היסטידין: מאפיינים, מבנה, פונקציות, מזונות - ביולוגיה - 2025

היסטידין (שלו, H) הוא חומצת אמינו המשמשת את סינתזת חלבון. זוהי מולקולה הידרופילית, ולכן היא בדרך כלל מכוונת כלפי חוץ של מבני החלבון כאשר הם נמצאים במדיום נוזלי.

היא נחשבת לחומצה אמינית חיונית עבור ילדים הגדלים מכיוון שאינם מייצרים אותה. אצל מבוגרים קיימת ייצור מועט של היסטידין, אך אין בה כדי לספק את הדרישות היומיומיות, וזו הסיבה שהיא נחשבת לחומצת אמינו חיונית למחצה.

מבנה כימי של חומצת האמינו היסטידין (מקור: Borb, באמצעות ויקימדיה Commons)

עבור בעלי חיים ואדם, היסטידין היא חומצת אמינו חיונית או לפחות חצי חיונית, עם זאת, צמחים, פטריות ומיקרואורגניזמים מייצרים ביעילות את ההיסטידין שהם זקוקים להם והם מהווים חלק מהמקורות התזונתיים של היסטידין, בנוסף לחלבונים. חיות.

היסטידין מבצע פונקציות פיזיולוגיות חשובות מאוד בבני אדם, כגון: היותו חלק מהמרכזים הפעילים של אנזימים רבים, השתתפות בגדילה, במערכת החיסונית ובהיווצרות מיאלין בסיבי עצב, בין היתר.

ביוסינתזה של היסטידין הוא תהליך מורכב שמתרחש בעיקר בכבד ומחייב 9 עד 11 צעדים אנזימטיים. השפלה שלו מתרחשת בכבד ובעור ועוברת היווצרות של גלוטמט ואז עוברת בדרכים שונות.

מזונות רבים עשירים בהיסטידין, כמו חלבונים מהחי כמו בשר ומוצרי חלב, כמו גם חלבונים מהצומח. אלה מספקים חלק גדול מדרישות ההיסטידין היומיומיות שגופנו זקוק לתפקוד תקין.

מחסור בהיסטידין או עודף הנגרמים כתוצאה מבעיות מטבוליות או תחבורתיות תורשתיות, או אי ספיקת תזונה בצריכה, קשורים לכמה בעיות חשובות המשפיעות על בריאות אצל ילדים ומבוגרים כאחד. צריכה מספקת של היסטידין מאפשרת לך לשמור על חיים בריאים ובריאים ברוב המקרים.

מאפיינים

מאפיין בולט בהיסטידין הוא שניתן להמיר אותו להיסטמין, חומר המעורב באופן פעיל בתגובות אלרגיות ודלקתיות רבות.

בדגים החשופים לסביבה ללא קירור מספיק, חיידקים יכולים להמיר היסטידין להיסטמין וזו הסיבה שכאשר הם נבלעים הם גורמים להרעלת מזון.

מאפיין נוסף של חומצת אמינו זו הוא שהיא אחת הבודדות, מבין 22 הקיימות, המיינת בתחום ה- pH הפיזיולוגי (בערך 7.4), ולכן היא יכולה להשתתף באופן פעיל באתר הקטליטי של אנזימים רבים.

במולקולת המוגלובין, היסטידין פרוקסימלי הוא אחד מהליגנדים בקבוצת ההם. במילים אחרות, חומצת אמינו זו משתתפת בתפקוד העברת החמצן של המוגלובין והיא חיונית לסינתזה של חלבון זה, כמו גם לזו של מיוגלובין, המכונה גם "המוגלובין שריר".

מִבְנֶה

היסטידין היא חומצת אמינו הידרופילית קוטבית בסיסית , המסווגת בתוך חומצות האמינו החיוניות, מכיוון שלא ניתן לסנתז אותה על ידי בעלי חיים. עם זאת, וכאמור, הוא מסונתז על ידי חיידקים, פטריות וצמחים.

אצל ילדים הגדלים היסטידין נחוץ בהחלט; המבוגר יכול לסנתז אותו, אך לא ברור אם זה עונה על צרכי ההיסטידין היומיומיים, ולכן יש להטמיע אותו בתזונה.

כמו כל חומצות האמינו, בהיסטידין יש פחמן α שאליו קשורים קבוצת אמינו, קבוצת קרבוקסיל, אטום מימן ושרשרת צדדית.

השרשרת הצדדית של חומצת אמינו זו נוצרת על ידי טבעת imidazole שב- pH פיזיולוגי מגלמת ומקבלת מטען חיובי והיא מכונה "imidazolium" המקוצר כ- ImH +.

