Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

METABOLISMUS AMINOKYSELIN Jana Novotná 2. LF UK, Ústav lékařské chemie a biochemie.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "METABOLISMUS AMINOKYSELIN Jana Novotná 2. LF UK, Ústav lékařské chemie a biochemie."— Transkript prezentace:

1 METABOLISMUS AMINOKYSELIN Jana Novotná 2. LF UK, Ústav lékařské chemie a biochemie

2 Struktura aminokyselin

3 Dvacet proteinogenních (standardních) aminokyselin

4 Metabolismus aminokyselin PROTEINY Z POTRAVY NEBÍLKOVINNÉ DERIVÁTY Porfyriny Puriny Pyrimidiny Neurotransmitery Hormony Složené lipidy Aminocukry TĚLESNÉ PROTEINY Proteosyntéza Odbourávání AMINOKYSELINY Trávení Transaminace GLUKÓZA CO 2 KETOLÁTKY ACETYL CoA MOČOVINANH 3 Přeměna ulíkové kostry 250 – 300 g/den GLYKOLÝZA KREBSŮV CYCLUS

5 Endopeptidasy Žaludeční - pepsin Pankreatické - trypsin, chymotrypsin, elastasa Exopeptidasy (tenké střevo) aminopeptidasy, karboxypeptidasy, dipeptidasy Pepsin (pH 1.5 – 2.5) – štěpí peptidovou vazbu před Tyr, Phe, mezi Leu, Glu Trypsin (pH 7.5 – 8.5) – štěpí peptidovou vazbu mezi Lys a Arg Chymotrypsin (pH 7.5 – 8.5) – štěpí peptidovou vazbu mezi Phe a Tyr Pankreatická elastasa (pH 7.5 – 8.5) – štěpí peptidvou vazbu za Ala, Gly a Val  Hydrolyzují polypetidy na oligopetidy a až na aminokyseliny. Aminokyseliny jsou absorbovány střevní sliznicí, transportovány k cílovým tkáním.  Odbourávání aminokyselin probíhá intracelulárně. Prvním krokem je odstranění  -aminoskupiny, většinou ve formě amoniaku, který je vylučován buď přímo nebo přes další sloučeniny z organismu. Enzymy štěpící proteiny

6 Neesenciální a esenciální aminokyseliny NeesenciálníEsenciálníSemiesenciální* Alanin Asparagin Aspartát Glutamát Serin Fenylalanin Histidin Isoleucin Leucin Lysin Methionin Threonin Tryptofan Valin Arginin Cystein Glutamin Glycin Prolin Tyrosin *pouze v určitém období růstu a během nemoci.

7 C O R COO - + NH 4 + deaminace transaminace C O R COO - CH NH 2 R COO - CH NH 2 R COO - oxidativní dekarboxylace CH 2 NH 3 + RCO 2 + Odbourání aminokyseliny

8

9 Transaminasy mají v aktivním centru prostetickou skupinu – pyridoxalfosfát (PLP). Transaminace Transaminasy (aminotransferasy) jsou specifické pro jeden pár aminokyseliny s její odpovídající  - ketokyselinou (oxokyselinou).

10 N H + CH3CH3 OHOH H2CH2C H2CH2C HOHO OH Pyridoxin Vitamin B6 N H + CH3CH3 OHOH H2CH2C H2CH2C O -2 O 3 PO ´4´ 5´ Pyridoxal-5´-fosfát (PLP) Všechny transaminasy obsahují koenzymem pyridoxal-5´-fosfát (PLP).

11 N + OH CH 3 CH 2 NH 2 CH 2 OO 3 P + 2- Pyridoxamin-5´-fosfát (PMP) PLP je pevně vázán na enzym přes imino vazbu (Schiffova báze) na  -aminoskupinu Lys. Pyridoxamin-5 ´- fosfát (PMP) přenáší aminoskupinu na  -ketokyselinu. N H + CH3CH3 O-O- C H2CH2C 2- O 3 PO N H + H Enzym Pyridoxal-5´-fosfát navázaný na apoenzym Lysin Interní Schiffova báze

12 Sled reakcí při transaminaci

13 Transaminasy důležité v klinické praxi SGOT (serum glutamátoxaloacetáttransaminasa) nebo AST (aspartáttransamináza) SGPT (serum glutamátpyruváttransaminasa) nebo alanintransaminasa, ALT. Vysoké aktivity těchto enzymů v krevním séru indikují porušení svalové nebo jaterní tkáně (infarkt myokardu, zánět jater, ). Substráty většiny aminotransferas jsou  -ketoglutarát a oxaloacetát. Transaminace – podíl na vzniku mnoha aminokyselin. Transaminasy

