Aminokyseliny Biologicky aktivní deriváty aminokyselin. Přeměna uhlíkového skeletu Katabolismus aminokyselin Biologicky aktivní deriváty aminokyselin.

KATABOLISMUS AMINOKYSELIN Většinou začíná transaminací (neplatí ale např.pro prolin, threonin, lysin, histidin) Glutamát dehydrogenasa (reversibilní) odštěpuje amoniak z glutamátu Většina amoniaku je přeměněna v močovinu v cyklu močoviny, která je vyloučena močí Močovina je rozputná a netoxická (za fyziologických koncentrací)

V katabolismu aminokyselin je transaminace velmi často první reakcí 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 sloučenin. Na rozdíl od sacharidů a tuků, pro aminokyseliny není možnost „skladování“.

Transaminační reakce

Katabolismus aminokyselin (glukogenní and ketogenní AK)

5 AMINOKYSELIN TVOŘÍ a-KETOGLUTARÁT

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

Prolin je katabolizován na glutamát

Katabolismus hydroxyprolinu

ARGININ > > ORNITHIN > GLUTAMÁT

Serine > pyruvate + NH4+ Serin a glycin jsou vzájemně přeměnitelné Serine dehydratasa: Serine > pyruvate + NH4+

Glycin synthasa v jaterních mitochondriích

Katabolismus aminokyselin (glukogenní and ketogenní AK)

Threonin je degradován na glycin a acetyl-CoA

Katabolismus cysteinu

CYSTEIN x CYSTIN

S-adenosylmethionin je dárce methylové skupiny v metabolismu (ve většině reakcí)

Synthéza cysteinu ze serinu a methioninu = též „degradace“ methioninu

Hydroxylace of fenylalaninu na tyrosin (defekt při fenylketonurii)

Konverze fenylalaninu, není-li hydroxylován na tyrosin

Katabolismus tyrosinu

Katabolismus tryptofanu

Katabolismus lysinu

Histidasa – první krok degradace histidinu (Glutamát je tvořen i z histidinu)

Konverze leucinu, valinu, a isoleucinu

Další konverze leucinu

Další konverze valinu

Další konverze isoleucinu

Biologicky aktivní deriváty aminokyselin

Histidin > histamin (alergické reakce) Tryptofan > serotonin, melatonin Tyrosine > dopamin, noradrenalin, adrenalin thyroxin melanin (polymer) (dekarboxylace) Glutamin > purinové a pyrimidinové base Aspartat > pyrimidine base Glutamat > g-aminobutyrát Arginin > oxid dusnatý Glycin > kreatin-P, purinové base, hem Ornitin > polyaminy b-alanin > v acetyl-CoA Methionin > S-adenosylmethionin Glutathion (tripeptid)

Biosyntéza kreatinu a kreatininu Creatine is synthesized in the liver by methylation of guanidoacetate using SAM as the methyl donor. Guanidoacetate itself is formed in the kidney from the amino acids arginine and glycine. Both creatine and creatine phosphate are found in muscle, brain and blood. Creatinine is formed in muscle from creatine phosphate by a nonenzymatic dehydration and loss of phosphate. The amount of creatinine produced is related to muscle mass and remains remarkably constant from day to day. Creatinine is excreted by the kidneys and the level of excretion (creatinine clearance rate) is a measure of renal function.

Atomy dusíku purinového jádra pocházejí z aminokyselin

Biosyntéza purinů

Biosyntéza purinů - pokračování

Aspartát a glutamin jsou dárci dusíku v biosyntéze pyrimidinových bazí

DERIVÁTY TRYPTOFANU Účinky serotoninu: vasokonstrikce, stimulace kontrakce hladkého svalu

Syntéza katecholaminů

Metabolismus (degradace) katecholaminů

Syntéza melaninu z tyrosinu

Hormony štítné žlázy

Oxid dusnatý (NO) arginin -----> citrulin + NO Existují 3 isoenzymy nitric oxid synthasy (NOS) v savčích buňkách: 1. neuronální NOS (nNOS, NOS-1), inducibilní (makrofágová) NOS (iNOS, NOS-2), a endoteliální NOS (eNOS, NOS-3). arginin -----> citrulin + NO Nitric oxid synthasy jsou složité enzymy, využívají více redoxních kofaktorů: NADPH, FAD, FMN, a tetrahydrobiopterin (H4B). NO má krátký poločas rozpadu (cca 2-4 sekundy), protože je vysoce reaktivní a reaguje s kyslíkem a superoxidem. NO je vázán hem-obsahujícími bílkovinami a tím je jeho účinek inhibován. NO vzniká i z glycerolnitrátu (vasodilatans). Účinky NO: vasodilatace, inhibice agregace destiček.

S-adenosylmethionin je dárce metylové skupiny v metabolismu

Glutamát  g-aminobutyrát (GABA) (dekarboxylace glutamátu) Degradace g-aminobutyrátu: sukcinátsemialdehyd (transaminací) s následnou přeměnou na g-hydroxybutyrát laktátdehydrogenasou (NADH kofaktor).

Polyaminy se tvoří z ornitinu The key features of the pathway are that it involves putrescine, an ornithine catabolite, and S-adenosylmethionine (SAM) as a donor of 2 propylamine residues. The first propylamine conjugation yields spermidine and addition of another to spermidine yields spermine. The function of ODC (ornithin decarboxylase) is to produce the 4-carbon saturated diamine, putrescine.

b-alanin se tvoří v katabolismu cytosinu

Carnosine Aktivuje myosin ATPasu ve svalu

Mnoho aminokyselin tvoří acetyl-CoA (přes pyruvát nebo acetoacetyl-CoA, nebo přímo

Cysteine je donor -SH v CoA

Glutathion je důležitý antioxidant The role of GSH as a reductant is extremely important particularly in the highly oxidizing environment of the erythrocyte. The sulfhydryl of GSH can be used to reduce peroxides formed during oxygen transport. The resulting oxidized form of GSH consists of two molecules disulfide bonded together (abbreviated GSSG). The enzyme glutathione reductase utilizes NADPH as a cofactor to reduce GSSG back to two moles of GSH. Hence, the pentose phosphate pathway is an extremely important pathway of erythrocytes for the continuing production of the NADPH needed by glutathione reductase.

Důležité posttranslační modifikace aminokyselinových zbytků v proteinech Fosforylace: serin, threonin, tyrosin (protein kinasy) Acetylace: e-aminoskupina lysinu Methylace: e-aminoskupina lysinu Hydroxylace: prolin, lysin (v kolagenu) Ubiquitinylace, sumoylace Glykosylace