Metabolizmus aminokyselin I

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Metabolizmus aminokyselin I"

Petra Marková
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 Metabolizmus aminokyselin I Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2.LF UK a FN Motol MUDr. Bc. Matej Kohutiar, Ph.D. matej.kohutiar@lfmotol.cuni.cz Praha 2018

2 snova I. přednáška: Metabolizmus a meziorgánové vztahy aminokyselin Ureosyntetický cyklus Biosyntéza esenciálních aminokyselin II. přednáška: Degradace uhlíkové kostry aminokyselin

3 Koloběh dusíku v biosféře N 2 nitrifikace + - NH N 4 3 denitrifikace Sloučenina N Amoniak NH 3 x.číslo -III Dusík N 2 0 Dusičnan N 3 V organický dusík

4 Metabolismus dusíkatých látek proteiny tkání proteiny potravy volné aminokyseliny deriváty aminokyselin amoniak glukogeneogenese C skelety aminokyselin prekurzory mastných kyselin

5 Trávení proteinů Hydrolýza polypeptidy oligopeptidy aminokyseliny střevní sliznice transport Exo/Endopeptidasy Typ proteázy Enzym Kde ph optimum aspartátové pepsin žaludek 1,3-3 chymosin žaludek 4,8 serinové trypsin duodenum 7,5-8,5 chymotrypsin duodenum 7-8 elastasa duodenum 10 metalopeptidasy karboxypeptidasy tenké střevo 7-8 aminopeptidasy tenké střevo 7-8

6 Výměna aminokyselin po příjmu potravy VAL GLN GLN ALA BCAA 20 % ALA

7 Chemické reakce aminokyselin Dekarboxylace Transaminace Deaminace

8 R H aminokyselina Vznik primárních aminů Biologicky aktivní aminy Hormony neurotransmitery koenzymy Dekarboxylace C 2 Cholin, Ser Fosfatidové kyseliny Amin AmK Význam etanolamin R amin Spermin, spermidin rn, Met spermatogeneze Histamin His Alergické reakce kadaverin Lys Stabilizace RNA putrescin rn Stabilizace RNA β-alanin Asp Pantothenát GABA Glu Neurotransmiter Dopamin Tyr Neurotransmiter Noradrenalin Tyr Neurotransmiter Adrenalin Tyr Neurotransmiter Serotonin 5-H- Trp Neurotransmiter melatonin Trp Hormon

9 Transaminace H H H H H H R + R + aminokyselina -ketoglutarát -ketokyselina glutamát 2-oxoglutarát (α-ketoglutarát) je častá akceptorová ketokyselina Ala Pyr (alaninaminotransferasa) Asp oxalacetát (aspartátaminotransferasa) NE: Lys, Thr, Pro, Hypro

10 Transaminace H P 3 - H 3 C N Pyridoxalfosfát (B6) Prostetická skupina Transaminace a dekarboxylace

11 Transaminace NH + R - P - 3 H 3 C N Pyridoxalfosfát (B6) Prostetická skupina Kofaktor transaminas a dekarboxlas

12 Transaminace

13 Deaminace R R H H H + + H 2 + A NH 4 + R + AH 2 H + + H NH 4 + R + H 2 2 xidační proces oxidační deaminace (oxidasy)

14 Deaminace H H NAD(P) + NAD(P)H + H + H H NH 4 + Glutamátdehydrogenasa (mitochondriální) Klíčový enzym

15 Amoniak Katabolizmus: Trávicí enzymy Proteiny z odloučených buněk GIT Svalové proteiny Hemoglobin Intracelulární proteiny Toxicita NH 3 pro CNS Koncentrace roste při poškození jater, nebo při vrozených metabolických vadách V plazmě: μmol/l

16 Acidobazické vlastnosti amoniaku NH 3 + H 2 NH 4+ + H NH 4+ + H 2 NH 3 + H 3 + Sloučenina N x.číslo Amoniak NH 3 -III Dusík N 2 0 xid dusnatý II Dusitan N 2 III Dusičnan N 3 V NH 3 ph pka log NH 7,4 9,25 log NH NH NH NH NH NH 0, ,00 0,80 0,60 i Distribuční diagram amoniaku Distribuce NH + 4 ph = 7,4 0,40 0,20 Distribuce NH 3 0,00 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 ph

