1 / 40

METABOLISMUS AMINOKYSELIN

METABOLISMUS AMINOKYSELIN. Jana Novotná 2. LF UK, Ústav lékařské chemie a biochemie. Struktura aminokyselin. Dvacet proteinogenních (standardních) aminokyselin. TĚLESNÉ PROTEINY. 250 – 300 g/den. Odbourávání. Proteosyntéza. NEBÍLKOVINNÉ DERIVÁTY Porfyriny Puriny Pyrimidiny

louis-gill
Télécharger la présentation

METABOLISMUS AMINOKYSELIN

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. METABOLISMUS AMINOKYSELIN Jana Novotná 2. LF UK, Ústav lékařské chemie a biochemie

  2. Struktura aminokyselin

  3. Dvacet proteinogenních (standardních) aminokyselin

  4. TĚLESNÉ PROTEINY 250 – 300 g/den Odbourávání Proteosyntéza NEBÍLKOVINNÉ DERIVÁTY Porfyriny Puriny Pyrimidiny Neurotransmitery Hormony Složené lipidy Aminocukry Trávení AMINOKYSELINY PROTEINY Z POTRAVY Transaminace Přeměna ulíkové kostry GLYKOLÝZA KREBSŮV CYCLUS MOČOVINA NH3 GLUKÓZA CO2 KETOLÁTKY ACETYL CoA Metabolismus aminokyselin

  5. Enzymy štěpící proteiny • Endopeptidasy • Žaludeční - pepsin • Pankreatické - trypsin, chymotrypsin, elastasa • Exopeptidasy (tenké střevo) • aminopeptidasy, karboxypeptidasy, dipeptidasy • Pepsin (pH 1.5 – 2.5) – štěpí peptidovou vazbu před Tyr, Phe, mezi Leu, Glu • Trypsin (pH 7.5 – 8.5) – štěpí peptidovou vazbu mezi Lys a Arg • Chymotrypsin (pH 7.5 – 8.5) – štěpí peptidovou vazbu mezi Phe a Tyr • Pankreatická elastasa (pH 7.5 – 8.5) – štěpí peptidvou vazbu za Ala, Gly a Val • Hydrolyzují polypetidy na oligopetidy a až na aminokyseliny. Aminokyseliny jsou absorbovány střevní sliznicí, transportovány k cílovým tkáním. • Odbourávání aminokyselin probíhá intracelulárně. Prvním krokem je odstranění a-aminoskupiny, většinou ve formě amoniaku, který je vylučován buď přímo nebo přes další sloučeniny z organismu.

  6. Neesenciální Esenciální Semiesenciální* Alanin Asparagin Aspartát Glutamát Serin Fenylalanin Histidin Isoleucin Leucin Lysin Methionin Threonin Tryptofan Valin Arginin Cystein Glutamin Glycin Prolin Tyrosin Neesenciální a esenciální aminokyseliny *pouze v určitém období růstu a během nemoci.

  7. + NH4+ O O C C COO- COO- R R deaminace transaminace NH2 NH2 CH CH COO- COO- R R NH3+ oxidativní dekarboxylace CH2 R + CO2 Odbourání aminokyseliny

  8. Odbourání aminokyseliny

  9. Transaminace Transaminasy (aminotransferasy) jsou specifické pro jeden pár aminokyseliny s její odpovídající a-ketokyselinou (oxokyselinou). Transaminasy mají v aktivním centru prostetickou skupinu – pyridoxalfosfát (PLP).

  10. O OH 4´ H2C H2C 5´ -2O3PO H2C OH HO H2C OH 4 5 3 2 6 + 1 + N CH3 N CH3 H H Pyridoxin Vitamin B6 Pyridoxal-5´-fosfát (PLP) Všechny transaminasy obsahují koenzymem pyridoxal-5´-fosfát (PLP).

  11. Enzym Lysin + H N H N H C 2 Interní Schiffova báze H C 2 2-O3PO H2C O- 2- O P O H C O H 3 2 + + + N CH3 N C H 3 H Pyridoxamin-5´-fosfát (PMP) Pyridoxal-5´-fosfát navázaný na apoenzym PLP je pevně vázán na enzym přes imino vazbu (Schiffova báze) na e-aminoskupinu Lys. Pyridoxamin-5´-fosfát (PMP) přenáší aminoskupinu na a-ketokyselinu.

  12. Sled reakcí při transaminaci

  13. Transaminasy Substráty většiny aminotransferas jsou a-ketoglutarát a oxaloacetát. Transaminace – podíl na vzniku mnoha aminokyselin. Transaminasy důležité v klinické praxi SGOT (serum glutamátoxaloacetáttransaminasa) nebo AST (aspartáttransamináza) SGPT (serum glutamátpyruváttransaminasa) nebo alanintransaminasa, ALT. Vysoké aktivity těchto enzymů v krevním séru indikují porušení svalové nebo jaterní tkáně (infarkt myokardu, zánět jater, ).

