HISTIDIN: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKSJONER, MAT - BIOLOGI - 2026

Den histidin (His, H) er en aminosyre som brukes for proteinsyntese. Det er et hydrofilt molekyl, så det er generelt orientert mot utsiden av proteinstrukturen når de er i et flytende medium.

Det regnes som en essensiell aminosyre for voksende barn siden de ikke produserer den. Hos voksne er det en liten produksjon av histidin, men det er ikke tilstrekkelig til å tilfredsstille de daglige kravene, og det er derfor det regnes som en semi-essensiell aminosyre.

Kjemisk struktur av aminosyren Histidin (Kilde: Borb, via Wikimedia Commons)

For dyr og mennesker er histidin en essensiell eller i det minste semi-essensiell aminosyre. Imidlertid produserer planter, sopp og mikroorganismer effektivt det histidinet de trenger og er en del av kostholdskildene til histidin, i tillegg til proteiner. dyr.

Histidin utfører veldig viktige fysiologiske funksjoner hos mennesker, for eksempel: å være en del av de aktive sentrene for mange enzymer, delta i vekst, immunforsvaret og dannelsen av myelin i nervefibrer, blant andre.

Histidinbiosyntese er en kompleks prosess som hovedsakelig foregår i leveren og krever 9 til 11 enzymatiske trinn. Dets nedbrytning skjer i leveren og huden og går gjennom dannelsen av glutamat, og deretter følger forskjellige ruter.

Mange matvarer er rike på histidin, for eksempel animalske proteiner som kjøtt og meieriprodukter, samt planteproteiner. Disse gir en stor del av de daglige histidinkravene som kroppen vår trenger for å fungere ordentlig.

Histidinmangel eller overskudd forårsaket av arvelige stoffskifte- eller transportproblemer, eller kostholdssvikt ved inntak, er relatert til noen viktige problemer som påvirker helsen hos både barn og voksne. Tilstrekkelig inntak av histidin lar deg opprettholde et sunt og sunt liv i de fleste tilfeller.

kjennetegn

Et slående trekk ved histidin er at det kan omdannes til histamin, et stoff som er aktivt involvert i mange allergiske og inflammatoriske reaksjoner.

Hos fisk utsatt for miljøet uten tilstrekkelig nedkjøling, kan bakterier omdanne histidin til histamin, og det er grunnen til at de inntas når de inntas, matforgiftning.

Et annet kjennetegn ved denne aminosyren er at det er en av få, blant de 22 eksisterende, som ioniserer i det fysiologiske pH-området (rundt 7,4) og derfor aktivt kan delta i det katalytiske stedet for mange enzymer.

I hemoglobinmolekylet er proksimal histidin en av ligandene i hemmegruppen. Med andre ord, denne aminosyren deltar i oksygentransportfunksjonen til hemoglobin og er avgjørende for syntesen av dette proteinet, så vel som for myoglobin, som også er kjent som "muskelhemoglobin".

Struktur

Histidin er en grunnleggende polar hydrofil aminosyre , klassifisert i de essensielle aminosyrene, siden den ikke kan syntetiseres av dyr. Imidlertid, og som tidligere nevnt, syntetiseres den av bakterier, sopp og planter.

Hos voksende barn er histidin absolutt nødvendig; den voksne kan syntetisere den, men det er ikke klart om dette tilfredsstiller de daglige histidinbehovene, så det må inntas med kostholdet.

Som alle aminosyrer har histidin et a-karbon som en aminogruppe, en karboksylgruppe, et hydrogenatom og en sidekjede er knyttet til.

Sidekjeden til denne aminosyren dannes av en imidazolring som ved fysiologisk pH protonerer og får en positiv ladning og kalles "imidazolium" forkortet ImH +.

Sammen med lysin og arginin danner histidin gruppen basiske aminosyrer. Av de tre er histidin den minst basiske og dens imidazolring kan deprotonere ved pH nær 6.

Siden ved fysiologisk pH kan histidin bytte protoner, har det en tendens til å delta i enzymatisk katalyse som innebærer overføring av protoner. Siden det er en polar aminosyre, blir den vanligvis funnet på ytre overflater av proteiner, hvor den kan hydrere i et vandig medium.

Egenskaper

Som en del av det aktive stedet for enzymer

Histidin er nødvendig for syntese av mange proteiner, spesielt enzymer hvis aktive sentre har denne aminosyren i sin struktur. Det er en del av det aktive senteret av aldolaser hos pattedyr, der det fungerer som en proton donor.

Det finnes i det aktive senteret av karboksypeptidase A, et pankreasenzym som har et aktivt sted som består av Zn og histidin. I glykolytisk enzym fosfoglyseratmutase er det to histidinrester i det aktive senteret som fungerer som akseptorer eller givere av fosforylgrupper.

