TRYPTOPHAN: CIRI, STRUKTUR, FUNGSI, FAEDAH - BIOLOGI - 2026

The tryptophan (TRP, W) adalah asid amino diklasifikasikan dalam kumpulan asid amino penting kerana tubuh manusia tidak dapat mensintesis dan mesti mendapatkan ia melalui diet.

Sebilangan makanan seperti susu dan turunannya, daging, telur dan sebilangan bijirin seperti quinoa dan soya mengandungi asid amino penting dan, oleh itu, adalah sumber penting triptofan.

Struktur kimia asid amino Tryptophan (Sumber: Clavecin melalui Wikimedia Commons)

Lebih daripada 300 asid amino yang berbeza diketahui secara semula jadi dan hanya 22 ini merupakan unit monomer protein selular. Di antara yang terakhir, 9 adalah asid amino penting, termasuk triptofan, bagaimanapun, keperluan masing-masing berbeza dari satu spesies ke spesies yang lain.

Tryptophan mempunyai pelbagai fungsi, termasuk penyertaannya dalam sintesis protein, dalam sintesis serotonin, yang merupakan vasokonstriktor dan neurotransmitter yang kuat, melatonin dan dalam sintesis kofaktor NAD.

Di kerajaan tumbuhan, triptofan adalah prekursor asas dari hormon tumbuhan auxin (asid indole-3-asetik). Ia dapat disintesis oleh beberapa bakteria seperti E. coli dari chorismate, yang dihasilkan dari beberapa turunan glikolitik seperti phosphoenolpyruvate dan eritrose-4-fosfat.

Degradasinya pada mamalia berlaku di hati, di mana ia digunakan untuk sintesis asetil koenzim A (asetil-CoA), dan untuk alasan ini digambarkan sebagai asid amino yang disebut glukogenik, kerana dapat memasuki siklus pembentukan glukosa.

Beberapa kajian telah dilaporkan dengan hasil kontroversial yang berkaitan dengan penggunaan triptofan sebagai makanan tambahan untuk rawatan beberapa patologi seperti kemurungan dan beberapa gangguan tidur antara lain.

Terdapat beberapa penyakit yang berkaitan dengan kecacatan kelahiran dalam metabolisme asid amino. Dalam kes tryptophan, penyakit Hartnup dapat disebut, kerana kekurangan tryptophan-2,3-monooxygenase, penyakit keturunan resesif yang dicirikan oleh keterbelakangan mental dan kelainan kulit seperti pellagra.

ciri-ciri

Bersama dengan fenilalanin dan tirosin, triptofan berada dalam kumpulan asid amino aromatik dan hidrofobik.

Walau bagaimanapun, triptofan dicirikan oleh asid amino hidrofobik yang sedikit kerana rantai sisi aromatiknya, kerana kumpulan polarnya, mengurangkan hidrofobik ini.

Oleh kerana mereka mempunyai cincin konjugasi, mereka mempunyai penyerapan cahaya yang kuat di kawasan spektrum berhampiran ultraviolet dan ciri ini sering digunakan untuk analisis struktur protein.

Ia menyerap sinar ultraviolet (antara 250 dan 290 nm) dan, walaupun asid amino ini tidak banyak terdapat dalam struktur sebahagian besar protein dalam tubuh manusia, kehadirannya mewakili sumbangan penting terhadap keupayaan penyerapan cahaya di Wilayah 280 nm kebanyakan protein.

Keperluan triptofan setiap hari berbeza dengan usia. Pada bayi antara 4 dan 6 bulan, keperluan purata adalah sekitar 17 mg per kilogram berat badan setiap hari; pada kanak-kanak dari 10 hingga 12 tahun adalah 3.3 mg per kilogram berat badan setiap hari dan pada orang dewasa ialah 3.5 mg per kilogram berat badan setiap hari.

Tryptophan diserap melalui usus dan merupakan asid amino ketogenik dan glukogenik pada masa yang sama.

Oleh kerana ia adalah prekursor serotonin, neurotransmitter yang penting, triptofan mesti sampai ke sistem saraf pusat (CNS) dan untuk ini ia mesti melintasi penghalang darah-otak, yang mana ada mekanisme pengangkutan aktif tertentu.

Struktur

Tryptophan mempunyai formula molekul C11H12N2O2 dan asid amino penting ini mempunyai rantai sisi aromatik.

