Metabolismus aminokyselin Vladimíra Kvasnicová

Klasifikace proteinogenních AMK z hlediska jejich metabolismu z hlediska biosyntézy v lidském těle neesenciální (syntetizují se) esenciální (musíme je přijímat potravou) z hlediska degradačních produktů glukogenní (z jejich uhlíkaté kostry může vznikat Glc) ketogenní (degradačním produktem je acetyl-CoA)

Esenciální aminokyseliny „10“ rozvětvené: Val, Leu, Ile aromatické: Phe (→ Tyr), Trp bazické: His, Arg, Lys obsahující síru: Met (→ Cys) „zvláštní“: Thr

Esenciální aminokyseliny PVT TIM HALL rozvětvené: Val, Leu, Ile aromatické: Phe (→ Tyr), Trp bazické: His, Arg, Lys obsahující síru: Met (→ Cys) „zvláštní“: Thr

Esenciální / podmíněně esenciální / neesenciální aminokyseliny esenciální: Val, Leu, Ile, Thr, Phe, Trp, His, Arg, Lys, Met neesenc.: Gly, Ala, Pro, Ser, Tyr, Asn, Gln, Asp, Glu, Cys

Esenciální / podmíněně esenciální / neesenciální aminokyseliny esenciální: Val, Leu, Ile, Thr, Phe, Trp, His, Arg, Lys, Met neesenc.: Gly, Ala, Pro, Ser, Tyr, Asn, Gln, Asp, Glu, Cys AMK ~ organicky vázaný dusík proteiny z potravy proteosyntéza proteiny těla pool AMK syntéza N-sloučenin biosyntéza de novo degradace (E, glc, tuk)

Zabudování anorganického dusíku do org. molekul v metabolismu člověka Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/nitrogen-metabolism.html (leden 2007)

Syntéza AMK v lidském těle - 5 substrátů - oxalacetát → Asp, Asn -ketoglutarát → Glu, Gln, Pro, (Arg) pyruvát → Ala 3-fosfoglycerát → Ser, Cys, Gly Phe → Tyr

Syntéza AMK v lidském těle - typické reakce - transaminace Pyr → Ala OA → Asp -ketoGlt → Glu amidace Asp → Asn Glu → Gln z jiných AMK Phe → Tyr Ser → Gly Glu → Pro Met + Ser → Cys

Transaminační reakce je vratná enzymy: aminotransferázy koenzym: pyridoxalfosfát (derivát vitaminu B6) Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/nitrogen-metabolism.html (leden 2007)

Aminotransferázy významné v klinice („transaminázy“) alaninaminotransferáza (ALT = GPT) aspartátaminotransferáza (AST = GOT) Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

„amidace“ glutamátu GLUTAMIN = postranní karboxylová skupina Glu se mění na amidovou skupinu GLUTAMIN je nejvýznamnější transportní formou aminodusíku v krvi glutaminsyntetáza Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

(nikoli amoniak jako při syntéze Gln) ASPARAGINu je donorem –NH2 glutamin (nikoli amoniak jako při syntéze Gln) Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

Syntéza Tyr z Phe Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/amino-acid-metabolism.html (leden 2007)

Syntéza serinu a glycinu glykolýza Obrázek je převzat z http://www.biocarta.com/pathfiles/GlycinePathway.asp (leden 2007)

Tvorba aktivovaného methioninu = S-adenosylmethionin (SAM) SAM je donorem –CH3 skupiny v methylačních reakcích Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/amino-acid-metabolism.html (leden 2007)

Syntéza Cys z Met a Ser Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/amino-acid-metabolism.html (leden 2007)

Obrázek je převzat z http://www. biocarta Obrázek je převzat z http://www.biocarta.com/pathfiles/Cysteine2Pathway.asp (leden 2007)

Regenerace Met (vitaminy: folát + B12) B12 Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/amino-acid-metabolism.html (leden 2007)

Z některých aminokyselin vznikají další důležité látky: Gln, Asp, Gly → puriny, pyrimidiny Gly → porfyriny, kreatin (s Arg a Met) Arg → NO Cys → taurin Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

Dekarboxylací AMK vznikají monoaminy (= biogenní aminy) Tyr → katecholaminy (adrenalin, noradrenalin, dopamin) Trp → serotonin (= 5-hydroxytryptamin) His → histamin Ser → etanolamin → cholin → acetylcholin Cys → cysteamin Asp → -alanin Glu → -aminobutyrát (GABA) koenzym A

Rozhodněte se o pravdivosti tvrzení valin patří mezi větvené aminokyseliny serine obsahuje v postranním řetězci thiolovou skupinu glutamát patří mezi esenciální aminokyseliny tryptofan je prekurzor katecholaminů

Rozhodněte se o pravdivosti tvrzení valin patří mezi větvené aminokyseliny serine obsahuje v postranním řetězci thiolovou skupinu glutamát patří mezi esenciální aminokyseliny tryptofan je prekurzor katecholaminů

Odbourávání AMK 7 produktů odstranění aminodusíku z molekuly AMK detoxikace uvolněné aminoskupiny metabolismus uhlíkaté kostry AMK 7 produktů

