לדלג לתוכן

היסטידין

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
היסטידין
שם באנגלית Histidine
סימון ארוך His
סימון קצר H
נוסחה כימית C6H9N3O2
משקל מולקולרי 155 גרם למול
נקודה איזואלקטרית 7.6
pKa קרבוקסיל 1.82
pKa אמין 9.17
pKa שייר 6.00
נוסחה קווית של היסטידין
נוסחה קווית של היסטידין
נוסחה מלאה של היסטידין
נוסחה מלאה של היסטידין
מספר CAS 71-00-1 עריכת הנתון בוויקינתונים
לעריכה בוויקינתונים שמשמש מקור לחלק מהמידע בתבנית

היסטידין (Histidine) היא אחת מ-20 חומצות האמינו הסטנדרטיות בטבע. תאי גוף האדם אינם מסוגלים לסנתז היסטידין ולכן היא מהווה חומצת אמינו חיונית, אותה מוכרח האדם לצרוך דרך המזון, דוגמת גרעיני חמניות, עדשים, בוטנים וכדומה. הקצובה היומית המומלצת לפי האקדמיה הלאומית לרפואה היא 14 מ"ג היסטדין לכל ק"ג משקל גוף.[1] היסטידין או היסטידין[2] (סמל His או H)[3] היא חומצת אמינו חיונית המשמשת לביוסינתזה של חלבונים. היא מכילה קבוצת α-אמינו (הנמצאת בצורה פרוטונית של +NH3 בתנאים ביולוגיים), קבוצת חומצה קרבוקסילית (הנמצאת בצורה הדה-פרוטונית של –COO⁻ בתנאים ביולוגיים), ושרשרת צד של אימידאזול (העוברת פרוטונציה חלקית), ולכן היא מסווגת כחומצת אמינו טעונה חיובית ב-pH פיזיולוגי. בתחילה סברו כי היא חיונית רק לתינוקות, אך מחקרים ארוכי טווח הראו כי היא חיונית גם למבוגרים.[4] היא מקודדת על ידי הקודונים CAU ו-CAC.

היסטידין בודד לראשונה בשנת 1896 על ידי אלברכט קוסל וסוון גוסטב הדין.[5] השם נגזר מגילויה ברקמות, מהמילה היוונית ἱστός histós שפירושה "רקמה".[6] [ אימות נכשל ] היא משמשת גם כחומר מקדים (פרקורסר) להיסטמין, חומר חשוב בתהליכי דלקת ובתגובות חיסוניות. הרדיקל האצילי שלה נקרא היסטידיל.

תכונות שרשרת הצד של אימידאזול

[עריכת קוד מקור | עריכה]

השייר של היסטידין מורכב מקבוצת מתילן (CH2) הקשורה לקבוצת אימידאזול (טבעת המכילה שני אטומי חנקן, C3H4N2). ב-pH נייטרלי או פיזיולוגי, שרשרת הצד האימידזולית היא נייטרלית. לשרשרת הצד של האיממידזולית בהיסטידין ערך pKa של כ-6.0. לכן, מתחת ל-pH 6, טבעת האימידאזול ברובה נושאת מטען חיובי של +1. טבעת האימידאזוליום המתקבלת מכילה שני קשרי NH ונושאת מטען חיובי. המטען החיובי מתחלק באופן שווה בין שני אטומי החנקן וניתן לייצגו באמצעות שני מבני. רזוננס שקולים בחשיבותם. לעיתים, משתמשים בסימון Hip לצורה זו במקום הסימון הרגיל.[7][8][9] מעל pH 6, אחד משני הפרוטונים אובד. הפרוטון הנותר של טבעת האימידאזול יכול להימצא על כל אחד משני אטומי החנקן, וכך נוצרים טאוטומרים הידועים כ-N3-H או N1-H. בטאוטומר N1-H, קבוצת NH קרובה יותר לשלד. טאוטומרים נייטרליים אלה, המכונים גם Nε (או Nτ, כאשר tau פירושו tele - רחוק) ו-Nδ (או Nπ, כאשר pi פירושו pros - קרוב), מכונים לעיתים בסמלים Hie ו-Hid, בהתאמה.[10][7][8][9] טבעת האימידאזול/אימידאזוליום של היסטידין היא ארומטית בכל ערכי ה-pH.[11] בתנאים מסוימים, כל שלוש הקבוצות שיכולות להתיינן בהיסטידין עשויות להיות טעונות וכך נוצר הקטיון ההיסטידיניום.[12]