14 Glukoso-alaninový cyklus Transport aminodusíku při odbourávání svalových bílkovin Alanin vyplavený ze svalu a periferních tkání, je použit pro glukoneogenezi v játrech a glukóza je opětovně vychytávána svalem a periferními tkáněmi→ pyruvát → alanin atd. Aminodusík z alaninu je v játrech použit pro syntézu močoviny. (Obdoba cyklu Coriových). Obrázek převzat z učebnice : D. L. Nelson, M. M. Cox :LEHNINGER. PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY Fifth edition

15 Obrázek převzat z: L -Glutamátdehydrogenasa  hromadění glutamátu v játrech z transaminačních reakcí  oxidativní deaminace glutamátu (glutamátdehydrogenasovou reakcí) a uvolnění NH 3 (mitochondrie)  glutamátdehydrogenasa - jediná z enzymů schopna využívat NAD + i NADP + jako akceptory redukujících ekvivalentů  kombinované působení aminotransferasy a glutamátdehydrogenasy se nazývá transdeaminace. Glutamát uvolňuje svoji aminoskupinu v játrech jako amoniak

16 Obrázek převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley ‑ Liss, Inc., New York, ISBN 0 ‑ 471 ‑ ‑ 2 glutaminsyntetasa Nejvýznamnější transportní forma aminodusíku v krvi. Glutamin transportuje amoniak z krevního řečiště Glutamin je transportován do jater a NH 3 se v mitochondriích hepatocytů uvolní za pomoci glutaminasy, glutamin se mění zpět na glutamát. NH 3 se v močovinovém cyklumění na močovinu.

17 Vzájemná přeměna mezi glutamátem, glutaminem a  -ketoglutarátem  -ketoglutarát glutamát glutamin NH 3 glutamát + NAD + + H2OH2O  -ketoglutarát NH 3 ++ NADH glutamát NH 3 +glutamin ATP ADP glutamin H2OH2O + glutamát NH 3 + A. Glutamátdehydrogenasa B. Glutaminsyntetasa (játra) C. Glutaminasa (ledviny) z transaminačních reakcí přímo do močovin. cyklu

18 Deaminace aminokyselin aminokyselinaFMNH2OH2O ++  -ketokyselina FMNH 2 NH 3 oxidasa L -aminokyselin A. Oxidativní deaminace FMNH2O2H2O2 H2OH2OO2O O2O2 katalasa B. Neoxidativní deaminace serin pyruvát threonin  -ketoglutarát NH Serin-threonin dehydratasa Oxidasa L -aminokyselin tvoří amoniak a  -ketokyselinu přímo, za přítomnosti FMN jako kofaktoru.

19 pyruvátacetyl CoA oxalacetát fumarát sukcinyl CoA acetoacetyl CoA  -ketoglutarát citrát PEP aspartát asparagin tyrosin fenylalanin aspartát isoleucin methionin threonin valin alanin, glycin cystein, serin tryptofan isoleucin leucun* tryptofan leucin*,lysin* fenylalanin tyrosin, tryptofan glukóza acetyl CoA lipidy glutamin glutamát histidin prolin arginin Dvacet aminokyselin se odbourává na sedm produktů, které jsou součástí citrátového cyklu

20 Glukogenní aminokyseliny  -ketoglutarát, pyruvát, oxaloacetát, fumarát nebo sukcinyl CoA Aspartát Asparagin Arginin Phenylalanin Tyrosin Isoleucin Methionin Valin Glutamin Glutamát Prolin Histidin Alanin Serin Cystein Glycin Threonin Tryptofan

21 Ketogenní aminokyseliny Acetyl CoA nebo acetoacetát Lysin Leucin

22 Ketogenní a glukogenní aminokyseliny  -ketoglutarát, pyruvát, oxaloacetát, fumarát nebo sukcinyl CoA a také acetyl CoA nebo acetoacetát Isoleucin Threonin Tryptofan Fenylalanin Tyrosin

23 alanin serin cystein threonin Aminokyseliny s C3 Pyruvát

24 Aminokyseliny s C4 asparagová k. asparagin Oxalacetát

25 Aminokyseliny s C5 glutamin prolin histidin arginin  ketoglutarát

26 Metabolické přeměny některých aminokyselin

27 Syntéza serinu Převzato :

28 Vzájemná přeměna serinu a glycinu Převzato z

29 Odbourání glycinu Glycine synthase (H 4 folate) Převzato z

30 Tetrahydrofolát jako nosič jednoho uhlíku

31 Tvorba aktivovaného methioninu = S-adenosylmethionin (SAM) Metabolismus methioninu SAM slouží jako prekurzor pro řadu metylačních reakcí, např. konverze noradrenlinu na adrenalin. Po ztrátě CH 3 vzniká S-adenosylhomocystein (SAH). Převzato z