Seperti semua asid amino, triptofan mempunyai atom karbon α yang melekat pada kumpulan amino (NH2), atom hidrogen (H), kumpulan karboksil (COOH) dan rantai sampingan (R) yang dibentuk oleh struktur heterosiklik, kumpulan indole.

Nama kimianya ialah asid propionik 2-amino-3-indolyl, ia mempunyai jisim molekul 204.23 g / mol. Kelarutannya pada 20 ° C ialah 1.06 g dalam 100 g air dan mempunyai ketumpatan 1.34 g / cm3.

ciri-ciri

Pada manusia, triptofan digunakan untuk sintesis protein dan sangat penting untuk pembentukan serotonin (5-hydroxytryptamine), vasokonstriktor yang kuat, perangsang pengecutan otot licin (terutama pada usus kecil) dan neurotransmitter yang mampu menjana rangsangan psikik, memerangi kemurungan dan mengawal kegelisahan.

Tryptophan adalah pendahulu dalam sintesis melatonin dan oleh itu mempunyai implikasi untuk kitaran tidur.

Asid amino tersebut digunakan sebagai prekursor dalam salah satu dari tiga jalan pembentukan kofaktor NAD, kofaktor yang sangat penting yang mengambil bahagian dalam pelbagai reaksi enzimatik yang berkaitan dengan kejadian pengurangan oksidasi.

Tryptophan dan beberapa pendahulunya digunakan untuk pembentukan hormon tumbuhan yang disebut auxin (indole-3-asid asetik). Auxins adalah hormon tumbuhan yang mengatur pertumbuhan, perkembangan, dan banyak fungsi fisiologi tumbuhan yang lain.

Biosintesis

Dalam organisma yang mampu mensintesisnya, rangka karbon triptofan berasal dari phosphoenolpyruvate dan eritrose-4-fosfat. Ini, pada gilirannya, terbentuk dari perantaraan kitaran Krebs: oxaloacetate.

Phosphoenolpyruvate dan eritrose-4-fosfat digunakan untuk sintesis chorismate dalam jalur enzimatik tujuh langkah. Phosphoenolpyruvate (PEP) adalah produk glikolisis dan eritrosa-4-fosfat dari laluan fosfat pentosa.

Bagaimana cara sintesis chorismate?

Langkah pertama dalam sintesis chorismate adalah pengikatan PEP dengan eritrose-4-fosfat untuk membentuk 2-keto-3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-fosfat (DAHP).

Tindak balas ini dikatalisis oleh enzim 2-keto-3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-fosfat synthase (DAHP synthase), yang dihambat oleh chorismate.

Tindak balas kedua melibatkan siklikasi DAHP oleh sintase dehidroquinat, enzim yang memerlukan kofaktor NAD, yang dikurangkan semasa tindak balas ini; hasilnya 5-dehydroquinate dihasilkan.

Langkah ketiga dalam laluan ini melibatkan penghapusan molekul air dari 5-dehydroquinate, reaksi yang dikatalisis oleh enzim dehidratase dehidratase, produk akhir yang sesuai dengan 5-dehydro shikimate.

Kumpulan keto molekul ini diturunkan menjadi kumpulan hidroksil dan, sebagai akibatnya, shikimate terbentuk. Enzim yang memangkinkan tindak balas ini adalah shikimate dehydrogenase yang bergantung pada NADPH.

Langkah kelima laluan melibatkan pembentukan shikimate 5-fosfat dan penggunaan molekul ATP oleh tindakan enzim yang dikenali sebagai shikimate kinase, yang bertanggungjawab untuk fosforilasi shikimate pada posisi 5.

Seterusnya, dari shikimate 5-fosfat dan dengan tindakan 3-enolpyruvyl shikimate-5-fosfat sintase, 3-enolpyruvyl shikimate 5-fosfat dihasilkan. Enzim yang disebutkan mendorong perpindahan kumpulan fosforil molekul kedua PEP oleh kumpulan hidroksil karbon di kedudukan 5 dari 5-fosfat shikimate.

Tindak balas ketujuh dan terakhir dikatalisis oleh chorismate synthase, yang menghilangkan fosfat dari 3-enolpyruvyl shikimate 5-fosfat dan mengubahnya menjadi chorismate.

