Protein Metabolizması DI 2008-2009

Aminoasit ve Proteinlerin Yapımı ve Yıkımı

Dr. Akın YeşilkayaDönem I

2007-2008 Eğitim Dönemi

Öğrenim Hedefleri Aminoasit metabolizmasının

gözden geçirilmesi Aminoasitlerin yıkımı

Amino grubunun uzaklaştırılması Üre döngüsü

Aminoasitlerin sentezitartışılacaktır.

Amaç Aminoasit yıkımı

Amonyak metabolizması Üre döngüsü Karbon iskeletinin yıkımı

Önemli bazı aminoasitlerin yıkımı

Aminoasitlerin biyosentezi Essansiyel ve Nonessansiyel

aminoasitlerin sentezi

Kaynaklar: Renkli Biyokimya Atlası; J.

Koolman, KH Röhm, Nobel Kitabevi Harper’ın Biyokimyası (Harper’s

Biochemistry) Biochemistry, L. Stryer Biochemistry, Lehninger

C O H N

Temel Atomlar

Nitrojen (Azot) Aminoasit Nükleotid Kreatinin Porfirinler Bazı hormonlar Koenzimler Nörotransmitterl

er

Nonproteinik nitrojen bileşikler

(NPN)

Azot DöngüsüAtm osferik

N 2

Nitro jen fikse ed ic ibakteri

Am onyak

Nitratlar, n itrit ler

Bitkiler

Am inoasitler

Hay v an lar

D en itrifiy e ed ic ibakteriler

N itrifiy e ed ic ibakteriler

Üreotelik Canlı

Azot döngüsü

Amonyak

NH4+

N2

NitratNO3

-

NitritNO2

-

Aminoasitler Nükleotidler,

Amino şekerler,

Koenzimler,Porfirin

bileşikler

Mikroorganizma ve hayvanlar

tarafından degradasyon

Bitki ve mikroorganizma

da sentez

Nitrifikasyontoprak bakterileri(Örn. Nitrobacter)

Bazı anaerobik bakteriler ve bir

çok bitki tarafından redüksiyon

Nitrifikasyontoprak bakterileri

(Örn. Nitrosomonas)

DenitrifikasyonNitrojen

fiksasyonu

(Örn. Klebsiella,

Azotobacter, Rhizobium)

Lehninger Principle of Biochemistry, 2000

Lehninger Principle of Biochemistry, 2000

Rhizobium

Bezelye kök nodül kesiti

Simbiyotik nitrojen fikse edici bakteri (bakteroid)

Peribakteroid membran

H C COO-

NH3+

CH

CH3 CH3

H C COO-

NH3+

CH2

CH

CH3CH3

H C COO-

NH3+

CH

CH3 CH3

CH3

H C COO-

NH3+

H

H C COO-

NH3+

CH3

H C COO-

NH3+

CH2

OH

H C COO-

NH3+

CHOH

CH3

H C COO-

NH3+

CH2

SH

H C COO-

NH3+

CH2

CH2 S CH3

H C COO-

NH3+

CH2

CO O-

H C COO-

NH3+

CH2

C

O O-

CH2

H C COO-

NH3+

CH2

C

O NH2

H C COO-

NH3+

CH2

C

O NH2

CH2

H C COO-

NH3+

CH2

CH2

CH2

NH

C NH2+

NH2

H C COO-

NH3+

CH2

CH2

CH2

CH2

NH3+

NH N

CH2

CH

COO-

NH3+

CH2

CH

COO-

NH3+

CH2

CH

COO-

NH3+

OH

COO-

NH3+NH

CH2

CH

NH2

+ COO-

Glisin Alanin Valin Lösin Ýzolösin

Serin Treonin Sistein Metiyonin

Aspartat Glutamat Asparagin Glutamin

Arginin Lizin

Histidin Fenilalanin Tirozin

Triptofan

Prolin

20 Temel Aminoasit

CH CO

O

R

NH3

+

Vücüt Proteinleri

Aminoasitler

Diyet Proteinleri

GlikolizKrebs Döngüsü

CO2

Glukoz Ketonlar

NH3Üre

Aminoasitlerin Katabolizması Amino grubunun

uzaklaştırılması Karbon iskeletinin

metabolik ara ürünlere dönüştürülmesi

CH

CO

O

R

NH3

+

Vü c ü t P r o te in ler i

A m in o a s itle r

D iy et P r o te in ler i

G lik o lizKr eb s D ö n g ü s ü

C O 2

G lu k o z Keto n lar

N H 3Ü r e

Aminoasit Katabolizması

Amino grubunun uzaklaştırlması

• Transaminasyon• Deaminasyon (Oksidatif) • Amonyağın taşınması • Üre döngüsü reaksiyonları

Aminoasit Katabolizması

5-7 g/gün aminoasit nitrojeni

atılır.

