Metabolismus dusíkatých látek

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Metabolismus dusíkatých látek"

Barbora Němečková
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Metabolismus dusíkatých látek Bílkoviny (aminokyseliny) Nukleové kyseliny (nukleotidy)

2 Koloběh dusíku v biosféře

3 Koloběh dusíku v biosféře: 1: působení hlízkovitých bakterií; 2: asimilace pomocí nitrátreduktasy (rostliny a mikoorganismy); 3: rozdělení organismů podle způsobu vylučování dusíku; 4: metabolismus dusíku v organismech, např. transaminace, biosyntéza purinových a pyrimidinových nukleotidů; MO = mikroorganismy.

6 Nejdůležitější trávicí enzymy člověka (trávení bílkovin) Funkční typ Enzym Místo působení Optimum ph Přednostní místo štěpení Zymogen Vzniká v buňkách endopeptidasy (proteinasy) aspartátové pepsin A žaludek 1,3-3 Tyr, Phe pepsinogen A žaludeční sliznice pepsin C (gastricin) žaludek 3 3,5 - - pepsinogen C žaludeční sliznice chymosin žaludek dětí 4,8 Phe Met- (kasein) prochymosin žaludeční sliznice kathepsin D lysosomy 3 4,5 Tyr, Phe prokathepsin D tkání serinové trypsin dvanáctník 7,5 8,5 Arg, Lys trypsinogen pankreatu chymotryp-sin A,B,C dvanáctník 7-8 Tyr, Trp, Phe, Leu chymotrypsino-gen A,B,C pankreatu elastasa dvanáctník 10 X ** proelastasa pankreatu cysteinové kathepsin B lysosomy 5,6 Arg, Lys, Phe-X * prokathepsin B různých tkání metallo-proteinasy kolagenasa (Ca 2+, Zn 2+ ) tenké střevo 7-8 Gly Ile kolagenu prokolagenasa různých tkání exopeptidasy metallo-peptidasy karboxypep-tidasy A, B tenké střevo 7-8 C-koncové zbytky * prokarboxypep-tidasa A,B pankreatu (Zn 2+ ) amino-peptidasy střevní epitel, vnitrobuněčně 7-8 N-koncové zbytky * proaminopep-tidasa různých tkání

7 Odbourání proteinů - trávení - proteasy Odbourání aminokyselin Odstranění dusíkaté části ketokyseliny NH 3 - CH - COO - R Individuální osud uhlíkatých koster Dekarboxylace Biogenní aminy ketogenní glukogenní AK esenciální: organismus je není schopen synthetisovat (nebo v nedostatečném množství) Pro člověka: Arg*, Phe, His, Ile, Leu, Lys, Met, Thr, Try, Val

8 Zdroj Slovník biochemických pojmů: Aminokyseliny glukogenní a ketogenní {2} rozdělení kódovanných aminokyselin podle katabolického osudu jejich uhlíkaté kostry. Glukogenní aminokyseliny při odbourávání poskytují meziprodukty, z nichž lze metabolickou cestou vybudovat sacharidy (resp. glukosu); do této skupiny patří např. Ala (deaminací vzniká pyruvát), Asp a Asn (oxalacetát) nebo Glu, Gln a Pro (2-oxoglutarát). Ketogenní aminokyseliny poskytují při odbourávání pouze takové meziprodukty, z nichž lze biosynthesou získat mastné kyseliny, ne však sacharidy. Těmito meziprodukty jsou zejména acetyl-coa a acetoacetát (kyselina 3-oxobutanová, keton, proto ketogenní). Některé aminokyseliny poskytují jak glukogenní, tak ketogenní meziprodukty.

10 Aminokyseliny jako prekurzory biosyntézy dusíkatých látek Dekaroboxylací AK vznik biogenních aminů Příklady biogenních aminů

11 -do fosfatidátů jsou zabudovávány jak biogenní aminy ethanolamin a cholin, tak i aminokyselina serin (fosfatidylserin) -hormony štítné žlázy trijodtyronin a thyroxin - biosynteticky odvozeny od tyrosinu; dvě aromatická jádra a na nich tři nebo čtyři atomy jodu. -kreatin je neproteinogenní aminokyselina, obsažená ve svalech. Může být reverzibilně fosforylován (za katalýzy kreatinkinasou, ATP:kreatin-N-fosfotransferasa): kreatin + ATP kreatinfosfát + ADP. - tvoří ve svalech pohotovostní zásobu vysoce energetického fosfátu