Dalam kulat N. crassa, kompleks enzim multifungsi tunggal memangkinkan lima dari tujuh tindak balas di jalan ini, dan tiga enzim lain ditambahkan ke kompleks ini yang akhirnya menghasilkan triptofan.

Sintesis triptofan dalam bakteria

Di E. coli, transformasi chorismate menjadi tryptophan merangkumi lima langkah langkah enzimatik:

Pertama, enzim anthranilate synthase menukar chorismate menjadi anthranilate. Molekul glutamin mengambil bahagian dalam tindak balas ini, yang menyumbangkan kumpulan amino yang mengikat pada cincin triptofan indol dan diubah menjadi glutamat.

Langkah kedua dikatalisis oleh antranilat fosforibosil transferase. Dalam tindak balas ini, molekul pirofosfat dipindahkan dari 5-fosforibosil-1-pirofosfat (PRPP), metabolit yang kaya dengan tenaga, dan N- (5′-fosforibosil) -anthranilate terbentuk.

Reaksi ketiga dalam laluan sintesis triptofan ini melibatkan penyertaan enzim fosforibosil-anthranilate isomerase. Di sini cincin furan N- (5′-phosphoribosyl) -anthranilate terbuka dan 1- (o-carboxyphenylamino) -1-deoxyribulose 5-fosfat dibentuk oleh tautomerisasi.

Kemudian, indole-3-gliserol fosfat terbentuk, dalam tindak balas yang dikatalisis oleh sintase indol-3-gliserol fosfat, di mana molekul CO2 dan H2O dilepaskan dan 1- (o-karboksifenilina) -1- dikitar semula. deoxyribulose 5-fosfat.

Tindak balas terakhir dari jalan ini akhirnya membentuk triptofan apabila triptofan sintase mengkatalisis reaksi indole-3-gliserol fosfat dengan molekul PLP (pyridoxal fosfat) dan yang lain dari serin, melepaskan gliseraldehid 3-fosfat dan membentuk triptofan.

Kemerosotan

Pada mamalia, triptofan dipecah menjadi asetil-CoA di hati dalam jalur yang melibatkan dua belas langkah enzimatik: lapan untuk mencapai α-ketoadipate dan 4 lagi untuk menukar α-ketoadipate menjadi asetil koenzim A.

Urutan penurunan ke α-ketoadipate adalah:

Tryptophan → N-formyl quinurenine → Quinurenine → 3-hydroxy quinurenine → 3-hydroxy-anthranilate → ε-semialdehyde 2-amino-3-carboxy muconic → ε-semialdehyde α-amino muconic → 2-amino muconate → α-ketoadipate.

Enzim yang memangkin reaksi ini masing-masing adalah:

Tryptophan 2-3-dioxygenase, kinurenine formamidase, monooxygenase yang bergantung pada NADPH, kinureninase, 3-hydroxy-anthranilate oxygenase, decarboxylase, ε-semialdehyde yang bergantung pada NAD, α-aminonuconic dehydrogenase, dan α-amino muconate reductase Bergantung pada NADPH.

Setelah α-ketoadipate dihasilkan, glutaryl-CoA terbentuk oleh dekarboksilasi oksidatif. Ini, dengan ß-oksidasi, membentuk Glutaconyl-CoA yang kehilangan atom karbon dalam bentuk bikarbonat (HCO3-), memperoleh molekul air dan berakhir sebagai crotonyl-CoA.

Crotonyl-CoA, juga oleh ß-oksidasi, menghasilkan asetil-CoA. Asetil-CoA tersebut dapat mengikuti beberapa jalur, terutama glukoneogenesis, untuk membentuk glukosa, dan kitaran Krebs, untuk membentuk ATP, jika diperlukan.

Walau bagaimanapun, molekul ini juga dapat diarahkan ke arah pembentukan badan keton, yang akhirnya dapat digunakan sebagai sumber tenaga.

Makanan kaya dengan triptofan

Daging merah secara amnya, ayam dan ikan (terutama ikan berminyak seperti salmon dan tuna) sangat kaya dengan triptofan. Susu dan turunannya, telur, terutama kuning telur, juga merupakan makanan dengan kandungan triptofan yang banyak.

Makanan lain yang berfungsi sebagai sumber semula jadi asid amino ini adalah:

- Buah-buahan kering seperti kacang walnut, badam, pistachio dan kacang mete, antara lain.

- Bijirin beras.

