Amino asid azotunun Metabolizması ve ÜRE SİKLUSU

Prof.Dr.Tülay AKÇAY

Aminoasit azotunu, üre siklusuna hazırlayan işlevler:

A) Transaminasyon B) Oksidatif dezaminasyon C) Amino grubunun taşınması

Üre Siklusu:

A) Genel hatları B) Enzimatik reaksiyonları C) TCA siklusu ile bağlantısı D) Net sonucu E) Enerji bilançosu F) Enzimlerinin hücre içi yerleşimi G) Siklusa etkili faktörler H) Ürenin organizmadan atılımı I) Kalıtsal bozukluklar

COOH H C NH2

R

Amino asit

O

NH2 C NH2

Üre

Üreotelik organizmalar: (insan ve memeli hayvanlar) üre

Ürikotelik organizmalar: (sürüngenler,kuşlar) ürik asit

Ammonotelik organizmalar: (kemikli balıklar) amonyak

amino asit-1+ α-keto asit

transaminasyon

α-keto asit + amino asit-2

+HC

COO-

Amino asit(1)

O

R1

COO-

NH3+ C

R2

Keto asit(2)

+ HC

COO-

Amino asit(2)

O

R2

COO-

NH3+C

R1

Keto asit(1)

Transaminaz

(piridoksal fosfat)

Transaminasyona uğramayan amino asitler:

Lizin Treonin Halkalı imino asitler, prolin ve hidroksi prolin’dir.

Piruvat + α-amino asit

Alanin transaminaz

Alanin + α-keto asit

α-keto glutarat + α-amino asit

Glutamat transaminaz

glutamat + α-keto asit

NH3’ ün, vücutta bulunması

hücre membranından geçebildiği için önemlidir.

NH3, böbrek tubul’ünden idrara geçer,

protonlara bağlanarak NH4 oluşturur.

NH4 oluştuktan sonra membrandan geçemez.

NH3+

CH2

CH2

C COO-

COO-

HO

CH2

CH2

C COO-

COO-

H+NAD+

(veya NADP)

H2O+ + NH4+ + + NADH

(veya NADPH)

+

Glutamat α-Ketoglutarat

Glutamat’ ın Oksidativ Deaminasyonu

Glutamatdehidrogenaz

NH2H

+Glutamin sentetaz

NH4+ CH2

CH2

C

COOH

OH

O

C NH2H

CH2

CH2

C

COOH

O

C

NH2ATP +ADP Pi

Mg2+

L-Glutamik asit

L-Glutamin

Glutamin sentetaz reaksiyonu

Glutaminaz reaksiyonu:

L-glutamin H2O Glutaminaz NH4

+

L-glutamik asit

NH2H

Glutaminaz

CH2

CH2

C

COOH

OH

O

C NH2H

CH2

CH2

C

COOH

O

C

NH2 H2ONH4

+

L-GlutaminL-Glutamik

asit

Glutaminaz reaksiyonu

Glükoz Glükoz

PirüvatAlanin

Glutamatα -Ketoglutarat

NH4+

Amino asitler

Alanin

GLÜKOZ-ALANİN DÖNGÜSÜ

KARACİĞER KAS

Glutamin

Glutamat

Pirüvat

NH4+

α -Ketoglutarat

Üre

Glükoz Glükoz

PirüvatAlanin

Glutamatα -Ketoglutarat

NH4+

Amino asitler

Alanin

GLÜKOZ-ALANİN DÖNGÜSÜ

KARACİĞER KAS

Glutamin

Glutamat

Pirüvat

NH4+

α -Ketoglutarat

Üre

NH3+

CH2

CH2

C COO-

COO-

HO

CH2

CH2

C COO-

COO-

H+NAD+

(veya NADP)

H2O+ + NH4+ + + NADH

(veya NADPH)

+

Glutamat α-Ketoglutarat

Glutamat’ ın Oksidativ Deaminasyonu

NH2H

+Glutamin sentetaz

NH4+ CH2

CH2

C

COOH

OH

O

C NH2H

CH2

CH2

C

COOH

O

C

NH2ATP +ADP Pi

Mg2+

L-Glutamik asit

L-Glutamin

Glutamin sentetaz reaksiyonu

NH2H

Glutaminaz

CH2

CH2

C

COOH

OH

O

C NH2H

CH2

CH2

C

COOH

O

C

NH2 H2ONH4

+

L-GlutaminL-Glutamik

asit

Glutaminaz reaksiyonu

Sitrulin +NH4 +NH4

+

+CO2

Ornitin arginaz Arginin

üre

Ekstrahepatik Glutamin

Glutamin

Glutamat

Glutamat

NH4+

Glutaminaz

Glutamat Dehidrojenaz

Oksaloasetat

Aspartat

Karbamoil fosfat

α -Ketoglutarat

Aspartat Aminotransferaz

Karbamoil Fosfat Sentetaz I

Amino Asitler Alanin (Kas Kökenli)

