блог галины Баевой

Тирозин в реакциях синтеза: я даю тебе адреналин

Тирозин – брат фенилаланина, это  ароматическая аминокислота. Он является начальным звеном в сложном цикле превращений, в итоге которых получается адреналин, гормон стресса, гормон страха и эйфории, заставляющий человека искать экстремальных ситуаций.

Структурная формула тирозина

Разберемся с терминами. Тирозин — аминокислота – потому что у нее есть аминная голова NH2 и карбоксильный хвост COOH. Ароматическая – вовсе не потому что она запашистая, а потому что имеет «ароматическое» кольцо, это такое условное наименование в органической химии, принятое из-за того, что многие соединения, имеющие такое кольцо, реально приятно пахнут. Тирозин существует в двух изомерах L-тирозин и D-тирозин, различающиеся по расположению аминогруппы к ароматическому радикалу. В отличие от фенилаланина к ароматическому кольцу присоединен гидроксильный остаток ОН.

структурные формулы L- и D-тирозина

L-тирозин (левая) аминокислота – это природная аминокислота, которая в организме идет на построение белков, поэтому ее называют протеиногенная (протеин = белок), D-тирозин (правая) аминокислота – продукт химического синтеза. При химическом синтезе L- и D-изомеры образуются в равных соотношениях, но D-изомер не играет той биологической роли, как L-изомер, очистка смеси от D-изомера приводит к удорожанию конечного продукта, но и к его высокой эффективности. В пищевых продуктах встречается только L-тирозин, который используется нашим организмом на свои нужды

В дальнейшем я буду говорить только об L-тирозине.

Тирозин – заменимая аминокислота. Это значит,  что она может синтезироваться в организме человека. Только вот образуется она лишь из фенилаланина, и на этот синтез идет до 90% поступающего с пищей фенилаланина. Впрочем, тирозин не является дефицитной аминокислотой, и организм перегоняет фенилаланин в тирозин чтобы не травануться избыточным фенилаланином. Этим занимается печень, как главная биохимическая фабрика организма, по совместительству являющаяся главным очистным сооружением, где разного рода яды превращаются в нейтральные или даже полезные вещества.

Итак, чтобы получить тирозин у организма есть два пути:

  1. Получить готовый тирозин из пищи
  2. Синтезировать его из фенилаланина, полученного с пищей.

Суточная потребность взрослого человека в тирозине 3-4 г.

Синтез тирозина из фенилаланина

Реакция образования тирозина из фенилаланина идет при содействии фермента фенилаланин-гидроксилазы (она же фенилаланин-4-монооксигеназа) в присутствии кислорода и кофермента тетрагидробиоптерина. Фермент расщепляет молекулу кислорода, один атом которого идет в гидроксильную группу для синтеза тирозина, а второй, чтобы не болтался без дела и не наделал делов (ибо свободный кислород опасен), тут же соединяется с двумя протонами, которые ему заботливо предоставляет тетрогидробиоптерин, и превращается с безопасную воду. Тетрогидробиоптерин, лишившись двух атомов водорода, становится дигидробиоптерином, но его восстанавливает НАДН под воздействием фермента дигидроптеринредуктазы, и конвейер снова готов к работе. Активность фермента также зависит от присутствия ионов железа Fe2+.

синтез тирозина

Биологическая роль тирозина

  1. Синтетическая
  2. Регуляторная

Тирозин является субстратом для синтеза белков, он входит в активный центр многих ферментов, участвует в образовании водородных связей, стабилизируя третичную структуру белков. В молекуле гемоглобина, белка, транспортирующего кислород в крови, остаток тирозина в 140 и 145 положении обеспечивает связывание кислорода с транспортером. Ковалентная модификация тирозина в структуре белков ведет к изменению их физиологической активности.

Эта аминокислота необходима для нормальной работы следующих органов:

  1. щитовидной железы, которая изготавливает из нее гормоны тироксин и трийодтиронин
  2. головного мозга, где из нее вырабатывается нейромедиатор дофамин
  3. гипофиза, где он вызывает усиленный выброс гормонов роста, что способствует удержанию азота в организме
  4. надпочечников, где он необходим для синтеза гормонов стресса – катехоламинов адреналина и норадреналина.
  5. для синтеза красных и белых кровяных телец, т.е. тирозин необходим для профилактики анемии и иммунодефицитов.
  6. Для синтеза пигмента меланина

Синтез гормонов-катехоламинов

Тирозин, как и другие ароматические аминокислоты, легко проникает из крови через гемато-энцефалический барьер, лишь чуть хуже, чем его незаменимый брат фенилаланин. В головном мозге, а также в клетках симпатической нервной системы и в коре надпочечников тирозин превращается в вещество ДОФА (3,4 диоксифенилаланин).

Синтез ДОФА

ДОФА отличается от тирозина наличием еще одной гидроксильной группы, присоединившейся к третьему углеродному атому, если первым считать тот, который связан с радикалом, как принято в органической химии.