- Biji-bijian kering seperti kacang, lentil, kacang buncis, kacang soya, quinoa, dll.

- Ragi bir dan kacang segar, pisang dan pisang, nanas atau nanas, alpukat, plum, selada air, brokoli, bayam dan coklat.

Kebaikan pengambilannya

Penggunaan triptofan sangat diperlukan untuk mensintesis semua protein yang memasukkannya ke dalam strukturnya dan melalui fungsinya yang berbeza memungkinkan untuk mengatur mood, kitaran tidur dan bangun dan pelbagai proses biokimia di mana NAD mengambil bahagian. .

Sebagai tambahan kepada kesan yang diketahui pada mood, serotonin (berasal dari triptofan) terlibat dalam pelbagai fungsi kognitif yang berkaitan dengan pembelajaran dan ingatan, yang oleh itu juga berkaitan dengan triptofan.

Ada data yang menunjukkan hubungan antara mood, serotonin, dan sumbu gastrointestinal-otak sebagai sistem pengaruh dua arah antara pusat emosi dan kognitif otak dan fungsi periferal saluran pencernaan.

Penggunaannya sebagai makanan tambahan untuk rawatan beberapa gangguan, terutama yang berkaitan dengan sistem saraf pusat, sangat kontroversial kerana pengangkutannya yang kompetitif dengan asid amino neutral yang lebih banyak menjadikannya sukar untuk mencapai peningkatan yang signifikan dan berterusan tryptophan selepas pemberian oral.

Walaupun terdapat kontroversi ini, penggunaannya dianggap sebagai bahan tambahan dalam:

- Rawatan sakit

- Gangguan tidur

- Rawatan kemurungan

- Rawatan mania

- mengurangkan selera makan

Gangguan kekurangan

Penghapusan atau kekurangan triptofan pusat dikaitkan dengan kemurungan, kegagalan perhatian, gangguan ingatan, gangguan tidur, dan kegelisahan.

Pada pesakit yang tertekan dan bunuh diri, terdapat perubahan dalam kepekatan triptofan dalam darah dan cairan serebrospinal. Juga, sebilangan pesakit dengan anoreksia nervosa menunjukkan kadar triptofan serum yang rendah.

Beberapa pesakit poliurik, yang kehilangan vitamin B6 dan zink, sering kali mengalami fobia dan kegelisahan dan bertambah baik dengan makanan tambahan yang kaya dengan triptofan.

Sindrom karsinoid dicirikan oleh adanya tumor usus kecil yang menyebabkan cirit-birit, penyakit vaskular dan bronkokonstriksi dan berkaitan dengan kekurangan niasin dan triptofan

Pellagra adalah keadaan patologi yang disertai dengan cirit-birit, demensia, dermatitis dan boleh menyebabkan kematian, ini juga dirawat dengan suplemen niasin dan triptofan.

Penyakit Hartnup ada kaitan antara lain dengan kekurangan metabolisme beberapa asid amino, termasuk triptofan.

Sekiranya terdapat kekurangan enzim tryptophan-2,3-monooxygenase, ini adalah penyakit keturunan resesif yang dicirikan oleh keterbelakangan mental dan gangguan kulit seperti pellagra.

Rujukan

1. Halvorsen, K., & Halvorsen, S. (1963). Penyakit Hartnup. Pediatrik, 31 (1), 29-38.
2. Hood, SD, Bell, CJ, Argyropoulos, SV, & Nutt, DJ (2016). Jangan panik. Panduan penipisan triptofan dengan provokasi kecemasan khusus gangguan. Jurnal Psikofarmakologi, 30 (11), 1137-1140.
3. Jenkins, TA, Nguyen, JC, Polglaze, KE, & Bertrand, PP (2016). Pengaruh triptofan dan serotonin pada mood dan kognisi dengan kemungkinan peranan paksi usus-otak. Nutrien, 8 (1), 56.
4. Kaye, WH, Barbarich, NC, Putnam, K., Gendall, KA, Fernstrom, J., Fernstrom, M., … & Kishore, A. (2003). Kesan anxiolytic penipisan triptofan akut pada anoreksia nervosa. Jurnal Gangguan Makan Antarabangsa, 33 (3), 257-267.
5. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, P., & Rodwell, V. (2009). Biokimia yang digambarkan oleh Harper. 28 (ms 588). New York: McGraw-Hill.
6. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.