ÜRE DÖNGÜSÜ

Aspartat

α -Ketoglutarat

α –Keto asit

Mitokondri

Sitozol

Karbamoil fosfat

Ornitin Sitrulin

Sitrulin

Arjininosuksinat

ÜRE DÖNGÜSÜ

Arjinin

Fumarat

Ornitin

Üre

Mitokondri

Sitozol

NH4+ HCO3

-

Aspartat

Aspartat

NH4+ HCO3

-+ + 2ATPNAG

H2N C OPO32-

O

2ADP Pi2H+

+ + +

Karbamoil Fosfat Sentetaz I

Karbomoil fosfat oluşumunda ön maddelerden biri mitokondride ,solunum yolu ile üretilen CO2 (HCO3 ¯ olarak) dir.

• Diğer ön madde, amonyum ise karaciğer mitokondrisinde, glutamik asidin, glutamat dehidrogenaz etkisi altında oksidatif dezaminasyonundan oluşur

tek yönlü olan bu reaksiyon 2 molekül ATP gerektirmektedir.

Karaciğer mitakondrisinde karbamoil fosfat oluşumu, üre sentezi için özeldir.

Karbamil fosfat sentetaz enzimi

Mitokondri:Karbamil fosfat sentetaz (amonyak)

Karbamil fosfat sentetaz (I)=KFS (I)

Sitozol:Karbamil fosfat sentetaz (glutamin) Karbamil fosfat sentetaz (II)

+H2N C OPO32-

O

Pi+

CH2

CH2

CH2

NH4+

COO-

CHNH3+

COO-

Ornitin Trans-Karbamoilaz

Karbamoil Fosfat

L-Ornitin L-Sitrulin

NH2

C

NH

CH2

CH2

CH2

CHNH3+

O

+ PPi++ ATP

CHNH3+

CH2

NH+

COO-

O

CH2

CH2

NH

COO-

NH2

C

CH2

CHNH3+

Arjininosuksinat Sentetaz

L-Aspartat

COO-

CH2

CH2

NH

COO-

NH

C

CH2

CHNH3+

CH

CH2

COO-

COO-

AMP + +

L- Arjininosuksinat L-Sitrulin

H+

+

CH

HC

NH+

COO-

CH2

CH2

NH

COO-

NH2

C

CH2

CHNH3+

Arjininosuksinat Liyaz

Fumarat

COO-

CH2

CH2

NH

COO-

NH2

C

CH2

CHNH3+

CH

CH2

COO-

COO-

L- Arjininosuksinat

NH2+

L-Arjinin

+ C

CH2

CH2

NH

COO-

NH2

C

CH2

CHNH3+ Arjininaz

L- Ornitin

NH2+

L-Arjinin

H2O O

NH2

NH2

CH2

COO-

NH3+

CH2

CH2

CHNH3+

+

Üre

Üre siklusu ile TCA siklusunun fumarat ve aspartat aracılığıyla bağlanması

CO2+NH4+

α-keto asit

Karbamoil fosfat Sitrulin Aspartat α-amino asit

Ornitin Arginino Oksalo Asetik Asid süksinat Malat üre Arginin Fumarat

transaminasyon aspartik asit

Fumarat OAA glukoneogenez glukoz

sitrat sentetaz sitrat OAA=Oksala asetik asit

Üre siklusunun sonucu:

2NH3+CO2+3ATP+3H2O

üre+2ADP+AMP+4Pi

Üre sentezi enerji kullanan bir kimyasal işlevdir

Bir mol üre oluşumu için 3 mol ATP’ nin sağladığı 4 adet yüksek enerjili fosfat grubu

gerekmektedir..

Proteinlerin kalori değerlerinin, eş miktardaki yağ ve karbonhidrat’ dan daha az

olmasının nedeni ,

• üre sentezinde ATP kullanılmasıdır

NH3+

Aminoasit substratı

C

Enzim

H

COO-

OH

N+

H

OH2C

H

(CH2)4

P-O

O

-O CH3

N

C

Enzim

H

OH

N+

H

OH2C

C

P-O

O

-O CH3

N

R

(CH2)4

NH3+

COO-

H

CR

Piridoksal fosfat ile enzimin şif

bazı

Piridoksal fosfat ile aminoasit

substratının şif bazı

COO-

Transaminasyon

NH3+

R1

CH COO-

O

C

R2

COO-

NH3+

R1

C HCOO-

O

C

R2