  14. Transport aminodusíku při odbourávání svalových bílkovin Glukoso-alaninový cyklus Alanin vyplavený ze svalu a periferních tkání, je použit pro glukoneogenezi v játrech a glukóza je opětovně vychytávána svalem a periferními tkáněmi→pyruvát→ alanin atd. Aminodusík z alaninu je v játrech použit pro syntézu močoviny. (Obdoba cyklu Coriových). Obrázek převzat z učebnice: D. L. Nelson, M. M. Cox :LEHNINGER. PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY Fifth edition

  15. Glutamát uvolňuje svoji aminoskupinu v játrech jako amoniak L-Glutamátdehydrogenasa • hromadění glutamátu v játrech z transaminačních reakcí • oxidativní deaminace glutamátu (glutamátdehydrogenasovoureakcí) a uvolnění NH3(mitochondrie) • glutamátdehydrogenasa - jediná z enzymů schopna využívat NAD+ i NADP+ jako akceptoryredukujících ekvivalentů • kombinované působení aminotransferasy a glutamátdehydrogenasy se nazývá transdeaminace. Obrázek převzat z: http://web.indstate.edu/thcme/mwking/nitrogen-metabolism.html

  16. Glutamin transportuje amoniak z krevního řečiště Nejvýznamnější transportní forma aminodusíku v krvi. glutaminsyntetasa Glutamin je transportován do jater a NH3 se v mitochondriích hepatocytů uvolní za pomoci glutaminasy, glutamin se mění zpět na glutamát. NH3 se v močovinovém cyklumění na močovinu. Obrázek 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

  17. Vzájemná přeměna mezi glutamátem, glutaminem a a-ketoglutarátem NH3 NH3 a-ketoglutarát glutamát glutamin NH3 NH3 A. Glutamátdehydrogenasa + + + + H2O a-ketoglutarát glutamát NH3 NADH NAD+ z transaminačních reakcí přímo do močovin. cyklu B. Glutaminsyntetasa (játra) ATP ADP + glutamin glutamát NH3 C. Glutaminasa (ledviny) + + H2O glutamát NH3 glutamin

  18. A. Oxidativní deaminace aminokyselina FMN H2O + + E oxidasa L-aminokyselin + a-ketokyselina FMNH2 NH3 + O2 katalasa E H2O O2 + FMN H2O2 B.Neoxidativní deaminace serin threonin E Serin-threonin dehydratasa E a-ketoglutarát pyruvát NH3 + + NH3 Deaminace aminokyselin Oxidasa L-aminokyselin tvoří amoniak a a-ketokyselinupřímo, za přítomnosti FMN jako kofaktoru.

  19. glukóza alanin, glycin cystein, serin tryptofan isoleucin leucun* tryptofan leucin*,lysin* fenylalanin tyrosin, tryptofan PEP pyruvát acetyl CoA acetoacetyl CoA lipidy aspartát asparagin oxalacetát isoleucin methionin threonin valin fumarát acetyl CoA citrát glutamin glutamát histidin prolin arginin tyrosin fenylalanin aspartát sukcinyl CoA a-ketoglutarát Dvacet aminokyselin se odbourává na sedm produktů, které jsou součástí citrátového cyklu

  20. Glukogenní aminokyseliny a-ketoglutarát, pyruvát, oxaloacetát, fumarát nebo sukcinyl CoA Aspartát Asparagin Arginin Phenylalanin Tyrosin Isoleucin Methionin Valin Glutamin Glutamát Prolin Histidin Alanin Serin Cystein Glycin Threonin Tryptofan

  21. Ketogenníaminokyseliny Acetyl CoA nebo acetoacetát Lysin Leucin

  22. Ketogennía glukogenní aminokyseliny a-ketoglutarát, pyruvát, oxaloacetát, fumarát nebo sukcinyl CoA a také acetyl CoA nebo acetoacetát Isoleucin Threonin Tryptofan Fenylalanin Tyrosin

  23. alanin serin cystein threonin Aminokyseliny s C3 Pyruvát

  24. asparagin asparagová k. Oxalacetát Aminokyseliny s C4

  25. Aminokyseliny s C5 glutamin a-ketoglutarát prolin arginin histidin

  26. Metabolické přeměny některých aminokyselin

  27. Syntéza serinu Převzato :http://themedicalbiochemistrypage.org/amino-acid-metabolism.html

  28. Vzájemná přeměna serinu a glycinu Převzato zhttp://themedicalbiochemistrypage.org/amino-acid-metabolism.html

  29. Odbourání glycinu Glycine synthase (H4folate) Převzato zhttp://themedicalbiochemistrypage.org/amino-acid-metabolism.html

