Метионин - биология
умерено във вода: 48 g l −1 (20 ° C) [4]
Метионин, съкратено Медовина или М., в естествената си L-форма е съществен протеиногенен, съдържащ сяра α-аминокиселина.
характеристики
Освен цистеин, метионинът е единствената съдържаща сяра протеиногенна аминокиселина. Тиоетерната група го прави по-малко реактивен от цистеина, чийто серен атом е част от тиолова група (меркапто група). Метионинът лежи предимно като вътрешна сол или цвиттерион, чието образуване може да се обясни с факта, че протонът на карбоксилната група мигрира към единичната двойка електрони на азотния атом на аминогрупата:
Цвитерионът не мигрира в електрическото поле, тъй като е незареден като цяло. Строго погледнато, случаят е такъв в изоелектричната точка (IEP), която за метионин е рН 5,74. При тази стойност на рН метионинът има и най-ниската си разтворимост във вода.
Метионинът е метаболитен доставчик на метилови групи (-CH3) z. Б. за биосинтеза на холин, креатин, адреналин, карнитин, нуклеинови киселини, хистидин, таурин и глутатион (трансметилиране). Метаболитно активната форма на метионин е S-аденозилметионин.
- Обем на Ван дер Ваалс: 124
- Степен на хидрофобност: 1.9
Поява
Метионинът се намира в протеините на всички живи същества. Тъй като човешкият организъм не може сам да произвежда тази аминокиселина, зависи от него да бъде снабден с храна. Следните примери за съдържанието на метионин се отнасят до 100 g храна, като също е даден процентът на общия протеин: [6]
| Говеждо, сурово | 21,26 g | 0 554 mg | 2,6% |
| Филе от пилешки гърди, сурово | 21,23 g | 0 552 mg | 2,6% |
| Сьомга, сурова | 20,42 g | 0 626 mg | 3,1% |
| Пилешко яйце | 12,57 g | 0 380 mg | 3,0% |
| Краве мляко, 3,7% мазнини | 0 3.28 g | 0 0 82 mg | 2,5% |
| сусам | 17,73 g | 0 586 mg | 3,3% |
| бразилски ядки | 14,32 g | 1008 mg | 7,0% |
| Орехови ядки | 15,23 g | 0 236 mg | 1,5% |
| Пълнозърнесто брашно | 13,70 g | 0 212 mg | 1,5% |
| Пълнозърнесто царевично брашно | 0 6,93 g | 0 145 mg | 2,1% |
| Ориз, белен | 0 7,94 g | 0 179 mg | 2,3% |
| Соя, сушена | 36,49 g | 0 547 mg | 1,5% |
| Грах, сушен | 24,55 g | 0 251 mg | 1,0% |
Всички тези храни съдържат почти изключително химически свързан L-метионин като протеинов компонент, но не и свободен L-метионин.
изискване
В организма метионинът се използва, наред с други неща, за производството на несъществената, също съдържаща сяра протеиногенна аминокиселина цистеин. При липса на цистеин в диетата, средната нужда от метионин при здрави възрастни е около 13 до 16 mg на килограм телесно тегло на ден. Ежедневното количество, което е достатъчно за почти всеки здрав възрастен (RDA), се оценява на 21 mg на килограм телесно тегло. Понякога това количество се нарича и общото количество съдържаща сяра аминокиселина. (Правилно обаче не грамовете, а бенките трябва да бъдат избрани като мерна единица, тъй като моларната маса на метионин и цистеин се различава забележимо.) Степента, до която цистеинът може да замести метионин, все още не е достатъчно изяснена при хората и изглежда, че зависи много от условията на теста. Цифрите за средното изискване за метионин, когато диетата съдържа излишък от цистеин варират между 5 и 13 mg на килограм телесно тегло за здрави възрастни. [7] [8]
биохимия
Функции, възстановяване
Метионинът не може да бъде синтезиран от хора или много животни, но трябва да бъде погълнат с храна. В контекста на транслацията, поради еднородния стартов кодон AUG, синтезът на протеин винаги започва с метионин, който е първата аминокиселина на н-Е крайната точка във всеки протеин, който възниква във всички живи клетки. По-късно обаче първият метионин често се отделя или модифицира, напр. Б. чрез ацетилиране или формилиране (главно при бактерии) на аминогрупата.