-Aminoasit

-Ketoglutarat Glutamat

-Ketoglutarat NH3

CO2

ÜreÜre döngüsü

Oksidatif DeaminasyonTransaminasyon

Transaminasyon

Alanin(-Aminoasit)

Piruvat(-Ketoasit)

Glutamat(-Aminoasit)

-Ketoglutarat(-ketoasit)

B6

Lizin, treonin, prolin ve hidroksiprolin transaminasyona uğrayamaz.

C

C

CH2

CH2

C

NH2

O

OO

O

H

Glutamat

Üre

Glutamat Dehidrojenaz

C

C

CH2

CH2

C

O

O

OO

O

-Ketoglutarat

NAD(P)+ NAD(P)H + H+

- GTP veya ATP+GDP veya ADP

Oksidatif Deaminasyon: Glutamat Dehidrojenaz

mNH3

Mitokondriyal

Amonyağın kaynakları

Dokular Barsak bakterileri Diyetsel protein GİS’de bulunan üre

Amonyak Taşınması

CH2

CNH2

CH2

CHNH3

+

C

O

O

O

CH2

CO

CH2

CHNH3

+

C

O

O

O

NH4

+H2O

Glutamin Sentetaz

GlutaminGlutamat

MgATP MgADP + Pi

Amonyak Taşınması

CH2

CNH2

CH2

CHNH3

+

C

O

O

O

CH2

CO

CH2

CHNH3

+

C

O

O

O

NH4

+H2O

Glutaminaz

Glutamin Glutamat

Amonyak Taşınması

NH4

+

NH4+ + MgATP MgADP + Pi

Glutamin

H2O

Glutaminaz

Glutamin sentetaz

Glutamat

Aminoasit

Transaminasyon-Ketoasit

-Ketoasit

Amonyak Taşınması Ekstrahepatik dokularda amonyak

uzaklaştırılması glutamin ile olmaktadır.

Karaciğere taşınan glutamin burada üreye çevrilerek dışa atılır.

Kaslarda oluşan amonyum iyonları alanin üzerinden karaciğere taşınır.

Glukoz-Alanin Döngüsü

G lu k o z

P ir u v a t

Alan in

N H 3

Am in o as it

T r an s am in as y o n

G lu k o z

P ir u v a t

Alan in

NH 3

Ü re

K a ra c iğ e r

K a s

G lu k o z

Alan in

K A N

T r an s am in as y o n

Üre

Ortalama günde 10-25 g üre sentezlenir.

Sentezlenen ürenin % 95’i böbrekler, % 5’i feçes ile dışarı atılır.

Üre karaciğer tarafından sentezlenir, kana verilir ve böbrekler ile atılır.