32 Biosyntéza cysteinu z methioninu Převzato z 1.SAM se přes SAH mění na homocystein. 2.Homocystein kondenzuje se serinem na cystathion. 3.Cystathionasa rozštěpí cystathion na cystein a  -keto- glutarát. Celá rerakce se nazývá transsulfurace * * nefunkční enzym vede ke vzniku homocystinurii. Regenerace Met za přítomnosti N 5 -methyl- tetrahydrofolátu ( vitaminy: folát + B12)

33 Homocystinurie Vrozená porucha metabolismu Met, geneticky podmíněná defektem enzymu cystathionin-β-synthasy. V moči je vysoká koncentrace homocysteinu a methioninu. Deformity kostí a poruchy zraku způsobené atypickým uložením čočky, předčasná ateroskleróza neléčený stav vede k opožděnému mentálnímu vývoji.. Vysoká chemická reaktivita homocysteinu a působení vzniku volných radikálů narušují jiné enzymy a mitochondrie buněk.

34 Bioyntéza tyrosinu z fenylalaninu Tetrabiopterin redukuje fenylalaninhydroxylasu a sám je zpět redukován NADH- dependentní dihydropteridinreduktasou. Chybějící nebo defektní fenylalaninhydroxylasa způsobuje hyperfenylalaninemie (koncentrace Phe > 120 mM).

35 Fenylketonurie Vrozená porucha metabolismu Phe, geneticky podmíněná defektem enzymu fenylalaninhydroxyláza. Nahromaděný Phe ( 1000  M v plasmě) se stává hlavním donorem aminoskupiny a odčerpává v nervové tkáni  -ketoglutarát. V nervové tkáni chybí  -ketoglutarát pro Krebsův cyklus, snižuje se aerobní metabolismus. Neléčený stav vede k mentální retardaci.

36 valinisoleucinleucin  -ketoglutarátglutamát (transaminace)  -ketoisovalerát  -keto-  -methylbutyrát  -ketoisokaproát oxidativní dekarboxylace dehydrogenasa  -ketokyselin* CO 2 NAD + NADH + H + isobutyryl CoA  -methylbutyryl CoA isovaleryl CoA Dehydrogenasový komplex rozvětvených  -ketokyselin propionyl CoA acetyl CoA acetoacetát acetyl CoA propionyl CoA ++ Odbourávání rozvětvených aminokyselin

37 Aminoacidémie rozvětvených aminokyselin (choroba javorového sirupu) Vrozená genetická porucha metabolismu rozvětvených aminokyselin, geneticky podmíněná defektem enzymů. Rozvětvené aminokyseliny a jejich  -ketokyseliny se dostávají ve vysokých koncentracích do moči. Mechanismus toxicity není znám. Neléčený stav vede k abnormálnímu vývoji mozku a mentální retardaci.

38 Tryptofan Otevření pyrrolového kruhu (tryptofan-2,3-dioxygenasa). Indolový kruh je ketogenní (acetoacetát). Postranní řetězec je glucogenní(alanin). Kynurenát a xanthurenát se vyloučí močítryptofan je prekurzorem pro serotonin a melatonin.

39 Selenocystein Nadávno zařazen mezi proteinogenní aminokyseliny jako 21 AK. Nachází se v aktivním místě různých enzymů, včetně antioxidačního enzymu glutathionperoxidasy a 5-deiodinas. Do proteinu se inkorporuje tRNA s UCA antikodonem. Záměna selenocysteinu za Cys vede ke značnému snížení enzymové aktivity (nedostatek Se v potravě).

40 Enzymy katalyzující reakce metabolismu bílkovin obsahují kofaktory: komplex vitaminů B THIAMIN B 1 (thiamindifosfát) oxidativní dekarboxylace  -ketokyselin RIBOFLAVIN B 2 (flavinmononukleotid FMN, flavinadenindinukleotid FAD) oxidasa  -aminokyselin NIACIN B 3 – kyselina nikotinová, (nikotinamidadenindinukleotid NAD + Nikotinamidadenindinukleotidfosfát NADP +) dehydrogenasy, reduktasy PYRIDOXIN B 6 (pyridoxalfosfát) transaminační reakce a dekarboxylace KYSELINA LISTOVÁ (tetrahydrofolát) enzymy metabolismu aminokyselin KYSELINA ASKORBOVÁ odbourání tyrosinu syntéza kolagenu


Stáhnout ppt "METABOLISMUS AMINOKYSELIN Jana Novotná 2. LF UK, Ústav lékařské chemie a biochemie."

Podobné prezentace


Reklamy Google