17 Způsoby využití dusíku 1. α-kg + NH 4+ + NAD(P)H + H + Glu +H 2 + NADP + glutamátdehydrogenasa 2. Glu + NH 3 + AT P Gln + ADP + P i glutaminsynthetasa 3. NH C AT P 2ADP + -C--P P i karbamoylfosfátsynthetasa (mitochondrie) 4. Gln + C ATP +H 2 -C--P P i + 2ADP + Glu karbamoylfosfátsynthetasa (cytosol)

18 Úloha tkání v transportu dusíku Střevo: Vstřebávání aminokyselin z potravy Zdroj energie: glutamin a asparagin Aminokyseliny jsou uvolňovány do portálního Aminokyseliny jsou uvolňovány do portálního oběhu

19 Úloha tkání v transportu dusíku Játra: Syntéza jaterních a plasmatických proteinů Katabolizmus aminokyselin (kromě BCAA) Syntéza močoviny amoniak močovina

20 Úloha tkání v transportu dusíku Ledviny: Zdroj E: glutamin (α-kg+nh 4+ ) Urea/exkrece NH + 4 Pufr GLN amoniak, urea amoniak amoniak močovina

21 Úloha tkání v transportu dusíku Svaly: Katabolizmus BCAA; Ala a Gln (50 % všech) amoniak, urea GLN amoniak ALA amoniak močovina

22 Úloha tkání v transportu dusíku amoniak, urea ALA GLN amoniak amoniak močovina

23 Dusíková bilance NB= N(potrava)-(N U +N F +N pot ) NB + (příjem > ztráty) NB - (příjem < ztráty) Metabolický obrat proteinů: Poločas života/metabolického obratu Krátkodobé (regulační) proteiny Dlouhodobé proteiny Strukturální metabolicky stabilní proteiny

24 Vliv stresového onemocnění na utilizaci glutaminu BCAA GLN ALA Arg

25 Exkreční formy dusíku Amonotelní živočichové: amoniak vodní živočichové Urikotelní živočichové: kyselina močová vejcorodí: plazy, ptáci Ureotelní živočichové: močovina placentární savci

26 Metabolizmus aminokyselin a tvorba močoviny dehrává se v játrech (kompletní enzymatická výbava) I. odstranění aminoskupiny (amoniak, C skelet) II. syntéza močoviny (urey) z amoniaku NH 4+ + HC Asp -C- + fumarát + H 2

27 I. dstranění aminoskupiny R H + H H NAD(P) + NAD(P)H + H + NH 4 + aminokyselina -KG -ketokyselina glutamát -KG xidační deaminace glutamátu v játrech GDH : ATP, NADH GDH + : ADP, NAD +

28 II. Močovinový cyklus 1. mitochondrie CPS I: HC NH4 + 2ATP 2ADP + Pi N H 2 + P H H HN CH 3 N-acetylglutamát

29 II. Močovinový cyklus 2. Karbamoylfosfát je přenesen na ornitin (TCasa) N H 2 P H + H 2 N ornitin N H 2 H NH citrulin

30 II. Močovinový cyklus -C translokasa, antiport H 2 N H N H 2 NH H RN CIT H 2 N H N H 2 H RN NH CIT

31 II. Močovinový cyklus 3. cytosol: arginosukcinátsynthetasa N H 2 NH citrulin H H + aspartát H ATP AMP + PPi H H N H 2 N H NH arginosukcinát

32 II. Močovinový cyklus 4. cytosol: arginosukcinátlyasa H H N H 2 N H NH arginosukcinát H H NH NH + H arginin fumarát

33 II. Močovinový cyklus 5. cytosol: arginasa H 2 N RN H N H 2 NH CIT H H NH NH H 2N H NH2 RN N H 2 NH CIT H arginin H 2 N urea H + H 2 N ornitin

34 Bilance močovinového cyklu 1. NH 4+ + HC ATP 2ADP + -C--P P i 2. Karbamoylfosfát + RN CIT 3. CIT + ATP + Asp Arg-suc + AMP + Pp i 4. Arg-suc fumarát+ Arg 5. Arg -C- + RN NH 4+ + HC ATP (ekv.) -C-

35 Regulace močovinového cyklu Aktivita je regulována na dvou úrovních: + Hladovění a vysokoproteinová dieta Vysokosacharidová strava, nízkoproteinová dieta Syntéza enzymů v játrech je regulována změnami danými požadavky na aktivitu cyklu Alostericky: N-acetylglutamát (aktivace CPS I) Arg: stimulace N-acetylglutamátsynthasy