תכונות החומצה-בסיס של שרשרת הצד האימידאזול רלוונטיות למנגנון הקטליטי של אנזימים רבים.[13] בטריאדות קטליטיות, החנקן הבסיסי של היסטידין מוציא פרוטון מסרין, תראונין או ציסטאין כדי להפעילם כנוקלאופילים. ב"מעבורת פרוטונים" של היסטידין, היסטידין משמש להסעה מהירה של פרוטונים. הוא עושה זאת על ידי קבלת פרוטון באמצעות החנקן הבסיסי שלו כדי ליצור תוצר ביניים בעל מטען חיובי ולאחר מכן משתמש במולקולה אחרת, למשל בופר, כדי לסלק את הפרוטון מהחנקן החומצי שלו. באנדראזות פחמתיות (אנזימים קרבוניק אנהידראז) מנגנון. של מעבורת פרוטונים באמצצעות היסטידין מאפשר העברה מהירה של פרוטונים ממולקולת מים הקשורה לאבץ וכך מתחדשת במהירות את הצורה הפעילה של האנזים. בסלילים E ו-F של המוגלובין, היסטידין משפיע על הקישור של די-חמצן וכן של פחמן חד-חמצני. אינטראקציה זו מגבירה את הזיקה של Fe(II) ל-O2 אך מחלישה את הקישור של CO, אשר נקשר חזק רק פי 200, בהשוואה לקישור חזק יותר פי 20,000 בהם חופשי.

קבוצת ההם הקשורה להיסטידין של סוקצינט דהידרוגנאז, נושאת אלקטרונים בשרשרת העברת האלקטרונים המיטוכונדריאלית. הכדור הגדול והשקוף למחצה מציין את מיקום יון הברזל. מתוך PDB : 1YQ3
אתר הטריקופר המצוי בלקאזות רבות. שימו לב שכל מרכז נחושת קשור לשרשראות הצד של אימידאזול של היסטידין (קוד צבע: נחושת היא חומה, חנקן הוא כחול).

השייר של היסטידין מורכב מקבוצת מתילן (CH2) הקשורה לקבוצת אימידאזול (טבעת המכילה שני אטומי חנקן, C3H4N2). אחד מאטומי החנקן של טבעת האימידאזול נוטה לקלוט יון מימן ולהפוך ליון בעל מטען חשמלי חיובי; מכאן שהיסטידין היא אחת משלוש חומצות האמינו הבסיסיות (בסיס מוגדר כתרכובת הנוטה לקלוט יוני מימן).

לעומת זאת, אטום החנקן השני בטבעת האימידאזול, אשר קשור לאטום מימן, נוטה דווקא למסור אותו לתרכובות אחרות, ולפיכך הוא חומצי. היסטידין היא חומצת האמינו היחידה המראה תכונות של חומציות ובסיסיות כאחד. ה-pKa שלה (מדד החומציות) הוא 6, קרוב מאוד לערך הנייטרלי (7), המהווה "גבול" בין חומצות ובסיסים (למרות זאת, היסטידין תמיד מסווגת כחומצת אמינו בסיסית, לצד ליזין וארגינין).

המטען החשמלי המשתנה של היסטידין (1 - כחומצה ו-1+ כבסיס) ותזוזתה בין חומציות ובסיסיות מתבטאות בתפקידיה ובמיקומיה המיוחדים בחלבונים ובאנזימים. היסטידין מסוגלת לשמש כ"מוביל פרוטונים"; אטום החנקן הבסיסי שלה נוטל פרוטון (כלומר, יון מימן) ממולקולה כלשהי ומעבירו לאטום החנקן החומצי, אשר מיד מוסר אותו למולקולה אחרת. תכונה זו ממקמת את היסטידין באתר הפעיל של אנזימים רבים.

כשנוטלים את קבוצת הקרבוקסיל מהיסטידין מתקבל היסטמין, חומר איתות חשוב במערכת החיסון. תגובה זו מזורזת על ידי האנזים היסטידין דקרבוקסילאז.