Det finnes også på det aktive setet av enzymer som glyceraldehyd 3-fosfatdehydrogenase, laktatdehydrogenase, papain, chymotrypsin, RNase A og histidin ammoniak lyase (histidase). Videre er det en allosterisk hemmer av enzymet glutamin synthetase.

Andre funksjoner

Denne aminosyren er av stor betydning for kroppen, siden dens dekarboksylering med histidindekarboksylase produserer histamin, en kraftig vasodilator relatert til inflammatoriske og allergiske reaksjoner, til stede i tarmen og i granulatene i cellene i det mononukleære fagocytiske systemet.

Histidin produseres av nevroner i sentralnervesystemet med nevromodulerende funksjoner.

Det er nødvendig for dannelse av myelinskjeder av nervefibre, så det spiller en viktig rolle i overføringen av elektriske impulser i dem.

Sammen med veksthormon og andre aminosyrer, bidrar histidin til mekanismer for reparasjon av vev, hovedsakelig i det kardiovaskulære systemet.

Noen tilleggsfunksjoner inkluderer:

- Bidrar til avgiftning av noen tungmetaller da det fungerer som chelator.

- Beskytter mot strålingsskader.

- Deltar i dannelsen av røde og hvite blodlegemer.

- Det er nødvendig for dannelse av hemoglobin.

- Hjelper med å bekjempe noen negative effekter av revmatoid artritt som betennelse og mangel på mobilitet.

- Det er en viktig aminosyre for hårregenerasjon, vekst og seksuell funksjon.

Karnosin, anserin og homokarnosin er dipeptider dannet av histidin. De to første finnes i muskler og har viktige funksjoner som buffere og som aktivatorer av myosin ATPase.

Homocarnosine produseres i hjernen i mengder 100 ganger større enn karnosin i skjelettmuskel.

biosyntesen

Histidin får karbonskjelettet sitt fra ribose 5-fosfat. I E. Coli-bakterier produseres denne aminosyren fra denne forbindelsen gjennom 11 enzymatiske trinn:

1. Det første trinnet i syntesen består av overføringen av et fosforibosyl fra ATP til karbon 1 av ribose 5-fosfat, og genererer 5-fosforibosyl-1-pyrofosfat (PRPP). Enzymet fosforibosyl-pyrofosfat-syntetase (PRPP-syntetase) katalyserer denne reaksjonen.
2. Deretter skjer overføringen av pyrofosfatgruppen fra karbon 1 til N-1 til ATP, og N1- (5'-fosforibosyl) -ATP blir produsert. Enzymet som katalyserer denne reaksjonen er ATP fosforibosyltransferase.
3. Gjennom virkningen av fosforibosyl-ATP-pyrofosfathydroksylase hydrolyseres a, p-pyrofosfatbindingen av ATP og N1- (5'-fosforibosyl) -AMP dannes.
4. Enzymet fosforibosyl-AMP cyclo hydroxylase åpner purinringen mellom N-1 og C-6 og ribonukleotidet N1- (5'-fosforibosylformimino) -5-aminoimidazol-4-karboksamid-1-ribonukleotid.
5. Deretter åpnes ribofuranoseringen som kommer fra PRPP og isomeriseres til en ketose, og danner N1- (5'-fosforibosylformimino) -5-aminoimidazol-4-karboksamid-1-ribonukleotid ved hjelp av et isomeraseenzym.
6. Enzymet aminotransferase overfører amidogruppen fra glutamin, som omdannes til glutamat, og bryter formimino-bindingen, og frigjør derved 5-aminoimidazol-karboksamid-1-ribonukleotid og genererer imidazolglyserolfosfat.
7. Et vannmolekyl fjernes fra imidazolglyserolfosfat ved hjelp av imidazolglyserolfosfatdehydratase og imidazolacetolfosfat dannes.
8. For å imidazolacetolfosfat overføres en aminogruppe via histidinol fosfattransaminase og histidinol fosfat dannes.
9. Fosforestergruppen av histidinolfosfat hydrolyseres for å danne histidinol. Histidinol fosfatfosfatase katalyserer denne reaksjonen.
10. Senere oksideres histidinol av histidinoldehydrogenase og blir dannet histidinalt.
11. Histidinol dehydrogenase i seg selv oksiderer histidinal og konverterer det til histidin.

Det første enzymet av den histidinbiosyntetiske traseen blir hemmet av sti-produktet, det vil si, histidin deltar i den allosteriske hemming av ATP fosforibosyltransferase, som representerer hovedreguleringsmekanismen til banen.

nedbrytning

Histidin, prolin, glutamat, arginin og glutamin er aminosyrer som når de brytes ned ender med å danne α-ketoglutarat. Fire av dem blir først konvertert til glutamat, som ved transaminasjon gir opphav til α-ketoglutarat.

