14. Detoxikace amoniaku. ornithinový cyklus, odbourání nukleotidů

Podobné dokumenty
Biosyntéza a metabolismus bílkovin

Metabolismus aminokyselin 2. Vladimíra Kvasnicová

Metabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová

6. Nukleové kyseliny

Metabolismus proteinů a aminokyselin

METABOLISMUS SACHARIDŮ

Nukleové kyseliny Milan Haminger BiGy Brno 2017

Metabolismus aminokyselin. Vladimíra Kvasnicová

3 N. Číslování. 1,3-diazin

Metabolismus dusíkatých látek

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK. Anotace. Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20. Číslo projektu:

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Metabolismus dusíkatých látek

Didaktické testy z biochemie 2

Projekt SIPVZ č.0636p2006 Buňka interaktivní výuková aplikace

Metabolismus aminokyselin II. Močovinový cyklus

9. Citrátový cyklus, oxidační dekarboxylace pyruvátu a anaplerotické dráhy

Metabolizmus aminokyselin I

Intermediární metabolismus. Vladimíra Kvasnicová

POLYPEPTIDY. Provitaminy = organické sloučeniny bez vitaminózního účinku, které se v živočišném těle mění působením ÚV záření nebo enzymů na vitaminy.

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

METABOLISMUS SACHARIDŮ

Energetický metabolizmus buňky

Metabolismus mikroorganismů

12. Metabolismus lipidů a glycerolu. funkce karnitinu a β-oxidace

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce, RNA processing Translace

Propojení metabolických drah. Alice Skoumalová

Bp1252 Biochemie. #8 Metabolismus živin

Štěpení lipidů. - potravou přijaté lipidy štěpí lipázy gastrointestinálního traktu

1. Napište strukturní vzorce aminokyselin D a Y a vzorce adenosinu a thyminu

Typy nukleových kyselin. deoxyribonukleová (DNA); ribonukleová (RNA).

Intermediární metabolismus - SOUHRN - Vladimíra Kvasnicová

Ukázky z pracovních listů z biochemie pro SŠ A ÚVOD

Procvičování aminokyseliny, mastné kyseliny

Metabolismus bílkovin. Václav Pelouch

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Metabolismus lipidů - odbourávání. VY_32_INOVACE_Ch0212

Proteiny. Markéta Vojtová VOŠZ a SZŠ Hradec Králové

Nukleové kyseliny příručka pro učitele. Obecné informace:

Aminokyseliny, peptidy a bílkoviny

Nukleové kyseliny. Nukleové kyseliny. Genetická informace. Gen a genom. Složení nukleových kyselin. Centrální dogma molekulární biologie

Pentosový cyklus. osudy glykogenu. Eva Benešová

NaLékařskou.cz Přijímačky nanečisto

Nukleové kyseliny. obecný přehled

NUKLEOVÉ KYSELINY. Složení nukleových kyselin. Typy nukleových kyselin:

Trávení a metabolismus

METABOLISMUS NUKLEOTIDŮ

Metabolismus krok za krokem - volitelný předmět -

Sylabus pro předmět Biochemie pro jakost

DÝCHÁNÍ. uložená v nich fotosyntézou, je z nich uvolňována) Rostliny tedy mohou po určitou dobu žít bez fotosyntézy

Integrace metabolických drah v organismu. Zdeňka Klusáčková

7. Enzymy. klasifikace, názvosloví a funkce

Biochemie dusíkatých látek při výrobě vína

Biochemie jater. Eva Samcová

ENZYMY A NUKLEOVÉ KYSELINY

13.HETEROCYKLICKÉ SLOUČENINY,

Buněčné dýchání Ch_056_Přírodní látky_buněčné dýchání Autor: Ing. Mariana Mrázková

Metabolismus purinů a pyrimidinů

16a. Makroergické sloučeniny

Biochemicky významné sloučeniny a reakce - testík na procvičení

Centrální dogma molekulární biologie

AMINOKYSELINY REAKCE

Přehled energetického metabolismu

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Metabolismus sacharidů. VY_32_INOVACE_Ch0216.