חשיבות תזונתית לאדם: היסטדין חשוב לילדים בשלב בניית מערכות העצבים היות שהוא שותף בבניית המיאלין.

Histidine-spin.gif

קישורים חיצוניים

[עריכת קוד מקור | עריכה]
ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא היסטידין בוויקישיתוף
  • היסטידין, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)

הערות שוליים

[עריכת קוד מקור | עריכה]
  1. ↑ Read "Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids" at NAP.edu. (באנגלית)
  2. ↑ "Histidine". Dictionary.com.
  3. ↑ "Nomenclature and Symbolism for Amino Acids and Peptides". IUPAC-IUB Joint Commission on Biochemical Nomenclature. 1983. אורכב מ-המקור ב-9 באוקטובר 2008.
  4. ↑ Kopple, Joel D; Swendseid, Marian E (1975). "Evidence that histidine is an essential amino acid in normal and chronically uremic man". Journal of Clinical Investigation. 55 (5): 881–91. doi:10.1172/JCI108016. PMC 301830. PMID 1123426.
  5. ↑ Vickery, Hubert Bradford; Leavenworth, Charles S. (1928-08-01). "On the Separation of Histidine and Arginine" (PDF). Journal of Biological Chemistry (באנגלית). 78 (3): 627–635. doi:10.1016/S0021-9258(18)83967-9. ISSN 0021-9258.
  6. ↑ "Nomenclature and Symbolism for Amino Acids and Peptides". IUPAC-IUB Joint Commission on Biochemical Nomenclature. 1983. אורכב מ-המקור ב-9 באוקטובר 2008.
  7. 1 2 Kim, Meekyum Olivia; Nichols, Sara E.; Wang, Yi; McCammon, J. Andrew (במרץ 2013). "Effects of histidine protonation and rotameric states on virtual screening of M. tuberculosis RmlC". Journal of Computer-Aided Molecular Design (באנגלית). 27 (3): 235–246. Bibcode:2013JCAMD..27..235K. doi:10.1007/s10822-013-9643-9. ISSN 0920-654X. PMC 3639364. PMID 23579613.
  8. 1 2 "AMBER Histidine residues". ambermd.org.
  9. 1 2 Dokainish, Hisham M.; Kitao, Akio (2016-08-05). "Computational Assignment of the Histidine Protonation State in (6-4) Photolyase Enzyme and Its Effect on the Protonation Step". ACS Catalysis (באנגלית). 6 (8): 5500–5507. doi:10.1021/acscatal.6b01094. ISSN 2155-5435.
  10. ↑ "pros". IUPAC Compendium of Chemical Terminology (באנגלית) (5th ed.). International Union of Pure and Applied Chemistry. 2025. doi:10.1351/goldbook.P04890.
  11. ↑ Mrozek, Agnieszka; Karolak-Wojciechowska, Janina; Kieć-Kononowicz, Katarzyna (2003). "Five-membered heterocycles. Part III. Aromaticity of 1,3-imidazole in 5+n hetero-bicyclic molecules". Journal of Molecular Structure. 655 (3): 397–403. Bibcode:2003JMoSt.655..397M. doi:10.1016/S0022-2860(03)00282-5.
  12. ↑ Novikov, Anton P.; Safonov, Alexey V.; German, Konstantin E.; Grigoriev, Mikhail S. (2023-12-01). "What kind of interactions we may get moving from zwitter to "dritter" ions: C–O⋯Re(O4) and Re–O⋯Re(O4) anion⋯anion interactions make structural difference between L-histidinium perrhenate and pertechnetate". CrystEngComm (באנגלית). 26 (1): 61–69. Bibcode:2023CEG....26...61N. doi:10.1039/D3CE01164J. ISSN 1466-8033.
  13. ↑ Ingle, Robert A. (2011). "Histidine Biosynthesis". The Arabidopsis Book. 9. doi:10.1199/tab.0141. PMC 3266711. PMID 22303266.
ערך זה הוא קצרמר בנושא כימיה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.
אוחזר מתוך "https://he.wikipedia.org/w/index.php?title=היסטידין&oldid=43685465"