Üre Döngüsü 1. Reaksiyon

NH2 C O P O

O

O

O

CO2 + NH4+

Karbamil fosfat

2 Mg ATP

2 Mg ADP + Pi

Karbamil fosfatsentetaz I

Mitokondriyal

2. ReaksiyonNH2 C O P O

O

O

O

CH2 NH3

+

CH2

CH2

C NH3

+

CO O

H

CH2 NH2

+

CH2

CH2

C NH3

+

CO O

C

NH2

O

H

Pi Ornitintranskarbomilaz

L-Ornitin

L-Sitrulin

Karbamil fosfat

Mitokondriyal

CH2 NH2

+

CH2

CH2

C NH3

+

CO O

C

NH2

O

H

CH2 NH

CH2

CH2

C NH3

+

CO O

C

NH

H

NH

CH

C

O

O

CH2

C

O

O

CH

C

O

O

CH2

C

O

O

NH3

+ MgATP

AMP + MgPPi

L-Aspartat Arjininosüksinat

Arjininosüksinik asitsentetaz

L-Sitrulin Sitoplazmik

3. Reaksiyon

4. Reaksiyon

CH2 NH

CH2

CH2

C NH3

+

CO O

C

NH

H

NH

CH

C

O

O

CH2

C

O

O

CH2 NH

CH2

CH2

C NH3

+

CO O

C

NH

H

NH2

CH

C

O

O

CH

C

O

O

Arjininosüksinat

Fumerat

Arjininosüksinaz

L-Arjinin

Sitoplazmik

5. Reaksiyon

CH2 NH3

+

CH2

CH2

C NH3

+

CO O

HCH2 NH

CH2

CH2

C NH3

+

CO O

C

NH

H

NH2

C

NH2

NH2

O

H2OÜRE

Arjinaz

L-Arjinin

L-Ornitin

Sitoplazmik

NH2 C O P O

O

O

OC

NH2

NH2

O

CO2 + NH4

H2O

ÜRE

Pi

Ornitintranskarbomilaz

MgATP

AMP + MgPPi

L-Aspartat

Arjininosüksinat

FumeratArjininosüksinik asitsentetaz

Arjininosüksinaz

Arjinaz

L-Arjinin

L-Ornitin

L-Sitrulin

Karbamil fosfat

2 Mg ATP

2 Mg ADP + Pi

Karbamil fosfatSentetaz I

MİTOKONDRİ

SİTOZOL

Üre Döngüsnün Kontrolü N-Asetil Glutamat, allosterik olarak

Karbomil fosfat sentetaz I’i aktive eder.

Yemek sonrası glutamat ve dolayısıyla N-asetil glutamat miktarı artacaktır

Asetil CoA + Glutamat N-Asetil-glutamat

Arjininosüksinat

Arjinin

Üre

Ornitin Sitrülin

CO2

Fumarat

Aspartat

NH4++

MalatTCA

döngüsü

Üredöngüsü Sitrülin

Ornitin

Okzaloasetat

OkzaloasetatAspartat

Sitrat

Asetil CoA

Fumarat

Malat

Glutamat

Mitokondri

Sitoplazma

Piruvat

Aspartat-Arjininosüksinik asitDöngüsü

Diyet Proteinleri

Aminoasitler İntrasellüler proteinler

NH4+ Karbon iskeleti

-Ketoasitler

CO2 + H2O +

ATPOkzaloasetat

Arjininosüksinat

Arjinin

Üre

Ornitin

Sitrülin

CO2

Amin grubu içerenbileşiklerin sentezi;katekolaminler, hem,poliaminler, porfirinlervs. (Nonproteiniknitrojen bileşikleri)

Fumerat

Aspartat

NH4++

Malat

TCAdöngüsü

Üredöngüsü

Aspartat-Arjininosüksinik asitDöngüsü

D iy e t Pro te in le ri

A m in o a s it le r

Piru v a t

G lu k o z

L a k ta t

Trig lis e rid

K o le s te ro l

A s e t il C o AD o k u Pro te in i

Ü re

H + + e -

C O 2

A TP

A m in o a s ith a v u zu

K e to n C is im le ri

K re bsD ö n g ü s ü

Ele k tro nTra n s po rt

Zin ciri

A TP

-Ketoglutarat

Süksinil CoA

Fumarat

Okzaloasetat

Sitrat

Asetil CoA

Glutamat

Aspartat

Piruvat

Sitrik AsitDöngüsü(TCA)

Glukoz

Malat

Fosfoenol piruvat

Okzaloasetat

Malat

Aminoasitlerin Metabolizmanın Amfibolik Ara Maddelerine Çevrilişi Okzaloasetat oluşturanlar -Ketoglutarat oluşturanlar Piruvat oluşturanlar Fumarat oluşturanlar Asetil CoA oluşturanlar Süksinil CoA oluşturanlar

-Ketoglutarat

Süksinil CoA

Fumarat

Okzaloasetat

Sitrat

Asetil CoA

Glutamat

Aspartat

Piruvat

Sitrik AsitDöngüsü

(TCA)

Glukoz

Malat

Fosfoenol piruvat

Okzaloasetat

Malat

Aminoasitlerin Metabolizmanın Amfibolik Ara Maddelerine Çevrilişi

Glikojenik aminoasitler Ketojenik aminoasitler Glikoketojenik aminoasitler

Glikojenik Aminoasitler

Piruvat (3C) oluşturanlar

Fumarat (4C) oluşturanlar

Süksinil CoA (4C) oluşturanlar

Okzaloasetat (4C) oluşturanlar

-Ketoglutarat (5C) oluşturanlar

GlisinAlaninSerinSisteinTriptofanTreonin

FenilalaninTirozin

ValinİzolösinMetiyonin

AsparajinAspartat

GlutamatGlutaminProlinArjininHistidin

Ketojenik Aminoasitler

Asetil CoA (2C) oluşturanlarİzolösinFenilalaninTirozinTriptofanLizin Lözin

Piruvat oluşturan aminoasitler Potansiyel Ketojeniktir

İzolösin, Fenilalanin, Tirozin ve Triptofana dönüşen

aminoasitler glikoketojenikdir.