יחד עם ליזין וארגינין, היסטידין מהווה את קבוצת חומצות האמינו הבסיסיות. מבין השלושה, היסטידין הוא הפחות בסיסי וטבעת האימידאזול שלו יכולה לדחות את הפרוטונון בחומציות pH קרוב ל 6.

מכיוון שב- pH פיזיולוגי היסטידין יכול להחליף פרוטונים, הוא נוטה להשתתף בקטליזה אנזימטית הכרוכה בהעברת פרוטונים. כמו כן, מכיוון שמדובר בחומצת אמינו קוטבית, היא בדרך כלל נמצאת על פני השטח החיצוניים של חלבונים, שם היא יכולה להתייבש במדיום מימי.

מאפיינים

כחלק מהאתר הפעיל של אנזימים

היסטידין הכרחי לסינתזה של חלבונים רבים, במיוחד אנזימים שבמרכזיהם הפעילים יש חומצה אמינית זו במבנה שלהם. זהו חלק מהמרכז הפעיל של אלדולאז אצל יונקים, שם הוא מתפקד כתורם פרוטון.

הוא נמצא במרכז הפעיל של קרבוקסיפפטידאז A, אנזים של לבלב שיש בו אתר פעיל המורכב מ- Zn והיסטידין. באנזים הגליקוליטי פוספוגליצרט מוטזה, ישנם שני שאריות היסטידין במרכזו הפעיל המשמשים כקולטנים או תורמים של קבוצות זרחן.

זה נמצא גם באתר הפעיל של אנזימים כמו גליצראלדהיד 3-פוספט dehydrogenase, lactate dehydrogenase, papain, chymotrypsin, RNase A, ו- histidine ammonia lyase (histidase). יתר על כן, זהו מעכב אלוסטרלי של האנזים גלוטמין סינתזה.

פעולות אחרות

לחומצה אמינית זו יש חשיבות רבה לגוף, מכיוון שדקרבוקסילציה שלה על ידי היסטידין דקרבוקסילאז מייצרת היסטמין, ממריץ כלי דם עוצמתי הקשור לתגובות דלקתיות ואלרגיות, המופיעים במעי ובגרגרי התאים של המערכת הפגוציטית החד-גרעינית.

היסטידין מיוצר על ידי נוירונים של מערכת העצבים המרכזית עם תפקודים עצביים.

זה הכרחי ליצירת נדן המיאלין של סיבי עצב, ולכן הוא ממלא תפקיד חשוב בהעברת דחפים חשמליים בהם.

יחד עם הורמון גדילה וחומצות אמינו אחרות, היסטידין תורם למנגנונים לתיקון רקמות, בעיקר במערכת הלב וכלי הדם.

כמה תכונות נוספות כוללות:

- תורם לניקוי רעלים של כמה מתכות כבדות שכן הוא פועל כקלטור.

- מגן מפני נזקי קרינה.

- משתתף ביצירת תאי דם אדומים ולבנים.

- זה הכרחי ליצירת המוגלובין.

- עוזר להילחם בכמה השפעות שליליות של דלקת מפרקים שגרונית כמו דלקת וחוסר ניידות.

- זוהי חומצת אמינו חשובה להתחדשות שיער, צמיחה ותפקוד מיני.

קרנוזין, אנסרין והומוקארנוזין הם דיפפטידים הנוצרים מהיסטידין. השניים הראשונים נמצאים בשרירים ותפקידים חשובים כחומרי חיץ וכפעילים של מיוזין ATPase.

הומוקארנוזין מיוצר במוח בכמויות הגדולות פי מאה מאשר קרנוזין בשרירי השלד.

ביוסינתזה

היסטידין מקבל את שלד הפחמן שלו מרבוז 5-פוספט. בחיידק E. Coli, חומצה אמינית זו מופקת מתרכובת זו דרך 11 צעדים אנזימטיים:

