HISTIDINE: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, THỰC PHẨM - SINH HỌC - 2026

Các histidine (ông, H) là một acid amin được sử dụng để tổng hợp protein. Nó là một phân tử ưa nước, vì vậy nó thường hướng ra bên ngoài cấu trúc protein khi chúng ở trong môi trường lỏng.

Nó được coi là một axit amin thiết yếu cho trẻ em đang phát triển vì chúng không sản xuất ra nó. Ở người lớn có một lượng nhỏ histidine sản xuất, nhưng nó không đủ để cung cấp nhu cầu hàng ngày, đó là lý do tại sao nó được coi là một axit amin bán thiết yếu.

Cấu trúc hóa học của axit amin Histidine (Nguồn: Borb, qua Wikimedia Commons)

Đối với động vật và con người, histidine là một axit amin thiết yếu hoặc ít nhất là bán thiết yếu, tuy nhiên, thực vật, nấm và vi sinh vật sản xuất hiệu quả histidine mà chúng cần và là một phần của nguồn histidine trong chế độ ăn, ngoài protein. động vật.

Histidine thực hiện các chức năng sinh lý rất quan trọng ở người, chẳng hạn như: là một phần của trung tâm hoạt động của nhiều enzym, tham gia vào quá trình tăng trưởng, hệ thống miễn dịch và sự hình thành myelin trong sợi thần kinh, trong số những người khác.

Sinh tổng hợp histidine là một quá trình phức tạp diễn ra chủ yếu ở gan và cần từ 9 đến 11 bước enzym. Sự suy thoái của nó xảy ra ở gan và da và đi qua quá trình hình thành glutamate, sau đó theo các con đường khác nhau.

Nhiều loại thực phẩm giàu histidine, chẳng hạn như protein động vật như thịt và các sản phẩm từ sữa, cũng như protein thực vật. Chúng cung cấp một phần lớn nhu cầu histidine hàng ngày mà cơ thể chúng ta cần để hoạt động bình thường.

Sự thiếu hụt hoặc dư thừa histidine gây ra bởi các vấn đề về chuyển hóa hoặc vận chuyển di truyền, hoặc chế độ ăn uống không đủ lượng, có liên quan đến một số vấn đề quan trọng ảnh hưởng đến sức khỏe ở cả trẻ em và người lớn. Việc hấp thụ đủ histidine cho phép bạn duy trì một cuộc sống lành mạnh và khỏe mạnh trong hầu hết các trường hợp.

nét đặc trưng

Đặc điểm nổi bật của histidine là nó có thể được chuyển đổi thành histamine, một chất có liên quan tích cực đến nhiều phản ứng dị ứng và viêm.

Ở cá tiếp xúc với môi trường không được làm lạnh đầy đủ, vi khuẩn có thể chuyển histidine thành histamine và đó là lý do tại sao khi ăn vào, chúng sẽ gây ngộ độc thực phẩm.

Một đặc điểm khác của axit amin này là nó là một trong số ít, trong số 22 axit hiện có, ion hóa trong phạm vi pH sinh lý (khoảng 7,4) và do đó, có thể tham gia tích cực vào vị trí xúc tác của nhiều enzym.

Trong phân tử hemoglobin, histidine gần là một trong những phối tử của nhóm heme. Nói cách khác, axit amin này tham gia vào chức năng vận chuyển oxy của hemoglobin và cần thiết cho quá trình tổng hợp protein này, cũng như của myoglobin, còn được gọi là "hemoglobin cơ".

Kết cấu

Histidine là một axit amin cơ bản ưa nước , được xếp vào nhóm các axit amin thiết yếu, vì nó không thể được tổng hợp bởi động vật. Tuy nhiên, và như đã đề cập trước đây, nó được tổng hợp bởi vi khuẩn, nấm và thực vật.

Ở trẻ em đang lớn, histidine là hoàn toàn cần thiết; người lớn có thể tổng hợp được, nhưng không rõ liệu chất này có đáp ứng được nhu cầu histidine hàng ngày hay không, vì vậy nó phải được đưa vào đường ăn uống.

Giống như tất cả các axit amin, histidine có một carbon α mà một nhóm amin, một nhóm cacboxyl, một nguyên tử hydro và một chuỗi bên được gắn vào.

Chuỗi bên của axit amin này được hình thành bởi một vòng imidazole, ở pH sinh lý, proton hóa và nhận điện tích dương và được gọi là "imidazolium" viết tắt là ImH +.