7 degradačních produktů AMK pyruvát  Gly, Ala, Ser, Thr, Cys, Trp oxalacetát  Asp, Asn -ketoglutarát  Glu, Gln, Pro, Arg, His sukcinyl-CoA  Val, Ile, Met, Thr fumarát  Phe, Tyr acetyl-CoA  Ile acetoacetyl-CoA  Lys, Leu, Phe, Tyr, Trp glukogenní AMK ketogenní AMK

Vstup uhlíkaté kostry AMK do citrátového cyklu Obrázek je převzat z http://www.biocarta.com/pathfiles/glucogenicPathway.asp (leden 2007)

Příklad odbourávání AMK na meziprodukty CC Obrázek je převzat z http://www.biocarta.com/pathfiles/asparaginePathway.asp (leden 2007)

Osud aminodusíku aminokyselin extrahepatálně transaminace (vzniká hlavně Ala a Glu + 2-oxokyseliny) deaminace (reaguje málo AMK: Ser,Thr,His; uvolní se NH3) amidace Glu + NH3 → Gln (spotřeba ATP) v játrech viz. a) oxidační deaminace Glu (vzniká -ketoGlt + NH3) enzym: glutamátdehydrogenáza (GMD)

Glutamin je hlavní transportní formou aminodusíku Obrázek je převzat z http://www.sbuniv.edu/~ggray/CHE3364/b1c25out.html (prosinec 2006)

Transport aminodusíku při odbourávání svalových proteinů vylučované produkty Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

Glukózo-alaninový cyklus játra svaly Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

Metabolismus aminodusíku většina tkání játra svaly Obrázek je převzat z http://courses.cm.utexas.edu/archive/Spring2002/CH339K/Robertus/overheads-3/ch18_ammonia-transport.jpg (leden 2007)

GLUTAMÁTDEHYDROGENÁZA odstraňuje v játrech aminoskupinu z uhlíkaté kostry Glu 1. –NH2 sk. byla z AMK přenesena transaminací → glutamát 2. oxidační deaminací glutamátu se –NH2 uvolní jako amoniak Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/nitrogen-metabolism.html (leden 2007)

Transport a detoxikace aminodusíku - SOUHRN - aminotransferázy → glutamát nebo alanin glutaminsyntetáza → glutamin glutamináza → glutamát + NH4+ glutamátdehydrogenáza → 2-oxoglutarát + NH4+ játra: močovinový cyklus → močovina ledviny: glutamináza → glutamát + NH4+ → moč

Z uhlíkaté kostry těchto aminokyselin mohou vznikat následující produkty: aspartát → oxalacetát lyzin → glukóza alanin → zásobní tuk glutamin → -ketoglutarát

Z uhlíkaté kostry těchto aminokyselin mohou vznikat následující produkty: aspartát → oxalacetát lyzin → glukóza alanin → zásobní tuk glutamin → -ketoglutarát

Aminodusík, uvolněný z uhlíkaté kostry AMK, je transportován krví jako NH4+ alanin glutamin urea

Aminodusík, uvolněný z uhlíkaté kostry AMK, je transportován krví jako NH4+ alanin glutamin urea

Aminodusík uvolněný z uhlíkaté kostry AMK je transportován krví jako NH4+ fyziologicky do 35 µmol/l (NH3 + H + NH4+) alanin vzniká transaminační reakcí z pyruvátu glutamin nejvýznamnější transportní forma –NH2 v krvi urea je odpadním produktem aminodusíku (játra → ledviny → moč)

Močovinový (ornithinový) cyklus detoxikační mtb dráha (NH3 je toxický pro mozek) probíhá pouze v játrech lokalizován v mitochondrii /cytoplazmě karbamoylfosfát syntetáza I (= mitochondriální) okyseluje organismus (spotřeba HCO3-) energeticky náročný (spotřeba ATP) propojen s citrátovým cyklem přes fumarát močovina je odpadní produkt (→ moč)

Detoxikace amoniaku v játrech Obrázek je převzat z http://www.biocarta.com/pathfiles/ureacyclePathway.asp (leden 2007)

Propojení močovinového a citrátového cyklu Obrázek je převzat z http://courses.cm.utexas.edu/archive/Spring2002/CH339K/Robertus/overheads-3/ch18_TCA-Urea_link.jpg (leden 2007)

Regulace močovinového cyklu alosterická regulace + indukce enzymů vlivem vysokoproteinové diety nebo metabolických změn při hladovění regulační enzym aktivace inhibice karbamoylfosfát syntetáza I (= mitochondriální) N-acetylglutamát N-acetylglutamát syntetáza arginin Syntéza močoviny je inhibována při acidóze – šetří se HCO3-

Při detoxikaci amoniaku v lidském těle se uplatňuje močovinový cyklus probíhající pouze v játrech štěpení glutaminu v játrech a ledvinách ATP jako zdroj energie vznik ornithinu z citrulinu a karbamoylfosfátu

Při detoxikaci amoniaku v lidském těle se uplatňuje močovinový cyklus probíhající pouze v játrech štěpení glutaminu v játrech a ledvinách ATP jako zdroj energie vznik ornithinu z citrulinu a karbamoylfosfátu