Histidin, gjennom histidinase, mister a-aminogruppen til å bli urokanat. Deretter hydrerer urokanase posisjonene 1 og 4 av urokanatet, og danner 4-imidazolon-5-propionat. Deretter skjer hydrolysen av iminogruppen av 4-imidazolon-5-propionatet, og danner N-formiminoglutamatet.

Den sistnevnte reaksjon involverer overføring av formyl fra N-formiminoglutamat til tetrahydrofolat, som fungerer med enzymet glutamatformimintransferase. Sluttproduktene av denne reaksjonen er glutamat og N5-formimino tetrahydrofolat.

Α-ketoglutarat dannes ved transaminering av glutamat. Α-Ketoglutarate er et mellomprodukt i Krebs-syklusen og kan også gå inn i glukoneogen vei for glukosedannelse.

Aminogruppen av glutamat går inn i urea-produksjonssyklusen for å bli eliminert i urinen. Alle disse reaksjonene forekommer i leveren og noen av dem i huden.

Histidinrike matvarer

Det daglige behovet for histidin er omtrent 10 til 11 mg per kg kroppsvekt, per dag. Hos voksende barn er histidin en essensiell aminosyre som må tilføres gjennom kostholdet.

Hos andre dyr er histidin også en essensiell aminosyre, og de som er oppdrettet i stallen må motta histidin for å opprettholde sitt normale hemoglobinnivå.

Mat rik på histidin inkluderer:

- Oksekjøtt, lam, svinekjøtt, kylling og kalkun. Det finnes også i fisk som tunfisk (til og med hermetisert), laks, ørret, snapper og havabbor, samt litt skalldyr.

- Melk og dets derivater, spesielt i modne oster som parmesan, Gruyère, sveitsisk ost og gouda, blant andre. I kremer, myse, yoghurt og rømme.

- Soyabønner og tørket frukt som valnøtter og frø. I solsikke, gresskar, vannmelon, sesam, mandel, pistasj, peanøttsmør og chiafrø.

- Egg og bønner eller hvite bønner.

- Hele korn som quinoa, hvete, brun ris, etc.

Fordeler med inntaket

Det er en rekke patologiske tilstander der histidin kan være nyttig som et supplement til behandling.

Blant disse patologiene kan vi nevne revmatoid artritt, arteriell hypertensjon (siden en hypotensiv effekt av histidin er blitt beskrevet), i infeksjoner, frigiditet og seksuell impotens, tungmetallforgiftning, giftig synovitt, nevritt, oppkast av graviditet, hjerte- og karsykdommer og av hørsel, magesår og anemi.

I huden produserer nedbrytningen av det forbrukte histidinet urokansyre, som er i stand til å beskytte huden ved å absorbere ultrafiolette stråler.

Overskytende forbruk av histidin fra friske individer gir ikke store endringer, siden det raskt blir nedbrutt. Imidlertid bør bruken av histidintilskudd begrenses hos pasienter med alvorlige lever- og / eller nyreproblemer.

Mangelforstyrrelser

Histidinmangel er relatert til endringer i immunresponsen på grunn av redusert produksjon av histamin og hvite blodlegemer, akkumulering av frie radikaler og misdannelser eller dverg i foster.

Beinproblemer, døvhet og anemi assosiert med histidinmangel er også rapportert.

Hartnup sykdom er en arvelig tilstand som påvirker transporten av histidin og tryptofan gjennom slimhinnen i tynntarmen og nyrene, og forårsaker en mangel på begge aminosyrene.

De mest relevante kliniske manifestasjonene er utseendet på skjellete og røde lesjoner på huden etter soleksponering, forskjellige grader av bevegelsesnedsettelse og noen symptomer på psykiatriske sykdommer.

Histidinemia er en autosomal recessiv sykdom som er preget av en mangel på enzymet histidase, som forårsaker økte nivåer av histidin i blod og urin.

Som en konsekvens kan ikke disse pasientene nedbryte histidin til urokansyre i leveren og huden. Denne sykdommen er ledsaget av moderat psykisk utviklingshemning, feil i tale og hørsel uten døvhet.

Begrensningen av inntaket av histidin som behandling har ikke vært effektiv for å generere klinisk forbedring og bærer risikoen for å generere vekstforstyrrelser hos barn som er rammet av denne sykdommen.

referanser

1. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokjemi (3. utg.). San Francisco, California: Pearson.
2. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. utg.). McGraw-Hill Medical.
3. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger prinsipper for biokjemi. Omega Editions (5. utg.). doi.org
4. Pencharz, P., Farri, L., & Papageorgiou, A. (1983). Effektene av morsmelk og lavproteinformler på frekvensene av total kroppsproteinomsetning og urinutskillelse av 3-metylhistidin hos premature spedbarn. Clinical Science, 64, 611–616.
5. Song, BC, Joo, N., Aldini, G., & Yeum, K. (2014). Biologiske funksjoner av histidindipeptider og metabolsk syndrom. Ernæringsforskning og praksis, 8 (1), 3–10.