Metabolizm białek. Ogólny schemat metabolizmu bialek

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Metabolizm białek. Ogólny schemat metabolizmu bialek"

Krystyna Piasecka
8 lat temu
Przeglądów:

1 Metabolizm białek Ogólny schemat metabolizmu bialek

2 Trawienie białek i absorpcja aminokwasów w przewodzie pokarmowym w żołądku (niskie ph ~2, rola HCl)- hydratacja, homogenizacja, denaturacja białek i wstępna degradacja do mniejszych peptydów przez pepsynę w świetle jelita cienkiego (ph ~7-8), intensywna degradacja oligopeptydów do krótkich peptydów i aminokwasów przez endopeptydazy (rozkład wiązania peptydowego wewnątrz łańcucha polipeptydowego przez enzymy trzustkowe: trypsynę, chymotrypsynę) i egzopeptydazy (rozkład wiązań peptydowych z jednego lub drugiego końca łańcucha polipeptydowego przez karboksypeptydazy, aminopeptydazy, dipeptydazy) wchłanianie aminokwasów przez komórki nabłonka jelita cienkiego (kotransport z jonami Na + ) i transport żyłą wrotną do wątroby i dalej do krążenia ustrojowego. Bilans azotowy Organizm człowieka nie magazynuje azotu, który jest niezbędny do syntezy białek i innych, ważnych związków azotowych o znaczeniu fizjologicznym. Bilans azotowy to różnica pomiędzy dzienną ilością azotu przyjętego wraz z dietą, głównie wraz z białkami (N abs ) a ilością azotu wydalonego z moczem (N wyd ), głównie z formie mocznika, jonów amonowych, kreatyniny i kwasu moczowego. U zdrowych osób dorosłych: (N abs -N wyd )=0 (równowaga azotowa) U dzieci, młodzieży w okresie wzrostu, ciąży, budowy masy mięśniowej: (N abs -N wyd )>0 (dodatni bilans azotowy) U osób niedożywionych, w diecie ubogo-białkowej, w wyniszczających chorobach: (N abs -N wyd ) <0 (ujemny bilans azotowy)

polipeptydowego przez enzymy trzustkowe: trypsynę, chymotrypsynę) i egzopeptydazy (rozkład wiązań peptydowych z jednego lub drugiego końca łańcucha polipeptydowego przez karboksypeptydazy,

3 Aminokwasy egzogenne (niezbędne) i endogenne endogenne Alanina Asparagina Asparaginian Cysteina Glutaminian Glutamina Glicyna Prolina Seryna Tyrozyna egzogenne Arginina* Histydyna Izoleucyna Leucyna Lizyna Metionina Fenyloalanina* Treonina Tryptofan Walina

Prolina Seryna Tyrozyna egzogenne Arginina* Histydyna

4 Aminokwasy glikogenne i ketogenne Aminokwasy glikogenne to aminokwasy, które mogą być wykorzystane w wątrobie do syntezy glukozy. Aminokwasy ketogenne to aminokwasy, które mogą być użyte do tworzenia ciał ketonowych (kwas -hydroksymasłowy, acetooctan, aceton). Aminokwasy glikogenne i ketogenne Glikogenne Alanina Arginina Kwas asparaginowy Asparagina Cysteina Kwas glutaminowy Glutamina Glicyna Histydyna Prolina Hydroksyprolina Metionina Seryna Treonina Walina (Sciśle) Ketogenne Leucyna Lizyna Glikogenne i ketogenne Izoleucyna Fenyloalanina Tryptofan Tyrozyna

Aminokwasy glikogenne i ketogenne Glikogenne Alanina Arginina Kwas asparaginowy Asparagina Cysteina Kwas glutaminowy Glutamina Glicyna

Przemiany aminokwasów Transaminacja: Transaminacja jest reakcją odwracalnej przemiany polegającej na przeniesieniu grupy aminowej (-NH 2 ) z aminokwasu (donor grupy -NH 2 ) na ketokwas (akceptor

5 Przemiany aminokwasów Transaminacja: Transaminacja jest reakcją odwracalnej przemiany polegającej na przeniesieniu grupy aminowej (-NH 2 ) z aminokwasu (donor grupy -NH 2 ) na ketokwas (akceptor grupy -NH 2 ), w wyniku której aminokwas przekształca się w swój ketoanalog (ketokwas), a akceptor grupy -NH 2 w odpowiedni aminokwas. Reakcja jest katalizowana przez transaminazy (enzymy należące do klasy transferaz), których koenzymem jest fosforan pirydoksalu (PLP).

aminokwas przekształca się w swój ketoanalog (ketokwas), a akceptor grupy -NH 2 w odpowiedni aminokwas.

6 Mechanizm reakcji transaminacji: Grupa aminowa (-NH 2 ) aminokwasu biorącego udział w tej reakcji reaguje z PLP tworząc tzw. zasadę Schiffa, co w wyniku kolejnych przemian prowadzi do powstania pirydoksaloaminy (PMP) oraz pochodnej ketonowej aminokwasu (α-ketokwasu, czyli ketoanalogu aminokwasu). PLP-pochodna witaminy B6 PMP-pirydoksaloamina Pirydoksaloamina (PMP) może reagować z ketokwasem (α-ketoglutaranem, szczawiooctanem, lub pirogronianem), w wyniku czego tworzą się, odpowiednio, glutaminian, asparaginian lub alanina. Głównym akceptorem grup aminowych jest α-ketoglutaran, ponieważ glutaminian będący produktem tej reakcji może być poddany dezaminacji oksydacyjnej umożliwiającej definitywne oderwanie grupy aminowej w formie amoniaku (NH 3 ). Szkielety węglowe ketokwasów uzyskane w wyniku transaminacji mogą włączać się do przemian katabolicznych w celu produkcji energii lub służyć jako substraty do syntezy glukozy lub kwasów tłuszczowych.