-Ketoglutarat

Süksinil CoA

Fumarat

Okzaloasetat

SitratAsetil CoA

Glutamat

Aspartat

Piruvat

Sitrik AsitDöngüsü

(TCA)

Aminoasitlerin Metabolizmanın Amfibolik Ara Maddelerine Çevrilişi

Okzaloasetat oluşturanlar Asparajin Aspartat

-Ketoglutarat

Süksinil CoA

Fumarat

Okzaloasetat

SitratAsetil CoA

Glutamat

Aspartat

Piruvat

Sitrik AsitDöngüsü

(TCA)

Okzaloasetat oluşturan aminoasitler

CONH2

CH2

CH

C

NH2

O OH

COOH

CH2

CH

C

NH2

O OH

COOH

CH2

C

C

O

O OH

NH3H2O -KG Glutamat

Asparajinaz Transaminaz

L-Asparajin L-Aspartat Okzaloasetat

-Ketoglutarat oluşturan aminoasitler

Glutamat

Glutamin

Prolin

Arjinin

Histidin

-Ketoglutarat

Süksinil CoA

Fumarat

Okzaloasetat

SitratAsetil CoA

Glutamat

Aspartat

Piruvat

Sitrik AsitDöngüsü

(TCA)

CH2

CNH2

CH2

CHNH3

+

C

O

O

O

CH2

CO

CH2

CHNH3

+

C

O

O

O

NH4

+CH2

CO

CH2

CO

C

O

O

O

H2O

Glutaminaz

Glutamin Glutamat -Ketoglutarat

Piruvat

Transaminaz

Alanin

-Ketoglutarat oluşturan aminoasitler

Glutamat ve glutamin, asparajin ve aspartat gibi katabolize edilir.

-Ketoglutarat oluşturan aminoasitler

Prolin Su ilavesi ile glutamat -semialdehit

denilen bir dihidroprolin’e okside olur. Bu da glutamata okside olduktan

sonra -ketoglutaratta transamine olur.

Prolin

Prolinoksidaz

NAD+

NADH + H+

Pirolin5-karboksilat

Nonenzimik

H2O

L-Glutamat semialdehit

Glutamat

Piruvat

Alanin

-Ketoglutarat

Glutamat semialdehitdehidrojenaz

NAD+

NADH + H+

Transaminaz

-Ketoglutarat oluşturan aminoasitler

Arjinin Arjinin önce 2 azot atomunu

kaybetmesi gerekir. İlk önce guanidino grubunu kaybeder

ve ornitin meydana gelir. Ornitin de transamine olarak, prolinde

olduğu gibi glutamat -semialdehit oluşturur.

-Ketoglutarat oluşturan aminoasitler

H C COO-

NH3

+

CH2

CH2

CH2

NH

C NH2

+

NH2

H C COO-

NH3

+

CH2

CH2

CH2

NH3

+

C NH2

NH2

O

H C COO-

NH3

+

CH2

CH2

CH

OOH2

-Ketoglutarat Glutamat

Transaminaz

Üre

Arjinaz

Arjinin Ornitin Glutamat--semialdehit

NH4

+

Prolin

Prolinoksidaz

NAD+

NADH + H+

Pirolin5-karboksilat

Nonenzimik

H2O

L-Glutamat semialdehit

Glutamat

Piruvat

Alanin

-Ketoglutarat

Glutamat semialdehitdehidrojenaz

TransaminazOrnitin

Arjinaz

Arjinin

Üre

NAD+

NADH + H+

-KetoglutaratGlutamat

H2O

Transaminaz

GlutaminGlutaminaz

-Ketoglutarat oluşturan aminoasitler

NH+

NH

CH

2

CH

NH2

C

O

O

NH4

+

NH2

+NH

CH

CH

C

O

OO

C

NH2

CH C

H

CH

C

O

OO

O

HistidinN5-formiminoglutamat

(Figlu)

THF

Glutamat formiminotransferaz

L-Glutamat

N5-FormiminoTHF

PiruvatAlanin

-KetoglutaratTransaminaz

Piruvat Oluşturan Aminoasitler

Glisin Alanin Serin Sistein Triptofan Treonin

NH3

Treonin

Glisin

Serin

Piruvat

Asetil-CoA

L-Alanin

Sistein

Sistin

CO2

Piruvat Oluşturan Aminoasitler

Alanin ve Serin Alanin için transaminasyon

reaksiyonu gerekir. Serin için ise Serin dehidrataz

reaksiyonu kullanılır. Reaksiyon 2 basamaktan oluşur.

Büyük ihtimal ile bir iminoasit ara ürün olarak oluşabilir. Koenzim olarak piridoksal fosfata gereksinim vardır.

