Metabolismus aminokyselin. Vladimíra Kvasnicová

Transkript

1 Metabolismus aminokyselin Vladimíra Kvasnicová

2 Aminokyseliny aminokyseliny přijímáme v potravě ve formě proteinů: důležitá forma organicky vázaného dusíku, který tak může být v těle využit k syntéze dalších organických dusíkatých sloučenin (proteinů tělu vlastních, nukleotidů, hemu, signálních molekul,...) 8 (10) z 21 proteinogenních L-α-aminokys. je pro člověka esenciálních: lidské buňky je nedokáží syntetizovat, musí být dodávány potravou syntéza neesenciálních AMK vychází hlavně z α-oxokyselin (převážně meziprodukty metabolismu: pyruvát, oxalacetát, α-oxoglutarát) nadbytek aminokyselin lze využít jako zdroj energie přímo (oxidace v Krebsově cyklu) nebo po přeměně na glukózu a mastné kyseliny, tj. do zásoby se ukládají ve formě glykogenu nebo TAG AMK uvolněné ze svalových proteinů jsou při hladovění důležitým zdrojem krevní glukózy před využitím AMK v Krebsově cyklu, přeměnou na glukózu nebo mastné kyseliny musí být z molekuly odstraněn aminodusík: významné reakce jsou transaminace a oxidační deaminace nadbytečný aminodusík je z těla odstraněn močí hlavně ve formě močoviny (= urea) nebo jako NH 4 +

3

4

5 Klasifikace proteinogenních AMK z 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)

6 Esenciální aminokyseliny 10 1) rozvětvené: Val, Leu, Ile 2) aromatické: Phe ( Tyr), Trp 3) bazické: His, Arg, Lys 4) obsahující síru: Met ( Cys) 5) zvláštní : Thr

7 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

8 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

9 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 novo degradace (E, glc, tuk)

10 Zabudování anorganického dusíku do org. molekul v metabolismu člověka Obrázek je převzat z (leden 2007)

11 Syntéza AMK v lidském těle - 5 substrátů - 1. oxalacetát Asp, Asn 2. α-ketoglutarát Glu, Gln, Pro, (Arg) 3. pyruvát Ala 4. 3-fosfoglycerát Ser, Cys, Gly 5. Phe Tyr

12 1. transaminace Syntéza AMK v lidském těle - typické reakce - Pyr Ala OA Asp α-ketoglt Glu 2. amidace Asp Asn Glu Gln 3. z jiných AMK Phe Tyr Ser Gly Glu Pro Met + Ser Cys

13 Transaminační reakce je vratná enzymy: aminotransferázy koenzym: pyridoxalfosfát (derivát vitaminu B6) Obrázek je převzat z (leden 2007)

14 Aminotransferázy významné v klinice ( transaminázy ) alaninaminotransferáza (ALT = GPT) aspartátaminotransferáza (AST = GOT) Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

15 amidace glutamátu = postranní karboxylová skupina Glu se mění na amidovou skupinu glutaminsyntetáza GLUTAMIN je 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, ISBN

16 Při syntéze ASPARAGINu je donorem NH 2 glutamin (nikoli amoniak jako při syntéze Gln) Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

17 Syntéza Tyr z Phe Obrázek je převzat z (leden 2007)

18 glykolýza Syntéza serinu a glycinu Obrázek je převzat z (leden 2007)

19 Tvorba aktivovaného methioninu = S-adenosylmethionin (SAM) SAM je donorem CH 3 skupiny v methylačních reakcích Obrázek je převzat z (leden 2007)

20 Syntéza Cys z Met a Ser Obrázek je převzat z (leden 2007)

21 B12 Regenerace Met (vitaminy: folát + B12) Obrázek je převzat z (leden 2007)

22 Obrázek je převzat z (leden 2007)

23 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, ISBN

24 Syntéza purinových nukleotidů C Y T O P L A Z M A Obrázek převzat z (leden 2007)

25 Syntéza pyrimidinových nukleotidů C Y T O P L A Z M A mitochondrie Obrázek převzat z (leden 2007)

26 Dekarboxylací AMK vznikají monoaminy (= biogenní aminy) 1) Tyr katecholaminy (adrenalin, noradrenalin, dopamin) 2) Trp serotonin (= 5-hydroxytryptamin) 3) His histamin 4) Ser etanolamin cholin acetylcholin 5) Cys cysteamin Asp β-alanin koenzym A Glu γ-aminobutyrát (GABA)

27 TEST: Rozhodněte se o pravdivosti tvrzení a) valin patří mezi větvené aminokyseliny b) serin obsahuje v postranním řetězci thiolovou skupinu c) glutamát patří mezi esenciální aminokyseliny d) tryptofan je prekurzor katecholaminů

28 Rozhodněte se o pravdivosti tvrzení a) valin patří mezi větvené aminokyseliny b) serin obsahuje v postranním řetězci thiolovou skupinu c) glutamát patří mezi esenciální aminokyseliny d) tryptofan je prekurzor katecholaminů

29 Odbourávání AMK 1) odstranění aminodusíku z molekuly AMK 2) detoxikace uvolněné aminoskupiny 3) metabolismus uhlíkaté kostry AMK 7 produktů