PLP-pochodna witaminy B6 PMP-pirydoksaloamina Pirydoksaloamina (PMP) może reagować z ketokwasem (α-ketoglutaranem, szczawiooctanem, lub pirogronianem), w wyniku czego tworzą się, odpowiednio,

Dezaminacja oksydacyjna glutaminianu Utlenienie glutaminianu przez dehydrogenazę glutaminianową jest główną reakcją umożliwiającą usunięcie N z ustrojowej puli aminokwasów w formie amoniaku (NH + 4 ).

7 Dezaminacja oksydacyjna glutaminianu Utlenienie glutaminianu przez dehydrogenazę glutaminianową jest główną reakcją umożliwiającą usunięcie N z ustrojowej puli aminokwasów w formie amoniaku (NH + 4 ). Akceptorami wodorów w tej reakcji utlenienia są NAD + lub NADP +. Poniżej pokazano schemat przedstawiający rolę transaminaz w kierowaniu N aminowego na glutaminian. W wyniku deaminacji oksydacyjnej katalizowanej przed dehydrogenazę glutaminianową powstaje α-ketoglutaran oraz NH + 4.

Akceptorami wodorów w tej reakcji utlenienia są NAD + lub NADP +.

8 Cykl mocznikowy przebiega w wątrobie, a w wyniku tej reakcji silnie toksyczny amoniak zostaje przekształcony do mniej toksycznego mocznika. Pierwszy etap reakcji to synteza karbamoilo-fosforanu z NH 3 i HCO 3 katalizowana przez syntazę karbamoilo fosforanu kosztem energii uwolnionej z rozkładu 2 cząsteczek ATP. Reakcja ta, zlokalizowana w mitochondriach, jest nieodwracalna..

Pierwszy etap reakcji to synteza karbamoilo-fosforanu z NH 3 i HCO 3 katalizowana przez

Dalszy przebieg reakcji ma charakter cykliczny, początkowo przebiega w mitochondrium (do powstania cytruliny), a następnie w cytoplazmie (gdzie powstaje mocznik). Enzymy w mitochondrium :1.

9 Dalszy przebieg reakcji ma charakter cykliczny, początkowo przebiega w mitochondrium (do powstania cytruliny), a następnie w cytoplazmie (gdzie powstaje mocznik). Enzymy w mitochondrium :1. Karbamoilo transferaza ornitynowa Pozostałe 3 enzymy -w cytoplazmie: 2. syntetaza argininobursztynianowa 3. Liaza argininobursztynianowa 4. Arginaza Powrót ornityny do mitochondrium odbywa się przy udziale transportera białkowego w wewnętrznej błonie mitochondrialnej uczestniczącego w skoordynowanym przenoszeniu cytruliny do cytoplazmy, a ornityny do macierzy mitochondrialnej. Fumaran (powstały z rozpadu arginino-bursztynianu) jest przekształcany do szczawiooctanu przez enzymy cyklu Krebsa (fumarazę i dehydrogenazę jabłczanową), Szczawiooctan jest przekształcony do asparaginianu na drodze transaminacji, co umożliwia ponowne włączenie się asparaginianu do reakcji cyklu mocznikowego i odzyskanie 3 cząsteczek ATP Dlatego bilans energetyczny cyklu mocznikowego (ilość energii zużyta na przeprowadzenie NH 3 w mocznik) wynosi : -1 ATP

Arginaza Powrót ornityny do mitochondrium odbywa się przy udziale transportera białkowego w wewnętrznej błonie mitochondrialnej uczestniczącego w skoordynowanym przenoszeniu cytruliny do cytoplazmy,

10 Wrodzony brak któregoś z enzymów cyklu mocznikowego prowadzi do hiperamonemii (podwyższony poziom amoniaku we krwi), co może doprowadzić do śmierci lub znacznego upośledzenia umysłowego. Przypuszczalny mechanizm neurotoksycznego działania podwyższonych stężeń amoniaku : Wysoki poziom amoniaku aktywuje reakcję katalizowaną przez syntazę glutaminową: glutamate + ATP + NH 3 glutamine + ADP + P i w wyniku czego spada stężenie kwasu glutaminowego, który jest ważnym neuroprzekaźnikiem i prekursorem syntezy innego neuroprzekaźnika ( kwasu gamma amino masłowego GABA) Spadek poziomu kwasu glutaminowego powoduje odwrócenie kierunku reakcji katalizowanej przez dehydrogenazę glutaminianu: glutamate + NAD(P) + -ketoglutarate + NAD(P)H + NH 4 + co oznacza spadek poziomu -ketoglutaranu, podstawowego metabolitu cyklu Krebsa, a w konsekwencji zaburzenie metabolizmu energetycznego w mózgu.

ADP + P i w wyniku czego spada stężenie kwasu glutaminowego, który jest ważnym neuroprzekaźnikiem i prekursorem syntezy innego neuroprzekaźnika ( kwasu gamma amino masłowego GABA) Spadek poziomu

Podobne dokumenty

Aminotransferazy. Dehydrogenaza glutaminianowa. Szczawiooctan. Argininobursztynian. Inne aminokwasy. asparaginian. fumaran. Arginina.

Aminotransferazy. Dehydrogenaza glutaminianowa. Szczawiooctan. Argininobursztynian. Inne aminokwasy. asparaginian. fumaran. Arginina. Inne aminokwasy Szczawiooctan Aminotransferazy asparaginian Cytrulina Argininobursztynian Cykl mocznikowy Arginina fumaran Ornityna Aminotransferazy -ketoglutaran karbamoilofosforan Mocznik kwas glutaminowy