синтез ДОФА

Реакция идет аналогично превращению фенилаланина в тирозин. Фермент тирозин-гидролаза берет кислород, один атом которого присоединяется к тирозину, а второй связывается с протонами, предоставленными тетрагидробиоптерином, и становится безопасной водой.

ДОФА используется как лекарственное средство при болезни Паркинсона, причиной которой является разрушение клеток головного мозга, синтезирующих медиатор дофамин.

В организме ДОФА идет на синтез гормона дофамина и пигмента меланина.

Синтез дофамина

Дофамин синтезируется в следующих областях нашего организма:

  • Головной мозг (черное вещество, вентральная область покрышки, гипоталамус)
  • Мозговой слой надпочечников
  • Почки
  • Иммунные клетки селезенки, костного мозга и кровеносной системы
  • Экзокринная (т.е. выделяющая секрет через протоки) часть поджелудочной железы
  • Группа клеток в сетчатке глаза

Синтез дофамина идет с участием фермента ДОФА-декарбоксилазы, который отщепляет карбоксильный хвост у ДОФА с образованием углекислого газа (СО2) в качестве побочного вещества. В качестве кофермента в реакции задействован пиридоксальфосфат (активная форма витамина В 6 – пиридоксина).

синтез дофамина

Дофамин важен как сам по себе, так и в качестве предшественника других гормонов-катехоламинов адреналина и норадреналина.

Будучи нейромедиатором, дофамин ответственен за ощущение удовольствия, которое подкрепляет любое приятное для человека (и животного) времяпровождение, будь то вкусная еда, любовь или решение интеллектуальных задач. Он помогает сконцентрировать внимание на полезной деятельности, вызывая чувство удовольствия, обостряет память, помогает сделать выбор (опять же через подкрепление удовольствием). Дофамин обеспечивает возможность учиться на своих ошибках, а низкий уровень дофамина может приводить к игнорированию негативного опыта, т.е. склонность скакать по граблям свидетельствует о нехватке дофамина в головном мозге.  Высокий уровень дофамина формирует чувство привязанности, стабилизируя родственные и семейные связи. Также дофамин регулирует двигательную активность, помогает замедлить синтез инсулина, стимулирует выведение ионов натрия с мочой, т.е. регулирует электролитный баланс, снижает активность лимфоцитов, т.е. противодействует извращенному иммунному ответу. Способствует расширению кровеносных сосудов и замедляет моторику желудочно-кишечного тракта, что улучшает пищеварение.

Синтез норадреналина

Из дофамина в мозговом слое надпочечников, в нервных клетках вегетативной нервной системы, а также в клетках головного мозга, особенно т.н. голубого пятна  образуется нейромедиатор норадреналин.

Реакцию катализирует фермент дофамингидролаза (дофамин-β-монооксигеназа), активным центром которого являются ионы меди Cu2+ . В реакции молекула кислорода расщепляется, причем один атом переносится на молекулу дофамина, окисляя ее, а свободный кислород связывается с протонами, которые предоставляет витамин С (аскорбат). В результате выделяется молекула воды, а аскорбат превращается в дигидроаскорбат. Для возвращения дегидроаскорбата в боевое положение на помощь приходит известный по предыдущим реакциям НАДН+Н+.

синтез норадреналина

Норадреналин известен, как «гормон ярости». Он выбрасывается в кровь при стрессе и помогает организму мобилизовать силы для ответной реакции на экстремальную ситуацию. Под его влиянием значительно усиливается физическая сила.  Норадреналин усиливает сердцебиение, суживает сосуды, повышает артериальное давление. Он усиливает мобилизацию глюкозы и ее транспорт к мышцам, что дает энергию для физического действия по преодолению стресса (реакция «бей-беги»).

Синтез адреналина

Из норадреналина в мозговом слое надпочечников и только там образуется стресс-гормон адреналин.

К аминной голове норадреналина под воздействием фермента метилтрансферазы присоединяется метильный радикал СН3.

синтез адреналина

Сделать это не так-то просто. Донором метильной группы выступает S-аденозилметионин. В реакции, кроме норадреналина, задействованы аминокислота метионин, АТФ, ионы магния Mg2+ , витамин B12 (цианкобаламин) и витамин В9 (фолиевая кислота).

Под воздействием фермента S-аденозил-метионин-синтетазы аминокислота метионин соединяется с АТФ, образуя активную форму S-аденозилметионин. В качестве побочки выделяется 3 молекулы фосфорной кислоты.

образование S-аденозилметионина

Образовавшийся S-аденозилметионин передает активную метильную группу норадреналину. Метилированный норадреналин уже называется адреналином, а S-аденозилметионин, лишившись активной метильной группы, становится S-аденазил-гомоцистеином.

синтез адреналина

Адреналин получен, но чтобы биохимический конвейер работал необходимо восстановить метионин. Для этого образовавшийся монстр S-аденозил-гомоцистеин гидролизуется с образованием гомоцистеина и аденозина при участии фермента гидролазы.