Otázka: Metabolismus. Předmět: Biologie. Přidal(a): Furrow. - přeměna látek a energie

NUKLEOTID U. Tomáš Kučera.

Chemie 2018 CAUS strana 1 (celkem 5)

- metabolismus soubor chemických reakcí probíhajících v živých organismech a mezi organismy a jejich životním prostředím

V organismu se bílkoviny nedají nahradit žádnými jinými sloučeninami, jen jako zdroj energie je mohou nahradit sacharidy a lipidy.

TEST + ŘEŠENÍ. PÍSEMNÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z CHEMIE bakalářský studijní obor Bioorganická chemie 2010

5. Příjem, asimilace a fyziologické dopady anorganického dusíku. 5. Příjem, asimilace a fyziologické dopady anorganického dusíku

1. ročník Počet hodin

METABOLISMUS SLOUČENINY S MAKROERGNÍMI VAZBAMI

Chemická reaktivita NK.

Didaktické testy z biochemie 1

fce jater: (chem. továrna, jako 1. dostává všechny látky vstřebané GIT) METABOLICKÁ (jsou metabolicky nejaktivnější tkání v těle)

Konsultační hodina. základy biochemie pro 1. ročník. Přírodní látky Úvod do metabolismu Glykolysa Krebsův cyklus Dýchací řetězec Fotosynthesa

1. Napište strukturní vzorce aminokyselin E a W a vzorce guanosinu a uracilu

Metabolismus. Source:

Test pro přijímací řízení magisterské studium Biochemie Napište vzorce aminokyselin Q a K

Karbonylové sloučeniny

Obecný metabolismus.

Metabolismus. - soubor všech chemických reakcí a příslušných fyzikálních procesů, které souvisejí s aktivními projevy života daného organismu

sloučeniny C, H, O Cukry = glycidy = sacharidy staré názvy: uhlohydráty, uhlovodany, karbohydráty

15. Glukoneogenéza, glykoneogenéza. Biosyntéza aminokyselin, lipidů a nukleotidů

Látky jako uhlík, dusík, kyslík a. z vnějšku a opět z něj vystupuje.

Úvod do buněčného metabolismu Citrátový cyklus. Prof. MUDr. Jiří Kraml, DrSc. Ústav lékařské biochemie 1. LF UK

Citrátový cyklus. Tomáš Kučera.

Energetika a metabolismus buňky

Struktura a funkce nukleových kyselin

Glykolýza Glukoneogeneze Regulace. Alice Skoumalová

Digitální učební materiál

Charakteristika složky 3) cytochrom-c NADH-Q-reduktasa cytochrom-c- oxidasa ubichinon cytochromreduktasa

Brno e) Správná odpověď není uvedena. c) KHPO4. e) Správná odpověď není uvedena. c) 49 % e) Správná odpověď není uvedena.

Metabolismus proteinů a aminokyselin

REPLIKACE A REPARACE DNA

Vymezení biochemie moderní vědní obor, který chemickými metodami zkoumá biologické děje (bios = řecky život) spojuje chemii s biologií poznatky velmi

2. Z následujících tvrzení, týkajících se prokaryotické buňky, vyberte správné:

Chemie 2016 CAU strana 1 (celkem 5) 1. Zápis 39

Struktura proteinů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Předmět: KBB/BB1P; KBB/BUBIO

Transkript:

14. Detoxikace amoniaku ornithinový cyklus, odbourání nukleotidů

METABOLISMUS AMONIAKU Aminoskupiny se použijí: při synthese dusík obsahujících částí biomolekul sloučenin (aminokyseliny puriny a pirimidiny, karbamoylové nebo guanidylové deriváty) nebo jsou po převedení na vhodnou odpadní formu z organismu vyloučeny

ASIMILACE AMONIAKU Důležitou úlohu při využívání amoniaku při biosyntetických dějích mají amidy asparagin a zejména glutamin. transportéry (lehce přecházejí buněčnou membránou) a donory amoniaku v organismech; vytvářejí latentní reservu amoniaku. Asparagin je metabolicky méně versatilní než glutamin a jeho amidový dusík nelze přímo přenášet do synthetických reakcí.

