Metabolismus aminokyselin

Prezentace na téma: "Metabolismus aminokyselin"— Transkript prezentace:

1 Metabolismus aminokyselin
Vladimíra Kvasnicová

2 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)

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

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

5 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

6 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)

7 Zabudování anorganického dusíku do org. molekul v metabolismu člověka
Obrázek je převzat z (leden 2007)

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

9 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

10 Transaminační reakce je vratná enzymy: aminotransferázy
koenzym: pyridoxalfosfát (derivát vitaminu B6) Obrázek je převzat z (leden 2007)

11 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, ISBN 0‑471‑15451‑2

12 „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, ISBN 0‑471‑15451‑2

13 (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, ISBN 0‑471‑15451‑2

14 Syntéza Tyr z Phe Obrázek je převzat z (leden 2007)

15 Syntéza serinu a glycinu
glykolýza Obrázek je převzat z (leden 2007)

16 Tvorba aktivovaného methioninu = S-adenosylmethionin (SAM)
SAM je donorem –CH3 skupiny v methylačních reakcích Obrázek je převzat z (leden 2007)

17 Syntéza Cys z Met a Ser Obrázek je převzat z (leden 2007)

18 Obrázek je převzat z http://www. biocarta
Obrázek je převzat z (leden 2007)

19 Regenerace Met (vitaminy: folát + B12) B12
Obrázek je převzat z (leden 2007)

20 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, ISBN 0‑471‑15451‑2

21 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

22 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

23 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

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

25 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

26 Vstup uhlíkaté kostry AMK do citrátového cyklu
Obrázek je převzat z (leden 2007)

27 Příklad odbourávání AMK na meziprodukty CC
Obrázek je převzat z (leden 2007)

28 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)

29 Glutamin je hlavní transportní formou aminodusíku
Obrázek je převzat z (prosinec 2006)

30 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, ISBN 0‑471‑15451‑2

31 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, ISBN 0‑471‑15451‑2

32 Metabolismus aminodusíku
většina tkání játra svaly Obrázek je převzat z (leden 2007)

33 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 (leden 2007)

34 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

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

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

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

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

39 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)

40 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)

41 Detoxikace amoniaku v játrech
Obrázek je převzat z (leden 2007)

42 Propojení močovinového a citrátového cyklu
Obrázek je převzat z (leden 2007)

43 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-

44 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

45 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