نین هیدرین ایجاد کمپلکس زرد رنگ می کنند. نین هیدرین با ترکیبات آمینی دیگر نیز وارد واکنش شده و ایجاد
کمپلکس رنگی می نماید، با این حال تفاوت آن در واکنش با آمینواسیدها این هست که در
این جاCO2  آزاد نمی شود.

آزمون گزانتوپروتئیک:

نیتریک اسید غلیظ در واکنش با حلقه
بنزنی آمینواسیدهای دارای حلقه بنزنی (فنیل آلانین، تیروزین و تریپتوفان)، ایجاد
مشتق نیترودار زرد رنگ می نماید. در صورت افزودن سود
به محیط واکنش، رنگ زرد به نارنجی تبدیل می شود. ترکیبات آمینی دیگر
تنها در مرحله واکنش شرکت می کنند و قادر به ایجاد رنگ نارنجی نیستند.

آزمون میلون:

نیترات جیوه در اسید نیتریک غلیظ در
واکنش با حلقه فنولی تیروزین ایجاد یک ترکیب قرمز رنگ می کند.

آزمون هاپکینز-کول:

اسید گلی اکسیلیک در اسید سولفوریک
غلیظ، در واکنش با حلقه اندول تریپتوفان ایجاد یک ترکیب ارغوانی رنگ می کند.

آزمون پاولی:

اسید سولفانیلیک در واکنش با نیتریت
سدیم (NaNo2) ایجاد مشتق
سولفانیلیک اسید دیازوته می نماید. مشتق دیازو در واکنش
با حلقه ایمیدازول هیستیدین و یا حلقه فنلی تیروزین ایجاد کمپلکس رنگی شبیه به رنگ
خون می نماید.

آزمون سدیم نیتروپروسید:

آمونیاک موجب با ایجاد پیوند دی سولفیدی
بین دو مولکول سیستئین موجب تشکیل سیستین می شود. سپس نیتروپروسید با
سیستین یک ترکیب ارغوانی رنگ ایجاد می کند.

آزمون ساکاگوچی:

گروه گوانیدینی آرژنین در واکنش با آلفا-نفتول
در مجاورت سود و در حضور یک ماده اکسنده مانند هیپوکلریت سدیم (NaOCl)، ایجاد یک ترکیب به
رنگ قرمز-نارنجی می کند.

تشخیص کیفی متابولیت های آمینواسیدها:

فنیل پیروات: در واکنش با کلرور
فریک 10% رنگ خاکستری مایل به سبز یا آبی مایل به سبز ایجاد می کنند.

پاراهیدروکسی فنیل پیروات: در واکنش با نیتروزنفتول ایجاد رسوب قرمز رنگ می کند.

هموژنتیسیک اسید (آلکاپتون): در واکنش با کلرور فریک 10% به رنگ آبی مایل به سیاه در می آید.

سیستین: در واکنش با سیانید
نیتروپروسید ایجاد رنگ ارغوانی می کند.

کتواسیدهای شاخه دار: در واکنش با 2، 4-دی نیتروفنیل هیدرازین به رنگ سفید در می
آیند.