K převedení amoniaku do amidové skupiny glutaminu slouží reakce katalysovaná ligasou glutaminsynthetasou: U živočichů probíhá tento děj hlavně v játrech a mozku. Analogicky se tvoří asparagin za katalysy asparaginsynthetasou.

Amidový dusík glataminu se uplatňuje při různých reakcích: a) Synthesa aminokyselin transaminací. Převedením amoniaku z amidové skupiny glutaminu na 2-oxoglutarát se získá glutamát, vhodný donor aminoskupin pro transaminační reakce: b) Výroba karbamoylfosfátu. Glutamin může dále sloužit jako zdroj dusíku pro synthesu karbamoylfosfátu Karbamoylfosfát poskytuje atomy C 2 a N 3 při synthese pyrimidinového skeletu a podílí se na tvorbě guanidylové skupiny argininu.

c) Synthesa purinů Glutamin poskytuje dusíkové atomy N 3 a N 9 purinového kruhu a 2-aminoskupinu guaninu. d) Synthesa dalších dusíkatých látek Dusík amidové skupiny glutaminu je dále používán při synthese histidinu, aminocukrů a při aminaci UTP za vzniku CTP e) Transfer amoniaku na aspartát V některých organismech se amidová skupina glutaminu přenáší na aspartát činností asparaginsynthetasy. Hlavní formy vstupu amoniaku do metabolismu jsou tedy glutamin, glutamát a karbamoylfosfát

VYLUČOVÁNÍ AMONIAKU Živočichové : Amonotelní u vodních živočichů; ve vodném prostředí se přebytečný snadno rozpustný amoniak vylučovaný žábrami rozptýlí a tím ztratí svůj toxických účinek Urikotelní - u vejcorodých živočichů (plazi, ptáci, paryby) - amoniak metabolisován na močovou kyselinu (trioxopurin), která pro svou malou rozpustnost není toxická.a ptáci) Ureotelní - u savců hlavním dusíkatým odpadním produktem rozpustná močovina (urea) Ve formě močoviny odchází u savců 80 až 90% celkového dusíku konečných dusíkatých metabolitů Zbytek slouží k neutralizaci kyselin a je pak vylučován močí ve formě amonných solí a nepatrného množství volného amoniaku. Amoniak určený k odstranění je předáván do krevního oběhu hlavně v amidové skupině glutaminu a aminové skupině alaninu. Glutamin a alanin jsou přijímány játry, kde probíhá synthesa močoviny, a ledvinami, kde přecházejí ionty NH 4 + do moči (jejich hlavním zdrojem je glutamin)

TVORBA MOČOVINY Močovina se tvoří u ureotelních živočichů speciálním metabolickým pochodem: močovinový, ureosynthetický nebo ornithinový cyklus nebo též malý Krebsův cyklus Děj biosynthetický Do ureosynthetického cyklu vstupuje: Jedna molekula CO 2 a dvě aminoskupiny, pocházející z aminokyseliny ornithinu Tato část probíhá zhruba ve všech organismech schopných biosynthesy argininu. Avšak pouze ureotelní živočichové mají vysokou hladinu enzymu arginasy, která katalysuje hydrolytické štěpení argininu na močovinu a ornithin Močovina, neutrální, ve vodě rozpustná látka, se pak vyloučí močí a ornithin je k disposici pro další cyklus děje.