Piruvat Oluşturan Aminoasitler

Alanin ve Serin

Alanin Piruvat

-KG Glu

Transaminaz

NH3CH2

CH NH2

CO OH

OH

CH3

C

CO OH

OH2O

spontan

H2O

SerinDehidrataz

L-Serin Piruvat

Piruvat Oluşturan Aminoasitler

Sistein ve Sistin Sistin bir NADH’a bağımlı oksidoredüktaz

tarafından sisteine dönüştürülür.

CH

C

CH2

SH

NH3

+O

O

CH

C

CH2

S

NH3

+O

O

S

CH2

CH

C

O

ONH3

+

Sistein

NADH + H+ NAD+

Sistein redüktaz2

Sistin

Sistein

Transaminasyon H2S kaybı

Farklı basamaklarda meydana gelebilir.

NH3

CH2 SH

C O

CO OH

CH3

C O

CO OH

CH2 SO2H

CH NH2

CO OH

CH2 SO2H

C O

CO OH

CH2

C NH2

CO OH

CH3

C NH

CO OH

Sistein

Transaminaz

Tiolpiruvat(Merkaptopiruvat)

Transsülfüraz

Piruvat

-Ketoasit

-Aminoasit

L-Sisteinsülfonik asit

-Sülfinilpiruvat

Desülfinaz

(spontan)

Sistein Desülfhidraz

H2S

H2O

H2S

-KA

-AA

Transaminaz

NH3

CH3C OC

O OH

Sistein

Transaminaz

Piruvat

-Ketoasit

-Aminoasit

H2S

H2OH2S

-KA

-AA

Transaminaz

H2S

Piruvat Oluşturan Aminoasitler

Treonin ve Glisin Glisinin her iki karbon atomu, fakat treonin sadece

- ve karboksil atomları piruvat oluşturabilir. Treonin - ve - karbon atomları, doğrudan

doğruya asetil-CoA’ya çevrilebilen asetaldehit meydana getirir.

Karboksil ve - karbonları ise glisine sonra serin’e ve piruvat’a dönüşür. Yalnız glisin katabolizması için en önemli yıkım yolu glisin sentetaz kompleksi ile glisin’in CO2, NH4

+ ve 5,10-metilentetrahidrofolat şeklinde parçalanmasıdır.

CH

CNH3

+

CH OH

CH3

O

O

CH2

CNH3

+ O

OCH O

CH3

C O

CH3

O

C O

CH3

S

CoA

CH

CNH3

+ O

O

CH2

OH

NH4

+

C COO

O

CH3

NH4

+

Treonin

Asetaldehit

Aldehitdehidrojenaz

FAD

FADH2

Asetat

CoA-SH ATP

Mg2+

AMP + PPi

Asetil CoAsentetaz

Asetil CoA

Glisin

Serin hidroksimetilaz

L-Serin

Serin dehidrataz

PLP

Piruvat

Piruvat DehidrojenazCoA-SH

NAD+

NADH + H+

CO2

F5,10-THF

THF

H2O

THF

N5,N10-metilenTHF

+ CO2

NAD+ NADH + H+

Glisin sentaz

Treonin aldolaz

NH3

Treonin

Asetaldehit

Aldehitdehidrojenaz

FAD

FADH2

Asetat

CoA-SH ATP

Mg2+

AMP + PPi

Asetil CoAsentetaz

Asetil CoA

Glisin

Serin hidroksimetilaz

L-Serin

Serin dehidratazPLP

Piruvat

Piruvat Dehidrojenaz

CoA-SHNAD+

NADH + H+CO2

f5,10-THF

THF

H2O

Treonin aldolaz

Asetil CoA oluşturan Aminoasitler

Piruvattan asetil CoA oluştuğu için piruvata dönüşen tüm aminoasitler de bu gruba sokulurlar.

Yalnız bazı aminoasitler piruvat oluşturmadan doğrudan doğruya asetil CoA’ya dönüşürler.

Asetil CoA oluşturan Aminoasitler

İzolösin Fenilalanin Tirozin Triptofan Lizin Lözin

-Ketoglutarat

Süksinil CoA

Fumarat

Okzaloasetat

SitratAsetil CoA

Glutamat

Aspartat

Piruvat

Sitrik AsitDöngüsü

(TCA)

Asetil CoA oluşturan Aminoasitler

Fenilalanin ve Tirozin Fenilalanin’in tirozine dönüşme reaksiyonu geri

dönüşümlü değildir. Bu yüzden tirozin fenilalanine karşı besinsel ihtiyacını karşılayamaz.

Fenilalanin’in tirozine çevrilişi memeli karaciğerinde ve böbrekte bulunan görevli (miks fonksiyonlu) bir oksijenaz olan Fenilalanin hidroksilaz tarafından katalize olur.