1. השלב הראשון בסינתזה מורכב מהעברת זרחן מפוספוריבוסיל מ- ATP לפחמן 1 של ריבוז 5-פוספט, ומייצר 5-פוספוריבוסיל-1-פירופוספט (PRPP). האנזים פוספוריבוסיל-פירופוספט סינתזה (PRPP synthetase) מזרז תגובה זו.
2. ואז מתרחשת העברת קבוצת הפירופוספטים מפחמן 1 ל- N-1 של ATP, ונוצר ה- N1- (5'-phosphoribosyl) -ATP. האנזים המזרז תגובה זו הוא ATP זרחן-טרנספרז.
3. באמצעות פעולת הפוספוריבוסיל-ATP-פירופוספט הידרוקסילאז, הקשר α, ß-pyrophosphate של ATP מנוטרל ונוצר N1- (5'-phosphoribosyl) -AMP.
4. האנזים פוספוריבוסיל-AMP ציקלו הידרוקסילאז פותח את טבעת הפורין בין N-1 ל- C-6 ונוצר ריבונוקליאוטיד N1- (5'-זרחן פורממינינו) -5-אמינו-מימידאזול-4-קרבוקסמיד-1-ריבונוקלאוטיד.
5. לאחר מכן, טבעת ribofuranose שמגיעה מ- PRPP נפתחת ומועצבת באיזור קטוזה ויוצרת N1- (5'-זרחן פורמימיני) -5-אמינו-מימידאזול-4-קרבוקסמיד-1-ריבונוקלאוטיד על ידי השפעת אנזים איזומרז.
6. האנזים אמינו-טרנספרזז ​​מעביר את קבוצת האמידו מגלוטמין המומר לגלוטמט ושובר את הקשר הפורמינו ובכך משחרר 5-אמינו-מימידזול-קרבוקסמיד-1-ריבונוקלאוטיד ויוצר אימידזול גליצרול פוספט.
7. מולקולה אחת של מים מוסרת מהפידפט האימידאזול גליצרול באמצעות האידידזול גליצרול פוספט דהידראז ונוצרת אימידזול אצטול פוספט.
8. קבוצת אמינו מועברת לאימידאזול אצטול פוספט דרך היסטידינול פוספט טרנסמינז ונוצרת היסטידינול פוספט.
9. קבוצת האסטר הזרחנית של היסטידינול פוספט מנוהלת בהידרול ליצירת היסטידינול. היסטידינול פוספט פוספטאז מזרז תגובה זו.
10. מאוחר יותר, חמצון היסטידינול על ידי היסטידינול דהידרוגנאז ונוצר היסטידינלי.
11. היסטידינול דה-הידרוגנז עצמו מחמצן את ההידידינל וממיר אותו להיסטידין.

האנזים הראשון במסלול הביוסינתטי ההיסטידין מעכב על ידי תוצר המסלול, כלומר היסטידין משתתף בעיכוב האלסטרוסטרי של ATP פוספוריבוסילטרנספרז, המייצג את המנגנון הרגולטורי העיקרי של המסלול.

הַשׁפָּלָה

היסטידין, פרולין, גלוטמט, ארגינין וגלוטמין הן חומצות אמינו שכאשר הן מושפלות, בסופו של דבר הן יוצרים α-קטוגלוטרט. ארבעה מהם מומרים תחילה לגלוטמט, שעל ידי הטרנסמינציה מוליד α-ketoglutarate.

היסטידין, באמצעות היסטידינאז, מאבד את קבוצת α- האמינו כדי להיות אורוקנאט. לאחר מכן, האורוקנאז מתייב את עמדות 1 ו -4 של האורוקנאט ויוצרים 4-imidazolone-5-propionate. לאחר מכן מתרחשת הידרוליזה של קבוצת האמינו של 4-אימידזולון-5-פרופיונאט ויוצרת את ה- N-formiminoglutamate.

התגובה האחרונה כוללת העברת פורמיל מ- N-formiminoglutamate ל- tetrahydrofolate, העובד עם האנזים glutamate formimine transferase. תוצרי הסיום של תגובה זו הם גלוטמט וטטרהhydrofolate N5-formimino.

Α-קטוגלוטרט נוצר על ידי טרנסמינציה של גלוטמט. Α-קטוגלוטרט הוא אמצעי ביניים במחזור קרבס ויכול גם להיכנס למסלול הגלוקונוגני ליצירת גלוקוז.

קבוצת האמינו של הגלוטמט נכנסת למחזור ייצור האוריאה כדי להיפטר בשתן. כל התגובות הללו מתרחשות בכבד וחלקן בעור.

אוכל עשיר בהיסטידין

הצרכים היומיים של היסטידין הם בערך 10 עד 11 מ"ג לק"ג משקל גוף, ליום. אצל ילדים הגדלים היסטידין היא חומצת אמינו חיונית שיש לספק באמצעות הדיאטה.

אצל בעלי חיים אחרים, היסטידין היא גם חומצת אמינו חיונית וכאלה המגדלים באורוות חייבים לקבל היסטידין כדי לשמור על רמות ההמוגלובין הרגילות שלהם.

