Материал: Сыровая А.О. и др Аминокислоты глазами химиков, фармацевтов, биологов. Т. 2

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ а.е.м. – атомная единица массы АТФ – аденозинтрифосфат

БАД – биологически активная добавка ген ФАГ – ген фенилаланингидроксилазы ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота ДОФА – дигидроксифенилаланин ДФА – дифениламин ЛФК – лечебная физическая культура

МАО – моноаминооксидаза НАДФН – никотинамидадениндинуклеотидфосфат Н2БП – дигидробиоптерин Н4БП – тетрагидробиоптерин

США – Соединенные шататы Америки ФА – фенилаланин ФАЛ – фенилаланинаммониалаза ФЕН – фенилаланин ФКУ – фенилкетонурия ФЭА – фенилэтиламин

ЦНС – центральная нервная система

6

Фенилаланин – 2-амино-З-фенилпропионовая или α-амино-β-пропионовая кислота (сокращенно: Фен), имеющая химическую формулу C9H11NO2

(С6Н5СН2СН(NH2)COOH) и молекулярную массу 165,19 а.е.м. Фенилаланин существует в виде двух оптически изомерных формах L (натуральная) и D (синтетическая) и рацемата (DL) [1-6].

DL-фенилаланин – эта форма незаменимой аминокислоты фенилаланина является смесью равных частей L- и D- фенилаланина, т.пл. 271-2730C, умеренно растворим в спирте [6-8].

Фенилаланин – ароматическая α–аминокислота, дает ксантопротеиновую реакцию, может быть осажден 2,5-дибромбензолсульфокислотой. При нагревании фенилаланин декарбоксилируется с образованием β-фенилэтиламина; при нитровании фенилаланина получают 4-нитрофенилаланин.

Особенности физических и химических свойств аминокислоты обусловлены его строением – присутствием одновременно двух противоположных по свойствам функциональных групп: кислотной – СООН и основной – NH2.

Фенилаланин широко распространен в природе: встречается во всех организмах в составе молекул белков, в частности инсулина, яичного белка,

гемоглобина, а также в овальбумине, зеине, фибрине; входит в состав пептидов-

подсластителей (Аспартам), соматостатина и энкефалина. Остаток D-

фенилаланина входит в грамицидин S и некоторые другие пептиды.

Натуральными источниками фенилаланина являются мясо (свинина, баранина и говядина), куриное мясо и яйца, икра, рыба и морепродукты, орехи, миндаль,

арахис, семена подсолнечника соя и другие бобовые, твердые сыры, брынза,

творог, молоко и молочные продукты, в которых он содержится в больших количествах. Усвоение фенилаланина повышают витамин C, B6, железо, медь и ниацин.

Фенилаланин – кодируемая, незаменимая аминокислота для человека и животных. Суточная потребность данной аминокислоты составляет (в мг/кг) у

7

взрослых мужчин 4,3, у женщин 3,1, у детей 90. Фенилаланин непрерывно образуется в организме при распаде белков пищи и тканевых белков. Потребность в фенилаланине возрастает при отсутствии в пище аминокислоты тирозина,

который образуется в печени гидроксилированием фенилаланина с участием фермента фенилаланингидроксилазы [1,17].

Биохимическая роль фенилаланина для человека очень важна. Фенилаланин

– это одна из основных 20 аминокислот, которая принимает участвие в биохимических процессах формирования протеинов и кодируется определенным геном ДНК. Фенилаланин является исходным сырьѐм синтеза другой аминокислоты – тирозина, который, в свою очередь, является предшественником адреналина, норадреналина и дофамина, а также пегмент кожи меланина [5-12].

L-фенилаланин является строительным материалом в цепочке реакций, в

результате которых образуются нейромедиаторы – катехоламины (в том числе норадреналин и дофамин). Он обеспечивает достаточным количеством субстрата биохимические процессы мозга, протекающие в случае повышенной нагрузки.

В отличие от искусственных стимуляторов (кофе, алкоголя), которые истощают запас энергии и, в последствии, приводят человека в состояние опустошенности и раздражения, эта аминокислота позволяет успешно справляться с раздражением и чувством тревоги.

L-Фенилаланин помогает человеку снять напряжение без применения алкоголя, сохраняя в мозгу пептиды эндогенной опиатной (внутренней) системы,

тем самым делая человека менее зависимым от приема алкоголя и препаратов опия.

Биосинтез тирозина. L-фенилаланин впервые выделили из ростков люпина Э. Шульце и И. Барбиери в 1881 [5, 11]. Фенилаланин можно получить при помощи химического, микробиологического и энзиматического синтеза [7-12].

При прямом химическом синтезе получаются смеси D- и L-изомеров аминокислоты, которые впоследствии необходимо разделить на оптические

8

антиподы ферментативным способом. Дополнительная стадия делает такой синтез менее предпочтительным по сравнению с прямым ферментативным синтезом. На рис.1 приведен синтез фенилаланина из бензальдегида и гиппуровой кислоты через азлактон.

C6H5

Рис. 1. Синтез фенилаланина из бензальдегида и гиппуровой кислоты Фенилаланин можно получить из малонового эфира и хлористого бензила:

Рис. 2. Синтез фенилаланина из малонового эфира и хлористого бензила Энзиматический синтез используется при производстве L-фенилаланина и

осуществляют, используя в качестве предшественника транс-коричную кислоту с помощью фермента фенилаланинаммониалиазы (ФАЛ) генетически модифицированного штамма Rhodotorula rubra, иммобилизованного на носителе

(vermiculate), выход L-фенилаланина достигает 90 % [5, 8].

Основное отличие микробиологической ферментации от энзиматической заключается в использовании не отдельных выделенных, а всех ферментов микроорганизмов.

Продуцентами аминокислоты в биосинтезе наиболее часто служат бактерии,

относящиеся к родам Corynebacterium, Brevibacterium, Escherishia.

9

Биосинтез L-фенилаланина осуществляется из эритрозо-4-фосфата и

фосфоенолпирувата через шикимовую, префеновую и фенилпировиноградную

кислоты.

Умикробиологического синтеза есть свои преимущества и свои недостатки.

Содной стороны, в нем мало стадий и требуется относительно простая и универсальная аппаратура. С другой стороны, живые организмы, с которыми приходится работать, очень чувствительны к малейшему изменению условий, а

концентрация целевого продукта получается низкой, что ведет к увеличению размеров аппаратуры [5, 8, 10, 16].

Мировое производство фенилаланина микробиологическим синтезом составляет свыше 22000 т в год (без Китая) (на 2006) [15].

Кроме того, фенилаланин образуется в организме при распаде синтетического сахарозаменителя – аспартама, активно используемого в пищевой промышленности.

Обмен фенинлаланина в организме [5, 10, 18-20]

Аминокислота обеспечивает достаточным количеством субстрата биохимические процессы мозга, протекающие в случае повышенной нагрузки.

Происходит автоматическая стимуляция умственной деятельности. L-

фенилаланин обеспечивает мозг необходимым количеством вещества для биохимических процессов, которые запускаются в случае возрастания нагрузки.

Повышает обучаемость человека.

Фенилаланин связан с функцией щитовидной железы и надпочечников,

участвует в образовании тироксина – основного гормона щитовидной железы.

Этот гормон регулирует скорость обмена веществ, например, ускоряет

"сжигание" питательных веществ, имеющихся в избытке. Нормализует работу щитовидки.

Кроме того, фенилаланин играет значительную роль в синтезе таких белков, как инсулин, папаин и меланин, а также способствует выведению почками

10