Reaksiyon için gerekli olan indirgeyici güç doğrudan NADPH tarafından sağlanır.

Fenilalanin hidroksilaz reaksiyonu

N

N

NCH

CH2

NH

NH2

CH

CH

CH3

OH OHO

N

N

NCH

CH2

NH

NH2

CH

CH

CH3

OH OHOH H

CH

CH

CH

CH

OH

CH2

CH

COO-

NH3

+

CH

CHCH

CH

CH

CH2

CH

COO-

NH3

+

Dihidrobiopterin

Tetrahidrobiopterin Fenilalanin

Tirozin

Fenilalanin hidroksilaz

NADPH + H+

NADP+

Dihidrobiopterinredüktaz

O2

H2O

Tirozin Katabolizması

1. p-Hidroksipiruvat’a transaminasyon2. 3 Karbonlu yan zincirin oksidasyonu ve

homogentizat oluşturan dekarboksilasyonu 3. Homogentizat’ın maleilasetoasetat’a

oksidasyonu,4. Maleilasetoasetatın fumarilasetoasetat

izomerizasyonu,5. Fumarilasetoasetat’ın fumarat ve asetoasetata

hidrolizi.6. Asetoasetat, tiyolitik parçalanmaya uğrayarak

asetat ve asetil CoA oluşur.

CH

CH

CH

CH

OH

CH2

CH

COOH

NH2

CH

CH

CH

CH

OH

CH2

C COOH

O

CH

CH

CH

OHCH2

OH

COOH

CH2

CH2

C

CCH2

O CH2

OH

COOH

O

O

L-Tirozin p-Hidroksifenilpiruvat

Tirozintransaminaz

p-Hidroksifenilpiruvathidroksilaz (oksijenaz)Cu

AskorbatCO2

-KG Glu

Homogentizat

Homogentizatdioksijenaz

Fe2+

O2Maleilasetoasetat

PLP

O2

CH2

CH2

C

CCH2

O CH2

OH

COOH

O

O

COH

O

CH

CH

C CH2

C CH2

COOH

OO

COH

O

CH

CH

C

O

O

CH3 C CH2

COOH

O

CH3

C

O

OCH3

C

O

S CoA

+

Maleilasetoasetatcis-trans izomeraz

Glutatyon

Maleilasetoasetat

Fumarilasetoasetat

Fumerat

Asetoasetat

-KetotiyolazCoA-SH

Asetil CoA Asetat

Fumarilasetoasetathidrolaz

+

H2O

Fenilalanin

Tirozin

p-Hidroksifenilpiruvat

Homogentisat

Maleilasetoasetat

Fumarilasetoasetat

Fumarat Asetoasetat

Fenilalanin hidroksilaz

Tirozin transaminaz (aminotransferaz)

p-Hidroksifenilpiruvat hidroksilaz; (monooksijenaz)

Homogentisat oksidaz (dioksijenaz)

Maleilasetoasetat izomeraz

Hidrolaz

Süksinil CoA oluşturan aminoasitler

-Ketobütirat Propiyonil CoA Metil malonil CoA

Metiyonin İzolösin Valin

Süksinil CoA

- CH3

- CO2

- CO2

- Asetil CoA

- CO2

Metiyonin Aktif metiyonin oluşumu Sülfonyum yapısının ortadan kalkması Metil grubu, alıcı bileşiklere geçmesi Homosisteinin, serin ile kondanse olarak

sistatyonin, bunun da hidrolitik parçalanışı sonucunda homoserin ve sistein oluşması bu reaksiyon, serinden sistein biyosentezi

nedeni ile ayrı bir önem kazanmaktadır. Homoserin sonra -ketobütirat’a dönüşür.

NH

N N

N

NH2

O

OHOH

CH2

S+

CH3

CH2CH2CH

NH3

+

CO O

NH

N N

N

NH2

O

OHOH

CH2

SH

+CH2CH2CH

NH3

+

CO O

SH2

+CH2CH2CH

NH3

+

CO O

S

CH3

CH2CH2CH

NH3

+

CO O

CH3

S-Adenozil metiyonin

ATP Pi + PPi

Alıcı

Alıcı

S-Adenozil L-homosistein

H2O

Adenozin

Homosistein

THF

N5-Metil THF

N5-Metil tetrahidrofolattransferaz

Metiyonin

B12

NH4

+

CH3

CH2

C

O

CoA

CH3

CH

C

O

CoA

CO

OH

CH3

CH

C

O

CoA

CO

OH

CH2

CH2

C

O

CoA

CO

OH

CH3

CH2

C

O

CO

O

Homosistein

Serin

Sistatyonin sentaz

H2O

SistatyoninH2O

Sistein

Sistatyoninaz

L-Homoserin

-KetobütiratCoA-SHCO2

NAD+ NADH + H+

Propiyonil CoA

ATP

ADP + Pi

D-Metilmalonil CoA

CO2

L-Metilmalonil CoA Süksinil CoA

Biotin

B12

PLP

Homoserindeaminaz

Rasemaz İzomeraz (Mutaz)

Lösin, Valin, İzolösin (Dallı aminoasitler)

Katabolizmaları kas, adipoz, böbrek ve beyin dokusunda olur.

