Metabolismus aminokyselin. Synthéza močoviny.

Hlavní zdroj aminokyselin jsou proteiny v potravě

Degradace nitrobuněčných proteinů: Ubiquitinylace proteinů = „označkování” k degradaci

Degradace intracelulárních proteinů proteasomovým systémem - příklad p53 proteinu

ZÁKLADNÍ PŘEHLED METABOLISMU AMINOKYSELIN Zdroje aminokyselin pro metabolismus: - aminokyseliny z natrávených bílkovin v potravě - aminokyseliny z proteinů degradovaných uvnitř buněk (proteasom) - aminokyseliny (neesenciální) syntetizované z jiných sloučenin Esenciální aminokyseliny jsou syntetizovány v rostlinách a bakteriích. Důležité reakce volných aminokyselin: Transaminace (event. deaminace) V katabolismu aminokyselin je transaminace velmi často první reakcí. Konečné produkty všech 20 aminokyselin jsou: 1. Intermediáty citrátového cyklu (oxalacetát, a-ketoglutarát, sukcinyl-CoA, fumarát), 2. pyruvát, 3. Acetyl-CoA nebo acetoacetyl-CoA. Některé aminokyseliny jsou prekurzory biologicky důležitých sločenin. Na rozdíl od sacharidů a tuků, pro aminokyseliny není možnost „skladování“.

ESENCIÁLNÍ v. NEESENCIÁLNÍ AMINOKYSELINY Alanin Arginin* Asparagin Histidin Aspartát Isoleucin Cystein Leucin Glutamát Lysin Glutamin Methionin Glycin Fenylalanin Prolin Threonin Serin Tryptofan Tyrosin Valin NEESENCIÁLNÍ * Arginin je tvořen v cyklu močoviny, ale takto vytvořené množství nestačí a většina argininu je spotřebována na odštěpení močoviny. Arginin se musí tedy doplňovat potravou a je „semiesenciální“.

Transaminační reakce

Aminotransferasy

Detaily transaminační reakce

Důležité aminotransferasy (transaminasy): Aspartate aminotransferase (AST): ASPARTATE + a-KETOGLUTARATE nOXALACETATE + GLUTAMATE Alanine aminotransferase (ALT): ALANINE + a-KETOGLUTARATE n PYRUVATE + GLUTAMATE (Markery jaterního poškození).

Transaminace a oxidativní deaminace. GLUTAMÁT-DEHYDROGENÁZOVÁ REAKCE (= odštěpení amoniaku z glutamátu) Kofaktory: NADH (>) nebo NADPH (<) Allosterická regulace: aktivace: ADP a GDP, inhibice: ATP a GTP

Biosyntéza neesenciálních AK oxaloaceát žaspartáte ž asparagin (AST) Glutamát ž glutamin (glutamine syhthase) Glutamát ž ornitin ž arginin (urea cycle) Aminokyseliny ž glutamát (transaminasy) pyruvát ž alanin (ALT) Fenylalanin ž tyrosin Serin + methionin ž cystein Glutamáte ž prolin 3-fosfoglycerát ž 3-fosfohydroxypyruvat ž serin nglycin cholin žglycin threonin žglycin

Biosyntéza serinu

Syntheéza of glutamátu z from argininu nebo prolinu Biosynthéza glutamátu z prolinu je „obrácením“ synthézy prolinu z glutamátu

Prolin je syntetizován z glutamátu

Synthéza cysteinu ze serinu a methioninu

Tvorba glycinu

Hydroxylace fenylalaninu na tyrosin (defekt při fenylketonurii)

Glutamát a glutamin Podobně, aspartát a asparagin (enzymy asparagin synthetasa a asparaginasa, ale asparagin synthetasa přenáší amino-skupinu z glutaminu).

KATABOLISMUS AMINOKYSELIN DETOXIKACE AMONIAKU, CYKLUS MOČOVINY Většinou začíná transaminací (nikoli prolin, threonin, lysin, histidin) Glutamát dehydrogenasa (reversibilní) odštěpuje amoniak z glutamátu Většina amoniaku je přeměněna v močovinu v cyklu močoviny, močovina je vyloučena močí Močovina je rozpustná a netoxická (za fyziologických koncentrací)

glutamátžNH4+ NH4+ž cyklus močoviny Zdroje amoniaku: Osud amoniaku: glutamátžNH4+ NH4+ž cyklus močoviny Oxidativní deaminace AMK NH4+ ž glutamin glutamin ž NH4+ NH4+ž asparagin asparagin ž NH4+ NH4+ + a-ketoglutarát ž glutamát Histidin žNH4+ (histidasa) Atd.

Transaminace a oxidativní deaminace GLUTAMÁT-DEHYDROGENÁZOVÁ REAKCE Kofaktory: NADH (>) nebo NADPH (<) Allosterická regulace: aktivace: ADP a GDP, inhibice: ATP a GTP

Glutamát a glutamin Podobně, aspartát and asparagin (enzymy asparagin synthetasa a asparaginasa, ale asparagin synthetasa přenáší amino-skupinu z glutaminu).

Odštěpení amonného iontu z histidinu (histidasa – první krok katabolismu histidinu) Též další možnost tvorby glutamátu

Biosyntéza močoviny

Cyklus močoviny

Cyklus močoviny

Karbamoylfosfát je též použit pro biosyntézu pyrimidinů