UREOSYNTHETICKÝ CYKLUS Tento cyklus probíhá nepřetržitě v játrech U dospělého člověka se denně vytvoří a vylučuje v průměru 25 až 35 g močoviny ( asi 0,5 mol) -> přechází do krve a v ledvinách se z krve dostává glomerulární filtrací do moče. Buňky, které nemají všechny enzymy potřebné k synthese močoviny, detoxikují amoniak vazbou na glutamát, za vzniku glutaminu -> přenášen krví do jater - odevzdá amoniak do močovinového cyklu a menší část do ledvin, kde glutaminasou uvolněný amoniak neutralizuje kyseliny, vznikající v metabolismu a vylučuje se s nimi močí. silně exergonická reakce vznikají energeticky bohaté meziprodukty vynaložení značného množství energie.

Rozdělení do pěti dílčích dějů: 1. Tvorba Karbamoylfosfátu. Fosforečný ester karbamové kyseliny je aktivovaný vstupní produkt, který vnáší do cyklu jednu aminoskupinu, pokutovanou hlavně glutamátem, vznikajícím z transportní formy aminoskupin Probíhá v matrix mitochondrií, kde je dostatek CO 2, který je zdrojem uhlíku pro karbomoylfosfát; CO 2 je uvolňován dekarboxylačními reakcemi citrátového cyklu a dekarboxylací pirimidinů 2. Vznik citrulinu. probíhá opět v matrix mitochondrií, se karbamoylová skupina přenáší na δ- aminoskupinu aminokyseliny ornithinu za vzniku citrulinu a uvolnění fosfátu Citrulin pak vystoupí z mitochondrií do cytoplasmy, kde se odehrávají další reakce cyklu 3. Zapojení druhé aminoskupiny kondensace citrulinu s aspartátem. Pro vznik argininu je zapotřebí další aminoskupina - přináší ji do cyklu aspartát za tvorby argininosukcinátu. Vznik této makroergické sloučeniny katalysuje ligasa argininosukcinátsynthetasa za použití energie odpovídající dvěma jednotkám ATP: ATP se štěpí na AMP a PP i,který se dále hydrolysuje na 2 P i

4. Štěpení argininosukcinátu na arginin a fumarát Aminoskupiny aspartátu vytvoří arginin, zatímco jeho uhlíkový skelet zůstává zachován a uvolní se jako fumarát Vznik fumarátu umožňuje napojení močovinového cyklu na citrátový cyklus. Fumarát se v citrátovém cyklu přemění přes malát na oxalacetát, z něhož transaminací může opět vznikat aspartát pro další cyklus výroby močoviny Při přeměně malátu na oxalacetát se navíc získají dva aktivované atomy vodíku, ekvivalentní 3 jednotkám ATP, o něž se sníží energie potřebná na synthesu močoviny 5. Štěpení argininu. Arginin, uvolněný rozpadem argininosukcinátu, se hydrolyticky štěpí za katalysy arginasou na močovinu a ornithin, čímž se cyklus uzavírá Ornithin přechází z cytosolu zpět do mitochondrií, kde zahajuje další reakční cyklus Močovina postupně přechází do moč

ENERGETICKÁ STRÁNKA MOČOVINOVÉHO CYKLU K průběhu močovinného cyklu je potřebná energie odpovídající čtyřem jednotkám ATP: dvě jsou zapotřebí na synthesu karbamoylfosfátu a další dvě na kondensaci citrulinu s asparátem Zapojením fumarátu do citrátového cyklu lze uhradit tři jednotky ATP Čistý výdej energie tedy představuje 1 ATP na 1 molekulu močoviny

ODBOURÁVÁNÍ NUKLEOVÝCH KYSELIN Obměně podléhají pouze RNA DNA se neodbourává ani v eukaryotních ani v prokaryontních buňkách Odbourávání veškeré DNA nastává jen u mrtvých buněk nebo při tvorbě bezjaderných buněk (např. zralé erythrocyty) Nukleové kyseliny z potravy jsou během trávení hydrolyzovány na stavební jednotky -> oxidačně degradovány