Yapısal benzerliklerinden dolayı katabolizmaların başlangıçları aynıdır.

Üç aminoasidin de ilk reaksiyonu bir transaminasyon reaksiyonudur. Muhtemelen hepsinin reaksiyonu aynı transaminaz tarafından katalizlenmektedir.

İkinci reaksiyon, açil CoA tiyoesterlere oksidatif dekarboksilasyonudur.

İnsanlarda da bu kademe 3 aminoasit için aynı oksidatif dekarboksilaz tarafından katalizlenmektedir. Bu enzim -ketoasit dekarboksilaz (Branched-chain -ketoasit dehydrogenase) olup mitokondriyal multienzim kompleksidir.

Akçaağacı şurubu kokusu hastalığı (Maple syrup urine disease) bu enzimin noksanlığı sonucudur.

Üçüncü ortak reaksiyon ise -doymamış açil CoA tiyoesterlere dehidrojenasyon reaksiyonudur.

Bu reaksiyon yağ asidi katabolizmasında görülen düz zincirli açil CoA tiyoesterlerin dehidrojenasyon reaksiyonuna benzer.

Muhtemelen lösin için ayrı, valin ve izolösin için ayrı bir dehidrojenaz bulunmaktadır.

Bu reaksiyonlardan sonra oluşan ürünlerin hepsi kendine ait spesifik mekanizmalarla son ürünlerine kadar parçalanırlar

Lösin’den-metil krotonil CoA -hidroksi -metil glutaril CoA

Valin’den metakrilil CoA süksinil CoA İzolösin’den Tiglil CoA propiyonil CoA ile asetil

CoA

oluşur

Lösin, Valin, İzolösin

TransaminasyonPLP

Bunlara uyan -ketoasitler

Oksidatif dekarboksilasyon

Bunlara uyan Açil CoA tiyoesterleri

Dehidrojenasyon

Bunlara uyana, doymamış açil CoA tiyoesterleri

-Hidroksi -metilglutaril CoA

Süksinil CoA Propiyonil CoA+

Asetil CoA

Lösin Valin İzolösin

CO2

1

2

3

-Ketoglutarat

Süksinil CoA

Fumarat

Okzaloasetat

SitratAsetil CoA

Glutamat

Aspartat

Piruvat

Sitrik AsitDöngüsü

(TCA)

Sistein

Sistatyonin

Serin

-Ketobütirat

Homosistein

Treonin

Serin

Glisin

Fenilalanin

Tirozin

p-Hidroksifenilpiruvat

Homogentizat

Fumarilasetoasetat

Asetoasetat

Alanin

Lösin

İzovaleril CoA

Asetoasetil CoA

Lizin

Triptofan

Glutamin

Figlu

Histidin

Ornitin

Arjinin

Prolin

Metil malonil CoA

Propiyonil CoA

-Ketobütirat

SistatyoninHomosisteinSAHSAM

Metiyonin

İzolösin

İzobütiril CoA

Valin

Metilmalonil Semialdehit

Maleilasetoasetat

Asparajin

Treonin

Serin

Sistein

Aminoasitlerin Biyosentezi

Essansiyel aminoasitler Nonessansiyel aminoasitler

Aminoasitlerin Biyosentezi Besinsel Essansiyel

Valin Lösin İzolösin Treonin Metiyonin Lizin Arjinin Fenilalanin Triptofan Histidin

Besinsel Nonessansiyel

Glisin Alanin Serin Tirozin Sistein Aspartat Glutamat Asparajin Glutamin Prolin Hidroksiprolin

Besinsel Nonessansiyel Aminoasitlerin Biyosentezi amfibolik ara maddelerden

piruvat, asetil CoA, sitrik asit döngüsü ara bileşikleri

diğer aminoasitlerden sentezlenmektedir

Alanin

CH3

C O

COH O

COH O

CH2

CH2

CHNH3

+

COH O

CH3

C H

COH O

NH3

+

COH O

CH2

CH2

C

COH O

O

+ +

Piruvat Glutamat Alanin a-Ketoglutarat

ALT(GPT)