12 Oxidační deaminace: oxidasy aminokyselin Transaminace: AK oxokyselina 2 2-oxokyselina 1 + AK 2

13 Glutamátdehydrogenasová reakce (významná u savců) Katalyzována: L-glutamát:NAD + -oxidoreduktasa (deaminující) OOC-CH 2 -CH 2 -CH-COOH + NAD(P) + + H 2 O HOOC-CH 2 -CH 2 -CO-COOH + NAD(P)H + H + + NH 4 + NH 2 L-GLU + NAD(P)+ + H 2 O 2-OG + NAD(P)H + H + + NH oxoglutarát : - možnost začlenění do TCA - použití v transaminačních reakcích

14 Metabolický osud amonného iontu Amoniak (resp. amonný ion): zdrojem N pro syntézy x toxický => (Pozn. o toxicitě; obrácení g. deh. reakce => snížení hl. 2 OG => zbrždění TCA => málo ATP) - zakonzervovat do molekul použitelných pro biosyntézy - nadbytečný amoniak z organismu vyloučit -zásobní formou reaktivního N - např. Gln; vzniká z Glu ligasovou reakcí za katalýzy glutaminsynthetasou syst. L-glutamát:amoniak-ligasa (ADP-tvořící): Glu + NH 3 + ATP => Gln + ADP + P i -karbamoyl fosfát (v mitochodrii do močovinového cyklu vyloučení; pozn. o cytosolu synt. zdr. Gln ) katalýza amoniak-ligasou (ADP-tvořící, karbamát fosforylující): NH CO 2 + 2ATP => NH 2 -CO-O-PO ADP + P i

15 Rozdělení živočichů z hlediska způsobu vylučování N amonotelní (ryby) ureotelní (savci) urikotelní (ptáci) NH 4 +

16 Močovinový (Ornithinový) cyklus Lokalizace: především jaterní buňky Intracelulární lokalizace: mitochondrie/cytosol Zdrojem jednoho N v močovině je volný amoniak, zdrojem druhého je aspartát: HCO NH aspartát => NH 2 -CO-NH 2 + fumarát + H 2 O + energie z ATP

17 Močovinový (Ornithinový) cyklus

19 Syntéza aminokyselin Autotrofové - schopny syntetizovat vše tedy i AK; syntéza uhlíkaté kostry AK (s 2-oxo), pak transaminace. Heterotrofové -umějí syntetizovat jen některé AK (neesenciální). Kontrolní otázka: Jaké jsou esenciální aminokyseliny pro pampelišku (Taraxacum officinale)? Samozřejmě žádné, protože jako každá správná zelená (autotrofní) rostlina si umí syntetizovat vše, co potřebuje.

20 Metabolismus stavebních jednotek nukleových kyselin DNA i RNA při trávení (jako ostatní biopolymery) - hydrolytické štěpení na monomery - pankreatická RNasa, štěpící fosfodiesterové vazbyrna(13,7 kda) - cytosolové RNasy způsobují, že buněčná RNA (zejména mrna) má relativně krátký biologický poločas Produktem úplného rozštěpení RNA jsou nukleotidy a nukleosidy. Podobně i Dnasy v trávicím ústrojí i v buňkách (v lysosomech); (Pozn. tzv. restrikční endonukleasy (prokaryotické) využití v genovém inženýrství) - z nukleotidů, vzniklých hydrolýzou NK se pomocí nukleotidas odštěpuje fosfátová skupina; - nukleosidy jsou pak hydrolyzovány na (deoxy)ribosu a bazi

21 Odbourávání a biosyntéza pyrimidinových basí Prvním řádek - odbourávání cytosinu a uracilu Druhý ř. - odbourávání thyminu Třetí ř. - biosyntéza základní kostry pyrimidinových nukleosidů

22 Odbourávání a biosyntéza purinových basí

23 Symbióza s bakteriemi Nedostatek dusíku a rostliny Některé rostliny (např. bobovité, motýlokvěté) hostí totiž tyto bakterie rodu Rhizobium ve speciálních hlízkách ve svých kořenech. Symbiotické bakterie mají schopnost přijímat N 2 z atmosféry a přeměnit na využitelnou formu Redukce trojné vazby v N 2 vznik amonných iontů - střídání plodin

27 Zvláštnosti metabolismu N-látek - nejsou součástí energetického metabolismu (ale ne bez nákladů) -nejsou skladovány (ale rostliny, alkaloidy) - odbourávání i biosynthesa mají individuální charakter -intermediáty jejich metabolismu jsou součástí ostatních metabolických drah

Podobné dokumenty

Metabolismus bílkovin. Václav Pelouch

Metabolismus bílkovin. Václav Pelouch ZÁKLADY OBECNÉ A KLINICKÉ BIOCHEMIE 2004 Metabolismus bílkovin Václav Pelouch kapitola ve skriptech - 3.2 Výživa Vyvážená strava člověka musí obsahovat: cukry (50 55 %) tuky (30 %) bílkoviny (15 20 %)