Креатин фосфаты: энергия жасушаларының маңызды қоры
Phosphocreatine
Фосфокреатин – бұл энергияны жылдам қалпына келтіретін зат. Ол креатин, аргинин, глицин және метиониннен пайда болады, негізінен бұлшық еттерінде жинақталады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Фосфокреатин, сонымен қатар креатин фосфаты (CP) немесе PCr (Pcr) деп те аталады, креатиннің фосфорилденген түрі болып табылады және қаңқа бұлшық еттерінде, жүрек бұлшық етінде және мида аденозин трифосфатын қайта өндіру үшін жылдам қолжетімді жоғары энергиялы фосфаттар қоры ретінде қызмет етеді – бұл жасушаның энергия валютасы.
Phosphocreatine, also known as creatine phosphate (CP) or PCr (Pcr), is a phosphorylated form of creatine that serves as a rapidly mobilizable reserve of high energy phosphates in skeletal muscle, myocardium and the brain to recycle adenosine triphosphate, the energy currency of the cell.
Химия
Бүйректерде AGAT ферменті екі аминқышқылы – аргинин мен глициннің гуанидиноацетатқа (гликоциамин немесе ГАА деп те аталады) айналуын катализдейді, ол қан арқылы бауырға тасымалданады. ГАА-ға метил тобын метионин аминқышқылынан GAMT ферменті қосып, фосфорилделмеген креатин түзеді. Бұл креатин бауыр арқылы қанға бөлінеді, онда ол негізінен бұлшықет жасушаларына (денедегі креатиннің 95% бұлшықеттерде орналасқан), ал аз мөлшерде миға, жүрекке және бүйрекке жеткізіледі. Жасушаларға енгеннен кейін, ол креатинкиназа ферменттік кешені арқылы фосфокреатинге айналады. Фосфокреатин өзінің фосфат тобын аденозин дифосфатын (АДФ) аденозин трифосфатына (АТФ) түрлендіру үшін беруге қабілетті. Бұл процесс барлық омыртқалы жануарлардың биоэнергетикалық жүйелерінің маңызды құрамы болып табылады. Мысалы, адам денесі күніне 250 г АТФ ғана өндірсе, ол креатин фосфаты арқылы күн сайын өзінің дене салмағына тең АТФ мөлшерін қайта өңдейді. Фосфокреатин креатининге ыдырайды, ол зәрмен шығарылады. 70 кг салмақтағы адамның денесінде шамамен 120 г креатин болады, оның 40% фосфорилделмеген түрінде, ал 60% креатин фосфаты түрінде. Осы мөлшердің 1–2% әр күні креатинин түрінде ыдырайды және шығарылады. Фосфокреатин әлемнің кейбір аймақтарындағы ауруханаларда жүрек-қан тамырлары ауруларына қарсы Neoton деген атпен қолданылады, сондай-ақ кейбір кәсіби спортшылар да оны пайдаланады, себебі ол бақыланатын зат емес.
In the kidneys, the enzyme AGAT catalyzes the conversion of two amino acids — arginine and glycine — into guanidinoacetate (also called glycocyamine or GAA), which is then transported in the blood to the liver. A methyl group is added to GAA from the amino acid methionine by the enzyme GAMT, forming non phosphorylated creatine. This is then released into the blood by the liver where it travels mainly to the muscle cells (95% of the body's creatine is in muscles), and to a lesser extent the brain, heart, and pancreas. Once inside the cells it is transformed into phosphocreatine by the enzyme complex creatine kinase. Phosphocreatine is able to donate its phosphate group to convert adenosine diphosphate (ADP) into adenosine triphosphate (ATP). This process is an important component of all vertebrates' bioenergetic systems. For instance, while the human body only produces 250 g of ATP daily, it recycles its entire body weight in ATP each day through creatine phosphate. Phosphocreatine can be broken down into creatinine, which is then excreted in the urine. A 70 kg man contains around 120 g of creatine, with 40% being the unphosphorylated form and 60% as creatine phosphate. Of that amount, 1–2% is broken down and excreted each day as creatinine. Phosphocreatine is used intravenously in hospitals in some parts of the world for cardiovascular problems under the name Neoton, and also used by some professional athletes, as it is not a controlled substance.
Функция
Фосфокреатин максималды бұлшықет күшінің алғашқы 5-8 секунд ішінде АДФ-қа фосфат тобын анаэробты түрде беріп, АТФ-ты түзетуге қабілді. Керісінше, төмен қарқынды жұмыс кезінде артық АТФ креатинді фосфокреатинге айналдыру үшін пайдаланылуы мүмкін. Креатиннің қайтымды фосфорилирленуі (яғни, тікелей және кері реакция) бірнеше креатинкиназалармен катализденеді. Қан плазмасындағы креатинкиназаның (CK MB, креатинкиназа миокард изоферменті) болуы тіндердің зақымдануын көрсетеді және миокард инфарктісін диагностикалауда қолданылады. Жасушаның тынығу кезінде артық АТФ-тан фосфокреатин синтездеу қабілеті, сондай-ақ қарқынды белсенділік кезінде АТФ-ты жылдам қалпына келтіру үшін фосфокреатин пайдалануы АТФ концентрациясының кеңістіктік және уақыттық буферін қамтамасыз етеді. Басқаша айтқанда, фосфокреатин байланысқан реакцияда жоғары энергия резерві ретінде әрекет етеді; фосфат тобын беруден босатылған энергия екінші қосылысты – АТФ-ты қайта жаңарту үшін қолданылады. Фосфокреатин, әсіресе, бұлшықеттер және ми сияқты жоғары және ауыспалы энергия қажеттілігі бар тіндерде маңызды рөл атқарады.
Phosphocreatine can anaerobically donate a phosphate group to ADP to form ATP during the first five to eight seconds of a maximal muscular effort. Conversely, excess ATP can be used during a period of low effort to convert creatine back to phosphocreatine. The reversible phosphorylation of creatine (i. e., both the forward and backward reaction) is catalyzed by several creatine kinases. The presence of creatine kinase (CK MB, creatine kinase myocardial band) in blood plasma is indicative of tissue damage and is used in the diagnosis of myocardial infarction. The cell's ability to generate phosphocreatine from excess ATP during rest, as well as its use of phosphocreatine for quick regeneration of ATP during intense activity, provides a spatial and temporal buffer of ATP concentration. In other words, phosphocreatine acts as high energy reserve in a coupled reaction; the energy given off from donating the phosphate group is used to regenerate the other compound in this case, ATP. Phosphocreatine plays a particularly important role in tissues that have high, fluctuating energy demands such as muscle and brain.
Тарих
Фосфокреатинді ашу туралы Кембридж университетінің Грейс және Филип Эгглтон, сондай-ақ 1927 жылы Гарвард медицина мектебінің Сайрус Фиске және Йеллапрагада Суббароу дербес хабарлады. Бірнеше жыл өткен соң, Дэвид Нахмансон Мейерхофтың жетекшілігімен Берлиндегі Далемдегі Кайзер Вильгельм институтында фосфокреатиннің жасушадағы қызметін түсінуге үлес қосты.
The discovery of phosphocreatine was reported by Grace and Philip Eggleton of the University of Cambridge and separately by Cyrus Fiske and Yellapragada Subbarow of the Harvard Medical School in 1927. A few years later David Nachmansohn, working under Meyerhof at the Kaiser Wilhelm Institute in Dahlem, Berlin, contributed to the understanding of the phosphocreatine's role in the cell.