36 Regulace močovinového cyklu N-acetylglutamát (aktivace CPS I) Arg: stimulace N-acetylglutamátsynthasy H H acetyl-coa + + Arg H H HN + + CPS I CH 3

37 Funkční morfologie jater Vena cava inf.

38 Detoxikace amoniaku periportální hepatocyt centroacinózní hepatocyt glutaminasa glutaminsynthetasa NH 3 NH 3 GLN GLN urea GLN NH 3 urea GLN

39 Regulace katabolizmu aminokyselin Exogenní proteiny AMK kortisol + Endogenní proteiny Glukagon + Glukagon kortisol + α-kg AMK GLU urea AMK ketolátky KK Glukagon kortisol + Glukagon kortisol + glukóza GLN

40 Regulace katabolizmu aminokyselin Exogenní proteiny AMK Endogenní proteiny AMK α-kg GLU urea AMK ketolátky KK Inzulin - Inzulin - glukóza GLN

41 Biosyntéza neesenciálních aminokyselin

42 Přehled biosyntézy neesenciálních aminokyselin GLYKLÝZA glukosa glycin 3-fosfoglycerát serin cystein pyruvát alanin acetyl-coa

43 Přehled biosyntézy neesenciálních aminokyselin citrát asparagin aspartát oxalacetát CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát glutamát prolin arginin glutamin

44 AMK odvozené od intermediátů glykolýzy: SER GLYKLÝZA glukosa P- H H NAD + NADH P- H 3-fosfoglycerát serin Gln pyruvát -KG acetyl-coa H H H P-

45 AMK odvozené od intermediátů glykolýzy: GLY H GLYKLÝZA glukosa glycin N H 2 glycin 3-fosfoglycerát serin methylen-h 4 -folát pyruvát H 4 -folát H acetyl-coa H serin

46 AMK odvozené od intermediátů glykolýzy: CYS H H GLYKLÝZA glukosa glycin H serin + HS homocystein 3-fosfoglycerát serin cystein H S H pyruvát cystathionin H H acetyl-coa SH + H cystein homoserin

47 AMK odvozené od intermediátů glykolýzy: ALA H GLYKLÝZA CH 3 glukosa glycin 3-fosfoglycerát serin cystein Glu/Asp pyruvát -KG/oxalac pyruvát alanin H acetyl-coa CH 3 alanin

48 Přehled biosyntézy neesenciálních aminokyselin citrát asparagin aspartát oxalacetát CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát glutamát prolin arginin glutamin

49 AMK odvozené od intermediátů citrátového cyklu: H ASP H oxalacetát citrát aspartát oxalacetát CITRÁTVÝ AST CYKLUS 2-oxoglutarát H H aspartát

50 AMK odvozené od intermediátů citrátového cyklu: H ASN H citrát aspartát asparagin aspartát oxalacetát Gln CITRÁTVÝ ATP asparaginsynthetasa CYKLUS 2-oxoglutarát Glu H asparagin

51 AMK odvozené od intermediátů citrátového cyklu: H H GLU 2-oxoglutarát citrát NAD(P)H + H + asparagin aspartát oxalacetát NH + 4 CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát NAD(P) + H H glutamát glutamin glutamát

52 AMK odvozené od intermediátů citrátového cyklu: GLN H H citrát glutamát asparagin aspartát oxalacetát ATP CITRÁTVÝ glutaminsyntetáza NH 4 + CYKLUS 2-oxoglutarát ADP + P H glutamát glutamin glutamin

53 AMK odvozené od intermediátů citrátového cyklu: PR citrát asparagin aspartát oxalacetát H H CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát glutamát NADPH glutamát prolin NADP + H glutamát -semialdehyd H N pyrrolin-5-karboxylát NADPH NADP + glutamin H prolin H N

54 AMK odvozené od intermediátů citrátového cyklu: ARG citrát asparagin aspartát oxalacetát CITRÁTVÝ H CYKLUS 2-oxoglutarát NH NH arginin glutamát prolin arginin glutamin viz ornitinový cyklus + příští přednáška

55 H Biosyntéza tyrosinu fenylalanin 2 H 4 -biopterin NADPH + H + H 2 H 2 -biopterin NADP + H tyrosin H

56 Kyselina listová

Podobné dokumenty

Metabolizmus aminokyselin II

Metabolizmus aminokyselin II Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2.LF UK a FN Motol dr. Matej Kohutiar, doc. Jana Novotná matej.kohutiar@lfmotol.cuni.cz Praha 2017 Degradace uhlíkové kostry aminokyselin