B6

Glutamat

COH O

CH2

CH2

C

COH O

ONH4

+

COH O

CH2

CH2

CH

COH O

NH3

+

-Ketoglutarat

H2O++

Glutamat

Glutamat Dehidrojenaz

NAD(P)H + H+ NAD(P)+

Aspartat

CH2

C O

COH O

CO OH

COH O

CH2

CH2

CHNH3

+

COH O

CH2

C H

COH O

NH3

+

CO OH

COH O

CH2

CH2

C

COH O

O

+ +

Oksaloasetat Glutamat Aspartat -Ketoglutarat

AST(GOT)

B6

Asparajin

CH

CH2

CO O

NH3

+

COH O

CH

CH2

CO NH3

+

NH3

+

COH O

R NH3

+

MgATP MgAMP + PPi

+Asparajin sentetaz

Aspartat Asparajin

Glisin

NH3

+CH2

C O

O

CO2 + NH3

N5, N10 Metilen-THF THF

NADH + H+ NAD+

Glisin Sentaz

CH

C

O

ONH3

+CH2

OH

CH2

C

O

ONH3

+

H4 Folat Metilen H4 Folat

L-Serin Glisin

Serin hidroksimetiltransferaz

Prolin

C NH3

+CH2

CH2

CO O

CO O

H

CH2

CH2

NH2

+CHC

H2C

O

O

Glutamat

L-Glutamat--semialdehit 2-pirolidin-5-karboksilat

L-Prolin

NADH + H+

H2O

H2O

NADH + H+

NAD+

NAD+

N+

C

O

O

Hidroksiprolin

-Ketoglutarat (O) Süksinat

Fe+2

AskorbatO2

- Prolin -(Kollajen içinde)

- Prolin -(Kollajen içinde)

OH

Besinsel essansiyel aminoasitlerden sentezlenenler

Sistein Tirozin Hidroksilizin

A m in o a s it h a v u zu~1 0 0 g

D ok uP rotein i

S e n te z~3 0 0 g /g ü n

Y ık ım~3 0 0 g /g ü n

Ü re (İdra r)~ 3 5 - 5 5 g pro te in/g ün

D iye t P ro te ini0 .8 g /k g /g ün

N o n p ro te in ikn itro je n

bile ş ik le rin ins e n te zi

(pü rin le r ,pirim idin le r ,

n ö ro tra n s m it te rle r )

~3 0 g /g ü n

G lu k o z

G lik o je n v e y a L ipido la ra k de po e dile bilir

Protein Turnover (Dönüşümü)

Miktar Kullanım yeri70 g Sindirim enzimlerin ve barsak

hücrelerin dönüşümü

20 g Plazma proteinlerin sentezi

8 g Hemoglobin sentezi

20 g Beyaz kan hücrelerin sentezi

75-100 g Kas hücrelerin dönüşümü

80-100 g Diğer metabolik sentezler

70 kg ortalama ağırlığındaki bir insanın günlük protein dönüşüm yaklaşık 300 g’dır

Protein Dönüşümü Fonksiyon ve yapısına bağlıdır

Kısa süreli yarıömüre sahip proteinler Sindirim enzimleri Laktat dehidrojenaz RNA polimeraz

Uzun süreli yarıömüre sahip olan proteinler

Kollajen

Hemoglobin 120 gün

Protein Yıkımı

Proteinlerin Yıkımından iki önemli metabolik Yol sorumludur.

1. Übikitin Yolu (Übikitinizasyon)2. Lizozomal Yol

Übikitin YoluUb-E1

Ub-E2

E1+ATP

AMP + PPi

E2

E1

Hedef protein

E2

ATP

Ub-protein

Ub + Peptidler

Ub'nin aktivasyonu

E2'ye transfer

Proteine transfer

26S Proteaz

Yıkım

Ub

Sinyaller-N Ucu kuralı-Pest Kuralı-Konformasyonel değişim

Protein Yıkımı

Amino terminal ucu

Yarı-ömrü

Stabilize edici

Met, Gly, Ala, Ser > 20 saat

Destabilize edici

Phe, Trp, Asp, Arg,Lys, Glu, Gln

<30 dakika

N-Ucu Kuralı

Protein Yıkımı PEST kuralı

[-Pro-Glu-Ser-Thr-] Örnek: cAMP bağımlı protein kinaz

Konformasyonel Değişim

Protein Yıkımı

Lizozomal Yol

A) Endositozis• Ekstraselüler

proteinlerB) Otofaji

• İntraselüler proteinler

• Organeller

Hepinize Geçmiş Olsun.