образование метионина

Запомните это имя – гомоцистеин, о его приключениях я расскажу дальше.

Итак, образовался гомоцистеин, но биохимический конвейер запускает метионин. В дело вступает витамин B12 (цианкобаломид) и активная форма витамина В9 (5метил-тетра-гидро-фолиевая кислота). Они на пару преобразуют гомоцистеин в метионин, а 5-метил-тетра-гидрофолиевая кислота превращается в тетрагидрофолиевую кислоту. Конвейер можно запускать вновь.

Образовавшийся в результате этих сложных преобразований адреналин – гормон страха, как его еще называют, помогает организму преодолеть стресс. Его содержание повышается при усиленной мышечной работе, а также при любых экстремальных ситуациях, которые организм расценивает, как угрозу своей безопасности. Это он суживает сосуды кожи, но расширяет сосуды головного мозга, заставляя бледнеть, но при этом мгновенно оценивать ситуацию. Это он нагоняет давление, и заставляет учащенно биться сердце, подготавливая организм к мышечной работе (бей-беги). Это он гонит в кровь жиры из жировых клеток и нагоняет глюкозу в кровь, усиливая расщепление гликогена в печени и перегоняя мышечные аминокислоты на сахар. Он же оказывает расслабляющее действие на кишечник и мочевой пузырь, с чем связана «медвежья болезнь» при сильном испуге.  Он тормозит выброс серотонина, а также медиаторов воспаления. Это он вздергивает нервную систему головного мозга, вызывая ощущения тревоги и страха. Но также он дает пьянящее чувство победы, превосходства над жизненными трудностями, собственной крутости.

Обратите внимание, как в организме удовольствие (дофамин) превращается в гнев (норадреналин) и страх (адреналин). Соответственно, боль и страх (выброс адреналина) блокируют удовольствие и любовь (выброс дофамина). Постоянный стресс пережигает дофаминовое удовольствие в адреналовой топке, и привет, депрессия.

Вывод

Выработка адреналина – это дорогое удовольствие, в котором задействованы куча ферментов, коферментов, витаминов и микроэлементов, а также АТФ и НАДН+.

синтез катехоламинов

Повторим еще раз для закрепления:

  1. Ферменты – а это белки, которые тоже надо произвести:
  • Фенилаланин-гидроксилаза
  • 2 дегидроптерин-редуктазы
  • ДОФА-декарбоксилаза
  • Дофамин-гидролаза (дофамин-β-монооксигеназа)
  • N-метилтрансфераза
  • S-аденозил-метионин-синтетаза
  • Аденозил-метионин-гидролаза
  1. Коферменты:
  • 2 Тетрагидробиоптерина
  • S- аденозил-метионин
  1. Витамины (тоже коферменты)
  • Пиридоксальфосфат (активная форма витамина B 6 – пиридоксина)
  • Аскорбат (витамин С)
  • 5-метил-тетра-гидрофолиевая кислота (активная форма витамина B9 – фолиевой кислоты)
  • Цианкобаломид (витамин B12)
  1. Микроэлементы:
  • Железо (Fe2+)
  • Медь (Cu2+)
  • Магний (Mg2+)
  1. Дополнительные аминокислоты:
  • Метионин
  1. Дополнительные био.молекулы
  • АТФ (аденозинтрифосфорная кислота)
  1. Донатор протонов:
  • НАДН+Н+
  1. Окислитель
  • Кислород (О2)
  1. Вода (Н2О)

Кажется, ничего не забыла.

Любой стресс задействует весь каскад реакций, с использованием всего комплекса веществ, и если некоторые из них находятся вокруг в избытке (вроде кислорода и воды, и то не факт), то многие могут быть дефицитными. Дефицитны витамины и микроэлементы. Метионин – незаменимая аминокислота, должна поступать с пищей. НАДН синтезируется из триптофана, он тоже дефицитен.

Поняли, куда я веду? Адреналин – очень дорогая для организма штука. Хронический стресс очень дорого обходится организму, он ведет к истощению внутренних резервов. В свое время Г.Селье, первооткрыватель стресса, задавался вопросом: почему стресс, из адаптивной реакции организма переходит в дистресс, патологическую реакцию, ведущую к разрушению организма. Г.Селье много не знал, тогда многие реакции были неизвестны.

Хронический стресс истощает и убивает. Депрессия – это очень часто полное истощение ресурсов организма. Помните об этом и не загоняйте себя в отделку.

Продолжение о тирозине читайте далее:

Этот блог читают 3875 женщин,
пока стоят в фартуке на кухне. Читай и ты.
Оставить коментарий
:p :-p 8) 8-) :lol: =( :( :-( :8 ;) ;-) :(( :o: :smile1: :smile2: :smile3: :smile4: :smile5:
Заряд жизни. Блог Галины Баевой.
© 2015 Заряд Жизни Блог Галины Баевой.
Информация на сайте носит ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ознакомительный характер и НЕ ПРИЗЫВАЕТ к самостоятельному лечению. Консультируйтесь у квалифицированного врача.