30 7 degradačních produktů AMK 1. pyruvát Gly, Ala, Ser, Thr, Cys, Trp 2. oxalacetát Asp, Asn 3. α-ketoglutarát Glu, Gln, Pro, Arg, His 4. sukcinyl-coa Val, Ile, Met, Thr 5. fumarát Phe, Tyr 6. acetyl-coa Ile glukogenní AMK ketogenní AMK 7. acetoacetyl-coa Lys, Leu, Phe, Tyr, Trp

31 Vstup uhlíkaté kostry AMK do citrátového cyklu Obrázek je převzat z (leden 2007)

32 Příklad odbourávání AMK na meziprodukty CC Obrázek je převzat z (leden 2007)

33 Osud aminodusíku aminokyselin a) extrahepatálně transaminace (vzniká hlavně Ala a Glu + 2-oxokyseliny) deaminace (reaguje málo AMK: Ser,Thr,His; uvolní se NH 3 ) amidace Glu + NH 3 Gln (spotřeba ATP) b) v játrech viz. a) oxidační deaminace Glu (vzniká α-ketoglt + NH 3 ) enzym: glutamátdehydrogenáza (GMD)

34 Glutamin je hlavní transportní formou aminodusíku Obrázek je převzat z (prosinec 2006)

35 Transport aminodusíku při odbourávání svalových proteinů vylučované produkty Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

36 Glukózo-alaninový cyklus játra svaly Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

37 Metabolismus aminodusíku většina tkání játra svaly Obrázek je převzat z (leden 2007)

38 GLUTAMÁTDEHYDROGENÁZA odstraňuje v játrech aminoskupinu z uhlíkaté kostry Glu 1. NH 2 sk. byla z AMK přenesena transaminací glutamát 2. oxidační deaminací glutamátu se NH 2 uvolní jako amoniak Obrázek je převzat z (leden 2007)

39 Transport a detoxikace aminodusíku - SOUHRN - aminotransferázy glutamát nebo alanin glutaminsyntetáza glutamin glutamináza glutamát + NH 4 + glutamátdehydrogenáza 2-oxoglutarát + NH 4 + játra: močovinový cyklus močovina ledviny: glutamináza glutamát + NH 4 + moč

40 Cyklus Gln v játrech Obrázek převzat z knihy Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

41 TEST: Z uhlíkaté kostry těchto aminokyselin mohou vznikat následující produkty: a) aspartát oxalacetát b) lyzin glukóza c) alanin zásobní tuk d) glutamin α-ketoglutarát

42 Z uhlíkaté kostry těchto aminokyselin mohou vznikat následující produkty: a) aspartát oxalacetát b) lyzin glukóza c) alanin zásobní tuk d) glutamin α-ketoglutarát

43 TEST: Aminodusík, uvolněný z uhlíkaté kostry AMK, je transportován krví jako a) NH + 4 b) alanin c) glutamin d) urea

44 Aminodusík, uvolněný z uhlíkaté kostry AMK, je transportován krví jako a) NH + 4 b) alanin c) glutamin d) urea

45 Aminodusík uvolněný z uhlíkaté kostry AMK je transportován krví jako a) NH 4 + fyziologicky do 35 µmol/l (NH 3 + H + NH 4+ ) b) alanin vzniká transaminační reakcí z pyruvátu c) glutamin nejvýznamnější transportní forma NH 2 v krvi d) urea je odpadním produktem aminodusíku (játra ledviny moč)

46 Močovinový (ornithinový) cyklus detoxikační mtb dráha (NH 3 je toxický pro mozek) probíhá pouze v játrech lokalizován v mitochondrii /cytoplazmě karbamoylfosfát syntetáza I (= mitochondriální) okyseluje organismus (spotřeba HCO 3- ) energeticky náročný (spotřeba ATP) propojen s citrátovým cyklem přes fumarát močovina je odpadní produkt ( moč)

47 Detoxikace amoniaku v játrech Obrázek je převzat z (leden 2007)

48 Propojení močovinového a citrátového cyklu Obrázek je převzat z (leden 2007)

49 Metabolismus amoniaku: význam glutaminu detoxikace aminodusíku (transport -NH 2 ) syntéza nukleotidů ( nukleové kyseliny) syntéza citrulinu (propojení s močovinovým cyklem): příjem proteinů potravou (za sytosti) nebo degradace proteinů tělu vlastních (hladovění) koncentrace glutaminu

50 enterocyt: ledviny: játra: Gln citrulin krev ledviny citrulin Arg krev játra Arg urea + ornithin ornithin zvýšená rychlost SYNTÉZY MOČOVINY = detoxikace NH 3 pocházejícího z proteinů

51 Regulace močovinového cyklu alosterická regulace + indukce enzymů vlivem vysokoproteinové diety nebo metabolických změn při hladovění regulační enzym karbamoylfosfát syntetáza I (= mitochondriální) aktivace N-acetylglutamát inhibice N-acetylglutamát syntetáza arginin Syntéza močoviny je inhibována při acidóze šetří se HCO 3 -

52 TEST: 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

53 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