Cùng với lysine và arginine, histidine tạo thành nhóm các axit amin cơ bản. Trong số ba loại, histidine là ít cơ bản nhất và vòng imidazole của nó có thể deprotonate ở pH gần bằng 6.

Vì ở pH sinh lý histidine có thể trao đổi proton, nó có xu hướng tham gia vào xúc tác enzym liên quan đến việc chuyển proton. Ngoài ra, vì nó là một axit amin phân cực, nó thường được tìm thấy trên bề mặt bên ngoài của protein, nơi nó có thể ngậm nước trong môi trường nước.

Đặc trưng

Là một phần của vị trí hoạt động của các enzym

Histidine cần thiết cho sự tổng hợp của nhiều loại protein, đặc biệt là các enzym mà các trung tâm hoạt động của chúng có axit amin này trong cấu trúc của chúng. Nó là một phần của trung tâm hoạt động của aldolase ở động vật có vú, nơi nó hoạt động như một nhà tài trợ proton.

Nó được tìm thấy ở trung tâm hoạt động của carboxypeptidase A, một loại enzym tuyến tụy có vị trí hoạt động được tạo thành từ Zn và histidine. Trong enzyme đường phân phosphoglycerate mutase, có hai gốc histidine trong trung tâm hoạt động của nó hoạt động như chất nhận hoặc cho nhóm phosphoryl.

Nó cũng được tìm thấy trong vị trí hoạt động của các enzym như glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase, lactate dehydrogenase, papain, chymotrypsin, RNase A, và histidine amoniac lyase (histidase). Hơn nữa, nó là một chất ức chế dị ứng của enzym glutamine synthetase.

Cac chưc năng khac

Axit amin này có tầm quan trọng rất lớn đối với cơ thể, vì quá trình khử cacboxyl hóa của nó bởi histidine decarboxylase tạo ra histamine, một chất giãn mạch mạnh mẽ liên quan đến các phản ứng viêm và dị ứng, có trong ruột và trong các hạt của tế bào của hệ thống thực bào đơn nhân.

Histidine được sản xuất bởi các tế bào thần kinh của hệ thần kinh trung ương có chức năng điều hòa thần kinh.

Nó cần thiết cho sự hình thành vỏ myelin của sợi thần kinh, vì vậy nó đóng một vai trò quan trọng trong việc truyền xung điện trong chúng.

Cùng với hormone tăng trưởng và các axit amin khác, histidine góp phần vào cơ chế sửa chữa mô, chủ yếu trong hệ thống tim mạch.

Một số tính năng bổ sung bao gồm:

- Góp phần giải độc một số kim loại nặng vì nó hoạt động như một chất thải độc.

- Bảo vệ khỏi tác hại của bức xạ.

- Tham gia cấu tạo hồng cầu và bạch cầu.

- Nó cần thiết cho sự hình thành huyết sắc tố.

- Giúp chống lại một số tác động tiêu cực của bệnh viêm khớp dạng thấp như viêm và lười vận động.

- Nó là một axit amin quan trọng cho sự tái tạo, tăng trưởng của tóc và chức năng tình dục.

Carnosine, anserine và homocarnosine là các dipeptide được hình thành từ histidine. Hai chất đầu tiên được tìm thấy trong cơ bắp và có các chức năng quan trọng như bộ đệm và chất kích hoạt myosin ATPase.

Homocarnosine được sản xuất trong não với số lượng lớn hơn 100 lần so với carnosine trong cơ xương.

Sinh tổng hợp

Histidine nhận bộ xương carbon của nó từ ribose 5-phosphate. Ở vi khuẩn E. Coli, axit amin này được tạo ra từ hợp chất này thông qua 11 bước enzym:

1. Bước đầu tiên của quá trình tổng hợp bao gồm việc chuyển một phosphoribosyl từ ATP thành carbon 1 của ribose 5-phosphate, tạo ra 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate (PRPP). Enzyme phosphoribosyl-pyrophosphate synthetase (PRPP synthetase) xúc tác phản ứng này.
2. Sau đó xảy ra quá trình chuyển nhóm pyrophosphat từ cacbon 1 sang N-1 của ATP, và N1- (5'-phosphoribosyl) -ATP được tạo ra. Enzyme xúc tác phản ứng này là ATP phosphoribosyltransferase.
3. Thông qua tác dụng của phosphoribosyl-ATP-pyrophosphate hydroxylase, liên kết α, β-pyrophosphate của ATP bị thủy phân và N1- (5'-phosphoribosyl) -AMP được hình thành.
4. Enzyme phosphoribosyl-AMP cyclo hydroxylase mở vòng purin giữa N-1 và C-6 và ribonucleotide N1- (5'-phosphoribosyl formimino) -5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-ribonucleotide được hình thành.
5. Sau đó, vòng ribofuranose xuất phát từ PRPP mở ra và được đồng phân hóa thành ketose, tạo thành N1- (5'-phosphoribosyl formimino) -5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-ribonucleotide do tác dụng của enzyme isomerase.
6. Enzyme aminotransferase chuyển nhóm amido từ glutamine, được chuyển thành glutamate, và phá vỡ liên kết formimino, do đó giải phóng 5-aminoimidazole-carboxamide-1-ribonucleotide và tạo ra imidazole glycerol phosphate.
7. Một phân tử nước được loại bỏ khỏi imidazole glycerol phosphate bằng cách khử nước imidazole glycerol phosphate và imidazole acetol phosphate được hình thành.
8. Đối với imidazole acetol phosphate, một nhóm amin sẽ được chuyển qua men vi sinh transaminase histidnol photphat và photphat hislive được hình thành.
9. Nhóm phosphoric ester của hisprisnol photphat được thủy phân để tạo thành hisprisnol. Phosphatase của men vi sinh hisprisnol xúc tác phản ứng này.
10. Sau đó, hisprisnol bị oxy hóa bởi histidnol dehydrogenase và được tạo thành từ chất này.
11. Bản thân histidnol dehydrogenase sẽ oxy hóa hisprisnal và chuyển nó thành histidine.

Enzyme đầu tiên của con đường sinh tổng hợp histidine bị ức chế bởi sản phẩm của con đường, tức là, histidine tham gia vào sự ức chế allosteric của ATP phosphoribosyltransferase, đại diện cho cơ chế điều hòa chính của con đường này.

suy thoái

Histidine, proline, glutamate, arginine và glutamine là các axit amin, khi bị phân hủy, cuối cùng sẽ tạo thành α-ketoglutarate. Bốn trong số chúng lần đầu tiên được chuyển đổi thành glutamat, bằng cách chuyển hóa sẽ tạo ra α-ketoglutarate.

Histidine, thông qua histidinase, mất nhóm α-amino để trở thành urocanate. Sau đó, urocanase hydrat hóa vị trí 1 và 4 của urocanat, tạo thành 4-imidazolone-5-propionat. Sau đó, xảy ra sự thủy phân nhóm imino của 4-imidazolone-5-propionat, tạo thành N-formiminoglutamate.

Phản ứng thứ hai liên quan đến việc chuyển formyl từ N-formiminoglutamate thành tetrahydrofolate, hoạt động với enzyme glutamate formimine transferase. Các sản phẩm cuối cùng của phản ứng này là glutamat và N5-formimino tetrahydrofolat.

Α-ketoglutarate được hình thành bằng cách chuyển hóa glutamate. Α-Ketoglutarate là chất trung gian trong chu trình Krebs và cũng có thể tham gia vào con đường tạo glucone để hình thành glucose.

Nhóm amin của glutamate đi vào chu trình sản xuất urê sẽ được đào thải qua nước tiểu. Tất cả các phản ứng này đều xảy ra ở gan và một số phản ứng ở da.

Thực phẩm giàu histidine

Nhu cầu hàng ngày của histidine là khoảng 10 đến 11 mg cho mỗi kg trọng lượng cơ thể, mỗi ngày. Ở trẻ em đang lớn, histidine là một axit amin thiết yếu phải được cung cấp qua đường ăn uống.

Ở các động vật khác, histidine cũng là một axit amin thiết yếu và những con được nuôi trong chuồng phải nhận được histidine để duy trì mức hemoglobin bình thường của chúng.

Thực phẩm giàu histidine bao gồm:

- Thịt bò, thịt cừu, thịt lợn, thịt gà và gà tây. Nó cũng được tìm thấy trong các loại cá như cá ngừ (thậm chí đóng hộp), cá hồi, cá hồi, cá hồng và cá vược, cũng như một số động vật có vỏ.

