Metabolismus aminokyselin

Metabolismus aminokyselinVladimíra Kvasnicová

Klasifikace proteinogenních AMKz hlediska jejich metabolismu

1) z hlediska biosyntézy v lidském těle neesenciální (syntetizují se)

esenciální (musíme je přijímat potravou)

2) z hlediska degradačních produktů glukogenní (z jejich uhlíkaté kostry může vznikat

Glc)

ketogenní (degradačním produktem je acetyl-CoA)

Esenciální aminokyseliny

1) rozvětvené: Val, Leu, Ile

2) aromatické: Phe (→ Tyr), Trp

3) bazické: His, Arg, Lys

4) obsahující síru: Met (→ Cys)

5) „zvláštní“: Thr

„10“

Esenciální aminokyseliny PVT TIM HALL

1) rozvětvené: Val, Leu, Ile

2) aromatické: Phe (→ Tyr), Trp

3) bazické: His, Arg, Lys

4) obsahující síru: Met (→ Cys)

5) „zvláštní“: Thr

Esenciální / podmíněně esenciální / neesenciální aminokyseliny

esenciální: Val, Leu, Ile, Thr, Phe, Trp, His, Arg, Lys, Met

neesenc.: Gly, Ala, Pro, Ser, Tyr, Asn, Gln, Asp, Glu, Cys

Esenciální / podmíněně esenciální / neesenciální aminokyseliny

esenciální: Val, Leu, Ile, Thr, Phe, Trp, His, Arg, Lys, Met

neesenc.: Gly, Ala, Pro, Ser, Tyr, Asn, Gln, Asp, Glu, Cys

AMK ~ organicky vázaný dusík

proteiny z potravy proteosyntéza

proteiny těla pool AMK syntéza N-sloučenin

biosyntéza de novodegradace (E, glc, tuk)

Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/nitrogen-metabolism.html (leden 2007)

Zabudování anorganického dusíku do org. molekul

v metabolismu člověka

Syntéza AMK v lidském těle- 5 substrátů -

1. oxalacetát → Asp, Asn

2. -ketoglutarát → Glu, Gln, Pro, (Arg)

3. pyruvát → Ala

4. 3-fosfoglycerát → Ser, Cys, Gly

5. Phe → Tyr

Syntéza AMK v lidském těle- typické reakce -

1. transaminace Pyr → Ala OA → Asp -ketoGlt → Glu

2. amidace Asp → Asn Glu → Gln

3. z jiných AMKPhe → Tyr Ser → Gly Glu → ProMet + Ser → Cys

Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/nitrogen-metabolism.html (leden 2007)

Transaminační reakceje vratná

enzymy: aminotransferázy koenzym: pyridoxalfosfát (derivát vitaminu B6)

Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

alaninaminotransferáza

(ALT = GPT)

aspartátaminotransferáza

(AST = GOT)

Aminotransferázy významné v klinice („transaminázy“)

Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

glutaminsyntetáza

„amidace“ glutamátu= postranní

karboxylová skupina Glu se mění na

amidovou skupinu

GLUTAMINje nejvýznamnější transportní formou aminodusíku v krvi

Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

Při syntézeASPARAGINu

je donorem –NH2

glutamin(nikoli amoniak jako při syntéze

Gln)

Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/amino-acid-metabolism.html (leden 2007)

Syntéza Tyr z Phe

Obrázek je převzat z http://www.biocarta.com/pathfiles/GlycinePathway.asp (leden 2007)

Syntéza serinu a glycinu

glykolýza

Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/amino-acid-metabolism.html (leden 2007)

Tvorba aktivovaného methioninu

= S-adenosylmethionin (SAM)

SAM je donorem –CH3 skupinyv methylačních reakcích

Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/amino-acid-metabolism.html (leden 2007)

Syntéza Cys z Met a Ser

Obrázek je převzat z http://www.biocarta.com/pathfiles/Cysteine2Pathway.asp (leden 2007)

Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/amino-acid-metabolism.html (leden 2007)

B12

Regenerace Met

(vitaminy: folát + B12)

Z některých aminokyselin vznikají další důležité látky:

1) Gln, Asp, Gly → puriny, pyrimidiny

2) Gly → porfyriny, kreatin (s Arg a Met)

3) Arg → NO

4) Cys → taurin

Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc.,

New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

Dekarboxylací AMK vznikají monoaminy

(= biogenní aminy)1) Tyr → katecholaminy (adrenalin, noradrenalin,

dopamin)

2) Trp → serotonin (= 5-hydroxytryptamin)

3) His → histamin4) Ser → etanolamin → cholin → acetylcholin5) Cys → cysteamin

Asp → -alanin

Glu → -aminobutyrát (GABA)

koenzym A

Rozhodněte se o pravdivosti tvrzení

a) valin patří mezi větvené aminokyseliny

b) serine obsahuje v postranním řetězci thiolovou skupinu

c) glutamát patří mezi esenciální aminokyseliny

d) tryptofan je prekurzor katecholaminů

Rozhodněte se o pravdivosti tvrzení

a) valin patří mezi větvené aminokyseliny

b) serine obsahuje v postranním řetězci thiolovou skupinu

c) glutamát patří mezi esenciální aminokyseliny

d) tryptofan je prekurzor katecholaminů

Odbourávání AMK

1) odstranění aminodusíku z molekuly AMK

2) detoxikace uvolněné aminoskupiny

3) metabolismus uhlíkaté kostry AMK

7 produktů

7 degradačních produktů AMK1. pyruvát Gly, Ala, Ser, Thr, Cys, Trp

2. oxalacetát Asp, Asn

3. -ketoglutarát Glu, Gln, Pro, Arg, His

4. sukcinyl-CoA Val, Ile, Met, Thr

5. fumarát Phe, Tyr

6. acetyl-CoA Ile

7. acetoacetyl-CoA Lys, Leu, Phe, Tyr, Trp

glukogenní AMKketogenní AMK

Obrázek je převzat z http://www.biocarta.com/pathfiles/glucogenicPathway.asp (leden 2007)