Метионинът, който не е необходим за синтеза на протеин, може да бъде свързан с АТФ С.-Прилагат се аденозилметионин (SAM), важен донор на метилова група в повечето организми. След освобождаването на метиловата група се образува С.-Аденозил хомоцистеин (SAH), който в крайна сметка се превръща в хомоцистеин и от който се извлича метионин.
SAM и по този начин също метионин продължават да бъдат изходен материал за синтеза на полиамини, но метионинът може да бъде извлечен от страничния продукт метилтиоаденозин - така нареченият метаболитен път на метионин. [9]
Разграждане на излишния метионин
Метионинът се разгражда неотменимо само ако има излишък. В този случай могат да се активират два възможни метаболитни пътя: от една страна, превръщането в цистеин чрез SAM и хомоцистеин - разграждането на излишния цистеин до сулфат и таурин е добре проучено; от друга страна, разграждането може да се осъществи и чрез трансаминиране - това обръща равновесието в последната реакция на пътя за спасяване на метионин и метионинът се превръща в 5′-метилтио-3-кетобутаноат (MOB), който с помощта на ензимните комплекси разклонява кетокиселидната дехидрогеназа и късоверижната ацил-КоА дехидрогеназа се преработва допълнително в метилтиопропионил-КоА, от който се получава метантиол, който се екскретира частично като CO2 и сулфат и частично се използва в черния дроб в цикъла на THF. [9]
Този предпазен клапан в случай на излишък на сяра може, разбира се, да работи само до определена граница без странични ефекти. По-стари проучвания показват ацидоза при новоотбити плъхове (метионин 600 mg/ден); чернодробна кома при кучета, едновременно изложени на повишени амониеви нива; и дори смърт при овце, които са получавали големи количества рацемат в своите стомани (24 g/ден). [10] [11] [12]
Въз основа на предположението, че повишеното ниво на SAM може да причини повишена скорост на метилиране на ДНК, Amaral и други изследват дали плъховете с повишен прием на метионин (2% в диетата за 6 седмици) имат нестабилна ДНК или метилиране на гена p53 обаче нито един от тези ефекти. Диетата, от друга страна, допълва пониженото ниво на глутатион в бъбреците, което преди това е било изкуствено причинено. Това показва, че излишъкът от метионин за първи път е от полза за цистеиновия пул, преди сулфатът да се екскретира. [13]
Химичен синтез
Медицинска употреба
Когато излишъкът от метионин се метаболизира, съдържащата се в веществото сяра се окислява до сярна киселина и се екскретира през бъбреците, подкислявайки урината. Механизмът на подкисляване на урината може да подпомогне заздравяването при някои заболявания. L-метионинът се използва терапевтично за:
- Оптимизиране на ефекта на антибиотиците с оптимален ефект в кисела урина (pH 4-6): z. Б. ампицилин, карбеницилин, налидиксинова киселина, нитрофурани
- Избягване на образуването на нови камъни в бъбреците (с фосфатни камъни като струвит, карбонатен апатит, брушит)
- Инхибиране на бактериалния растеж при цистит
- Компонент на инфузионни разтвори за парентерално хранене. [14]
В диагностиката е показано под формата на 11 С-С.-Метил-L-метионин, използван като радиофармацевтик за визуализиране на мозъчни тумори при позитронно-емисионна томография.
Приложение в храненето на животните
DL-метионинът (т.е. рацематът) се използва за допълване (допълване) на фуража. Хранителната стойност на фуражите за пилета се увеличава чрез добавяне на малки количества DL-метионин. Това е от особена икономическа полза, ако естествените фуражни съставки имат недостатъчно съдържание на сяра-съдържащи аминокиселини (цистеин/цистин и метионин). За тази цел се използват най-големите количества синтетично получен метионин (> 400 000 t годишно).
Приложение в химията
Метиловата група на метионина се отделя чрез нагряване на метионин с воден разтвор на хидридна киселина. При изпаряване хидройодидът на хомоцистеин тиолактон се образува като продукт на циклизация с елиминиране на вода. [15]