HYDROLYSA NA STAVEBNÍ JEDNOTKY Při trávení nukleových kyselin a nukleoproteinových komplexů potravy se účinkem HCI v žaludku odštěpí bílkovinná složka (histon, protamin a další) -> hydrolyza za katalysy proteolytických trávicích enzymů Rozpad na nukleotidy uskutečňují hydrolasy ze skupiny fosfodiesteras (polynukleotidas) = nukleasy - deoxyribo-, nebo ribonukleasy a endo- nebo exonukleasy Hydrolytické štěpení nukleotidů pokračuje za katalysy mononukleotidasami (fosfomonoesterasami) a uvolňuje se kyselina fosforečná

Při trávení se uplatňují tzv. alkalické fosfatasy s optimem účinnosti při ph kolem 8. Nukleosidy se štěpí hydrolysou glykosidové vazby mezi pentosou a basí za součinnosti nukleosidas (nukleosidfosforylas) ze skupiny glykosidas Za přítomnosti kyseliny fosforečné nebo i difosforečné vznikne pentosa-1-fosfát (nebo 1-difosfát) Odbourávání tkáňových ribonukleových kyselin v rámci jejich neustálé obnovy probíhá hlavně v lysosomech

ODBOURÁVÁNÍ PYRIMIDINOVÝCH BASÍ Oxidační odbourávání pyrimidinových basí probíhá u různých organismů různě Např. hlavní cesta u živočichů zahrnuje redukci uracilu a thyminu za vzniku plně hydrogenovaného kruhu U cytosinu nastává hydrogenace po jeho deaminaci na uracil -> Následuje otevírání kruhu mezi N 1 a C 6, čímž z uracilu a na něj převedeného cytosinu vzniká karbamoyl-β-alanin (β-ureidopropionát) a z thyminu karbamoylyl-βaminoburyrát -> Tyto aminokyseliny se dále hydrolyzují na β- alanin, resp. β-aminoisobutyrát a karbamát, který se rozpadá na CO 2 a NH 3 -> β-alanin a β-aminoisobutyrát se dále metabolizují jako aminokyseliny; β-alanin může být též využit na výrobucoa, dipeptidů eserinu a karnosinu apod.

Zdroj: http://www.biochemj.org/bj/379/0119/bj3790119.htm

ODBOURÁVÁNÍ PURINOVÝCH BASÍ Většina purinových derivátů se odbourává v organismech na urát Oxidace guaninu začíná z volní base, oxidace adeninu z nukleosidu adenosinu Ribosový zbytek je odštěpován fosforolyticky jako 5-fosfo-α- D-ribosyl-1-difosfát (PRPP) Xanthin je dále oxidován až na urát (anion močové kyseliny trioxopurinu) Oxidaci hypoxanthinu přes xanthin na urát katalyzuje xanthinoxidasa, flavoproteinový enzym, obsahující molybden a železo Stejně jako jiné flavinové oxidasy přenáší odebrané atomy vodíku přímo na molekulový kyslík Jeho redukcí vzniklý H 2 O 2 je pak katalasou rozkládán na H 2 O a O 2. U primátů, ale i u ptáků, některých plazů a některých druhů hmyzu je urát konečným produktem degradace purinů a je vylučován močí

Zdroj: http://www.bioinfo.org.cn/book/biochemistry/chapt21/bio8.htm

LITERATURA Mathews, Ch. K. Halde, K. E. Ahern, K. G., Biochemistry, 3. vydání, San Francisco, Benjamin Cummings, 1999, 1186 s., ISBN 99-043683 Voet, D. Voet, J. G. Pratt, Ch. W., Fundamentals of Biochemistry: life at the molecular level, 2. vydání, USA, Willey, 2006, 1264 s., ISBN 0-471-21495-7