Vstup uhlíkaté kostry AMK do citrátového cyklu

Obrázek je převzat z http://www.biocarta.com/pathfiles/asparaginePathway.asp (leden 2007)

Příklad odbourávání AMK na meziprodukty CC

Osud aminodusíku aminokyselina) extrahepatálně

transaminace (vzniká hlavně Ala a Glu + 2-oxokyseliny)

deaminace (reaguje málo AMK: Ser,Thr,His; uvolní se NH3)

amidace Glu + NH3 → Gln (spotřeba ATP)

b) v játrech

viz. a)

oxidační deaminace Glu (vzniká -ketoGlt + NH3)enzym: glutamátdehydrogenáza (GMD)

Glutamin je hlavní transportní formou aminodusíku

Obrázek je převzat z http://www.sbuniv.edu/~ggray/CHE3364/b1c25out.html (prosinec 2006)

Transport aminodusíkupři odbourávání

svalových proteinů

Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th

ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

vylučované produkty

Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

játra

svaly

Glukózo-alaninový cyklus

Obrázek je převzat z http://courses.cm.utexas.edu/archive/Spring2002/CH339K/Robertus/overheads-3/ch18_ammonia-transport.jpg

(leden 2007)

Metabolismus aminodusíku

většina tkání játra svaly

Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/nitrogen-metabolism.html (leden 2007)

GLUTAMÁTDEHYDROGENÁZAodstraňuje v játrech aminoskupinu z uhlíkaté

kostry Glu

1. –NH2 sk. byla z AMK přenesena transaminací → glutamát2. oxidační deaminací glutamátu se –NH2 uvolní jako amoniak

Transport a detoxikace aminodusíku- SOUHRN -

• aminotransferázy → glutamát nebo alanin

• glutaminsyntetáza → glutamin

• glutamináza → glutamát + NH4+

• glutamátdehydrogenáza → 2-oxoglutarát + NH4+

• játra: močovinový cyklus → močovina

• ledviny: glutamináza → glutamát + NH4+

→ moč

Z uhlíkaté kostry těchto aminokyselin mohou vznikat

následující produkty:a) aspartát → oxalacetát

b) lyzin → glukóza

c) alanin → zásobní tuk

d) glutamin → -ketoglutarát

Z uhlíkaté kostry těchto aminokyselin mohou vznikat

následující produkty:a) aspartát → oxalacetát

b) lyzin → glukóza

c) alanin → zásobní tuk

d) glutamin → -ketoglutarát

Aminodusík, uvolněný z uhlíkaté kostry AMK, je transportován krví

jako

a) NH4+

b) alanin

c) glutamin

d) urea

Aminodusík, uvolněný z uhlíkaté kostry

AMK, je transportován krví jako

a) NH4+

b) alanin

c) glutamin

d) urea

Aminodusík uvolněný z uhlíkaté kostry AMK je transportován krví

jako

a) NH4+ fyziologicky do 35 µmol/l (NH3 + H + NH4

+)

b) alanin vzniká transaminační reakcí z pyruvátu

c) glutamin nejvýznamnější transportní forma –NH2 v krvi

d) urea je odpadním produktem aminodusíku (játra → ledviny → moč)

Močovinový (ornithinový) cyklus

• detoxikační mtb dráha (NH3 je toxický pro mozek)

• probíhá pouze v játrech• lokalizován v mitochondrii /cytoplazmě• karbamoylfosfát syntetáza I (=

mitochondriální)

• okyseluje organismus (spotřeba HCO3-)

• energeticky náročný (spotřeba ATP)

• propojen s citrátovým cyklem přes fumarát

• močovina je odpadní produkt (→ moč)

Obrázek je převzat z http://www.biocarta.com/pathfiles/ureacyclePathway.asp (leden 2007)

Detoxikace amoniaku v játrech

Obrázek je převzat z http://courses.cm.utexas.edu/archive/Spring2002/CH339K/Robertus/overheads-3/ch18_TCA-Urea_link.jpg

(leden 2007)

Propojení močovinového a citrátového

cyklu

regulační enzym aktivace inhibice

karbamoylfosfátsyntetáza I(= mitochondriální)

N-acetylglutamát

N-acetylglutamátsyntetáza

arginin

Regulace močovinového cyklualosterická regulace + indukce enzymů vlivem

vysokoproteinové diety nebo metabolických změn při hladovění

Syntéza močoviny je inhibována při acidóze– šetří se HCO3

-

Při detoxikaci amoniaku v lidském těle se uplatňuje

a) močovinový cyklus probíhající pouze v játrech

b) štěpení glutaminu v játrech a ledvinách

c) ATP jako zdroj energie

d) vznik ornithinu z citrulinu a karbamoylfosfátu

Při detoxikaci amoniaku v lidském těle se uplatňuje

a) močovinový cyklus probíhající pouze v játrech

b) štěpení glutaminu v játrech a ledvinách

c) ATP jako zdroj energie

d) vznik ornithinu z citrulinu a karbamoylfosfátu