  30. Tetrahydrofolát jako nosič jednoho uhlíku

  31. Metabolismus methioninu Tvorba aktivovaného methioninu = S-adenosylmethionin (SAM) SAM slouží jako prekurzor pro řadu metylačních reakcí, např. konverze noradrenlinu na adrenalin. Po ztrátě CH3 vzniká S-adenosylhomocystein (SAH). Převzato zhttp://themedicalbiochemistrypage.org/amino-acid-metabolism.html

  32. Biosyntéza cysteinu z methioninu Regenerace Met za přítomnosti N5-methyl- tetrahydrofolátu (vitaminy: folát + B12) • SAM se přes SAH mění na homocystein. • Homocystein kondenzuje se serinem na cystathion. • Cystathionasa rozštěpí cystathion na cystein a a-keto-glutarát. Celá rerakce se nazývá transsulfurace * *nefunkční enzym vede ke vzniku homocystinurii. Převzato zhttp://themedicalbiochemistrypage.org/amino-acid-metabolism.html

  33. Homocystinurie Vrozená porucha metabolismu Met, geneticky podmíněná defektem enzymu cystathionin-β-synthasy. V moči je vysoká koncentrace homocysteinu a methioninu. Deformity kostí a poruchy zraku způsobené atypickým uložením čočky, předčasná ateroskleróza neléčený stav vede k opožděnému mentálnímu vývoji. . Vysoká chemická reaktivita homocysteinu a působení vzniku volných radikálů narušují jiné enzymy a mitochondrie buněk.

  34. Bioyntéza tyrosinu z fenylalaninu Tetrabiopterin redukuje fenylalaninhydroxylasu a sám je zpět redukován NADH-dependentní dihydropteridinreduktasou. Chybějící nebo defektní fenylalaninhydroxylasa způsobuje hyperfenylalaninemie (koncentrace Phe > 120 mM).

  35. Fenylketonurie Vrozená porucha metabolismu Phe, geneticky podmíněná defektem enzymu fenylalaninhydroxyláza. Nahromaděný Phe (1000 mM v plasmě) se stává hlavním donorem aminoskupiny a odčerpává v nervové tkáni a-ketoglutarát. V nervové tkáni chybí a-ketoglutarát pro Krebsův cyklus, snižuje se aerobní metabolismus. Neléčený stav vede k mentální retardaci.

  36. valin isoleucin leucin a-ketoglutarát glutamát (transaminace) a-ketoisovalerát a-keto-b-methylbutyrát a-ketoisokaproát NAD+ oxidativní dekarboxylace dehydrogenasa a-ketokyselin* CO2 NADH + H+ isovaleryl CoA a-methylbutyryl CoA isobutyryl CoA Dehydrogenasový komplex rozvětvených a-ketokyselin acetyl CoA acetyl CoA propionyl CoA + + propionyl CoA acetoacetát Odbourávání rozvětvených aminokyselin

  37. Aminoacidémie rozvětvených aminokyselin (choroba javorového sirupu) Vrozená genetická porucha metabolismu rozvětvených aminokyselin, geneticky podmíněná defektem enzymů. Rozvětvené aminokyseliny a jejich a-ketokyseliny se dostávají ve vysokých koncentracích do moči. Mechanismus toxicity není znám. Neléčený stav vede k abnormálnímu vývoji mozku a mentální retardaci.

  38. Tryptofan Otevření pyrrolového kruhu (tryptofan-2,3-dioxygenasa). Indolovýkruhje ketogenní (acetoacetát). Postranní řetězec je glucogenní(alanin). Kynurenát a xanthurenátse vyloučí močítryptofan je prekurzorem pro serotonin a melatonin.

  39. Selenocystein Nadávno zařazen mezi proteinogenní aminokyseliny jako 21 AK. Nachází se v aktivním místě různých enzymů, včetně antioxidačního enzymu glutathionperoxidasy a 5-deiodinas. Do proteinu se inkorporuje tRNA s UCA antikodonem. Záměna selenocysteinu za Cys vede ke značnému snížení enzymové aktivity (nedostatek Se v potravě).

  40. Enzymy katalyzující reakce metabolismu bílkovin obsahují kofaktory: komplex vitaminů B THIAMIN B1 (thiamindifosfát) oxidativní dekarboxylace a-ketokyselin RIBOFLAVIN B2 (flavinmononukleotid FMN, flavinadenindinukleotid FAD) oxidasaa-aminokyselin NIACIN B3 – kyselina nikotinová, (nikotinamidadenindinukleotid NAD+ Nikotinamidadenindinukleotidfosfát NADP+) dehydrogenasy, reduktasy PYRIDOXIN B6 (pyridoxalfosfát) transaminační reakce a dekarboxylace KYSELINA LISTOVÁ (tetrahydrofolát) enzymy metabolismu aminokyselin KYSELINA ASKORBOVÁ odbourání tyrosinu syntéza kolagenu

More Related