- Sữa và các dẫn xuất của nó, đặc biệt là trong các loại phô mai đã chín như Parmesan, Gruyère, phô mai Thụy Sĩ, và gouda, cùng những loại khác. Trong các loại kem, váng sữa, sữa chua và kem chua.

- Đậu nành và trái cây khô như quả óc chó và hạt. Trong hướng dương, bí đỏ, dưa hấu, vừng, hạnh nhân, quả hồ trăn, bơ đậu phộng và hạt chia.

- Trứng và đậu hoặc đậu trắng.

- Ngũ cốc nguyên hạt như quinoa, lúa mì, gạo lứt, v.v.

Lợi ích của nó

Có một số tình trạng bệnh lý mà histidine có thể hữu ích như một chất hỗ trợ điều trị.

Trong số những bệnh lý này, chúng ta có thể kể tên viêm khớp dạng thấp, tăng huyết áp động mạch (vì tác dụng hạ huyết áp của histidine đã được mô tả), nhiễm trùng, lãnh cảm và bất lực tình dục, ngộ độc kim loại nặng, viêm màng hoạt dịch nhiễm độc, viêm dây thần kinh, nôn nghén khi mang thai, rối loạn tim mạch và thính giác, loét và thiếu máu.

Ở da, sự phân hủy histidine tiêu thụ tạo ra axit urocanic, axit này có khả năng bảo vệ da bằng cách hấp thụ tia cực tím.

Việc tiêu thụ quá nhiều histidine của những người khỏe mạnh không tạo ra những thay đổi lớn, vì nó nhanh chóng bị phân hủy. Tuy nhiên, nên hạn chế sử dụng thực phẩm chức năng histidine ở những bệnh nhân có vấn đề về gan và / hoặc thận nặng.

Rối loạn thiếu hụt

Sự thiếu hụt Histidine liên quan đến những thay đổi trong phản ứng miễn dịch do giảm sản xuất histamine và bạch cầu, tích tụ các gốc tự do, và dị tật hoặc lùn ở thai nhi.

Các vấn đề về xương, điếc và thiếu máu liên quan đến thiếu hụt histidine cũng đã được báo cáo.

Bệnh Hartnup là một tình trạng di truyền ảnh hưởng đến việc vận chuyển histidine và tryptophan qua niêm mạc của ruột non và thận, gây ra sự thiếu hụt cả hai axit amin.

Các biểu hiện lâm sàng liên quan nhất là xuất hiện các tổn thương có vảy và đỏ trên da sau khi phơi nắng, suy giảm vận động ở các mức độ khác nhau và một số triệu chứng của bệnh tâm thần.

Bệnh Histidinemia là một bệnh lặn trên NST thường, đặc trưng bởi sự thiếu hụt enzyme histidase, gây tăng nồng độ histidine trong máu và nước tiểu.

Do đó, những bệnh nhân này không thể phân giải histidine thành axit urocanic trong gan và da. Bệnh này kèm theo chậm phát triển trí tuệ mức độ trung bình, khiếm khuyết về khả năng nói và trí nhớ thính giác mà không bị điếc.

Việc hạn chế lượng histidine như một phương pháp điều trị đã không có hiệu quả trong việc cải thiện lâm sàng và có nguy cơ tạo ra các rối loạn tăng trưởng ở trẻ em bị ảnh hưởng bởi bệnh này.

Người giới thiệu

1. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Hóa sinh (xuất bản lần thứ 3). San Francisco, California: Pearson.
2. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Hóa sinh minh họa của Harper (ấn bản thứ 28). McGraw-Hill y tế.
3. Nelson, DL & Cox, MM (2009). Các nguyên tắc của Lehninger về Hóa sinh. Omega Editions (ấn bản thứ 5). doi.org
4. Pencharz, P., Farri, L., & Papageorgiou, A. (1983). Ảnh hưởng của sữa mẹ và sữa công thức có hàm lượng protein thấp lên tỷ lệ luân chuyển tổng lượng protein cơ thể và bài tiết 3-methylhistidine qua nước tiểu của trẻ sinh non. Khoa học lâm sàng, 64, 611–616.
5. Song, BC, Joo, N., Aldini, G., & Yeum, K. (2014). Chức năng sinh học của histidine-dipeptide và hội chứng chuyển hóa. Nghiên cứu và Thực hành Dinh dưỡng, 8 (1), 3–10.