מזונות עשירים בהיסטידין כוללים:

- בקר, טלה, חזיר, עוף והודו. הוא נמצא גם בדגים כמו טונה (אפילו משומר), סלמון, פורל, חוטף ובס ים, כמו גם כמה רכיכה.

- חלב ונגזרותיו, במיוחד בגבינות בשלות כמו פרמזן, גרואר, גבינה שוויצרית וגאודה, בין היתר. בקרמים, מי גבינה, יוגורט ושמנת חמוצה.

- פולי סויה ופירות יבשים כמו אגוזי מלך וזרעים. בחמנייה, דלעת, אבטיח, שומשום, שקדים, פיסטוק, חמאת בוטנים וזרעי צ'יה.

- ביצים ושעועית או שעועית לבנה.

- דגנים מלאים כמו קינואה, חיטה, אורז חום וכו '.

היתרונות מצריכתו

ישנם מספר מצבים פתולוגיים בהם היסטידין יכול להועיל כתוספת לטיפול.

בין פתולוגיות אלו אנו יכולים לנקוב בדלקת מפרקים שגרונית, יתר לחץ דם עורקי (מכיוון שתוארה השפעה היפוטנסיבית של היסטידין), בזיהומים, פריכות וחוסר אונות מינית, הרעלת מתכות כבדות, סינוביטיס רעיל, נוירטיס, הקאות בהריון, הפרעות לב וכלי דם. ושל שמיעה, כיבים ואנמיה.

בעור, השפלה של היסטידין נצרך מייצרת חומצה אורוקנית, המסוגלת להגן על העור על ידי ספיגת קרניים אולטרה סגולות.

צריכת עודף של היסטידין על ידי אנשים בריאים אינה מייצרת שינויים גדולים מכיוון שהיא מושפלת במהירות. עם זאת, יש להגביל את השימוש בתוספי תזונה היסטידין בקרב מטופלים עם בעיות כבד ו / או כליות.

הפרעות לקויות

מחסור בהיסטידין קשור לשינויים בתגובה החיסונית כתוצאה מירידה בייצור של היסטמין ותאי דם לבנים, הצטברות רדיקלים חופשיים ומומים או גמדים בעוברים.

דווח גם על בעיות עצם, חירשות ואנמיה הקשורות למחסור בהיסטידין.

מחלת הרטנופ היא מצב תורשתי המשפיע על הובלת היסטידין וטריפטופן דרך הרירית של המעי הדק והכליות, וגורם למחסור בשתי חומצות האמינו.

הביטויים הקליניים הרלוונטיים ביותר הם הופעת נגעים קשקשיים ואדומים על העור לאחר חשיפה לשמש, דרגות שונות של ליקוי בתנועה וכמה תסמינים של מחלות פסיכיאטריות.

היסטידינמיה היא מחלה רצסיבית אוטוזומלית המאופיינת במחסור בהיסטידאז האנזים הגורם לעלייה ברמות ההיסטידין בדם ובשתן.

כתוצאה מכך, חולים אלה אינם יכולים להשפיל את ההיסטידין לחומצה אורוקנית בכבד ובעור. מחלה זו מלווה בפיגור שכלי בינוני, ליקויים בדיבור ובזיכרון השמיעתי ללא חירשות.

הגבלת צריכת ההיסטידין כטיפול לא הייתה יעילה לייצור שיפור קליני והיא טומנת בחובה את הסיכון לייצור הפרעות גדילה אצל ילדים שנפגעו ממחלה זו.

הפניות

1. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). ביוכימיה (מהדורה שלישית). סן פרנסיסקו, קליפורניה: פירסון.
2. מוריי, ר., בנדר, ד., בוטם, ק., קנלי, פ., רודוול, ו., וייל, פ. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (מהדורה 28). מקגרו היל רפואי.
3. נלסון, DL ו- Cox, MM (2009). עקרונות לינגינגר של ביוכימיה. מהדורות אומגה (מהדורה חמישית). doi.org
4. Pencharz, P., Farri, L., & Papageorgiou, A. (1983). ההשפעות של חלב אם ונוסחאות בעלות חלבון נמוך על שיעורי מחזור החלבונים הכולל בגוף והפרשת 3-מתיליסטיסטין שתן אצל פגים. מדע קליני, 64, 611–616.
5. Song, BC, Joo, N., Aldini, G., & Yeum, K. (2014). תפקודים ביולוגיים של היסטידין דיפפטידים ותסמונת מטבולית. מחקר ותרגול תזונתי, 8 (1), 3-10.