amino asit ve protein metabolizmasıbiyokimya.vet/documents/biyokimya/amino_asit_ve_protein...amino...

Amino Asit ve Protein

Metabolizması

Yrd. Doç. Dr. Serkan SAYINERYakın Doğu Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Biyokimya Anabilim Dalı

[email protected]

https://neu.edu.tr/akademik/fakulteler/veteriner-fakultesi/?lang=tr

http://www.biyokimya.vet/

mailto:[email protected]

Esansiyel Amino Asitler

Yetişkin ve gençler Ayrıca gençler için

İzolösin Arjinin

Lösin Glisin (Tavuklar)

Lizin Histidin

Metiyonin

Fenilalanin

Taurin (Kediler)

Treonin

Triptofan

Valin

https://neu.edu.tr/academic/faculties/faculty-of-veterinary-medicine/


▪BCAA (Branched chain amino acids)• Löysin, İzolöysin ve Valine: Kas dokuda rutin olarak okside

olurlar.

▪Fenilalanin: Hepatik tirozin sentezi için gereklidir.

▪Metiyonin: Sistein sentezi için gereklidir.

▪Triptofan: Serotonin ve melatonin sentezi için gereklidir.

Esansiyel Amino Asitler



Proteinlerin Sindirimi



▪Peptid bağlarının hidrolitik yoldan parçalanmasına

ve amino asitlere kadar ayrılması olayına protein

sindirimi denir.

▪Proteinlerin emilebilmeleri için amino asitlere

kadar parçalanmaları gerekmektedir.




▪Hayvanlarda sindirilen proteinler başlıca 3 kaynaktan gelmektedir.1. Doku proteinleri

2. Eksojen gıdalarla alınan proteinler

3. Endojen proteinler:Gastrointetinal kanaldan sıyrılan hücreler veya eksokrin sekretlerde bulunan proteinler.

▪Günlük olarak normal bir memeli canlı, vücut proteinlerinin % 1-2’ sini parçalamak süretiyle kullanır. Bu parçalama başlıca karaciğer de olmaktadır.




▪Doku protein devri/kullanım hacmi (turnover), farklı

dokularda farklı oranlarda cereyan eder. • İmmunoglobulinler ve kolajenin yarı ömürleri uzundur. Yıllar ile

ölçülür.

• Karaciğer proteinleri, plazma proteinleri ve enzimlerin yarı

ömürleri kısadır. Günler ve saatler ile ölçülür.

• Genel olarak iç organlar, kas ve bağ dokuya göre proteinleri

daha hızlı oranda kullanır.

• Fizyolojik açlık veya kaşeksi sırasında kas proteinleri

normalden çok daha hızlı parçalanır.




▪Doku protein degradasyonu dikkatli, hassas ve düzenlenebilir bir süreçtir. Degredasyonun en önemli bileşeni 74-amino asitten oluşan bir polipeptit ve Ubiquitin olarak isimlendirilir.• Bu polipeptit, yüksek ölçüde korunmuştur ve bakterilerden

primatlara kadar bir çok canlıda bulunur.

• Anormal proteinler tanımlandığı zaman hayvanlar oldukça kompleks mekanizmaları devreye alarak degradasyonu gerçekleştirir. Bu durumda normal proteinlere göre oldukça hızlı parçalanma gerçekleşir.o Bazı hastalık durumlarında bu mekanizma çalışmamaktadır.




▪ Dokularda protein degradasyonu neticesinde üretilen amino asitlerin % 75’ i yeni doku proteinlerinin sentezinde kullanılır. • Geri kalanlar hepatik glikoneojeneze girer veya diğer maddelerin

sentezi için kullanılır.

• Dokulardan uzaklaştırılan amino asitler, gıdalarla veya endojen üretim ile ikame edilir.

▪ Proteinlerin yapısında yer alan amino asitler, vücutta fonksiyonel kapasite için depolanır.• Proteinlerin, anatomik ve/veya fizyolojik görevlere katıldığı kabul

edilir.




▪ Protein sindirimi midede başlar ve pepsin tarafından

gerçekleştirilir.• % 15 düzeyindedir. Geri kalanı bağırsakda sindirilir.

• Proteinler polipeptidlere parçalanırlar.

• Pepsin mide mukozasında, inaktif şekli olan pepsinojen

biçiminde bulunur. Mide boşluğuna salgılandıktan sonra HCl’ in

otokatalitik etkisiyle aktif pepsin haline dönüşür.o Pepsinojen I: Oksintik glandular bölgeden.

o Pepsinojen II: Pylorik bölgeden.

• Salgılanması «sekretin» tarafından uyarılır.

Midede Protein Sindirimi



▪ Pepsin, endopeptidaz etkisine sahiptir ve protein içerisinde

yer alan ve özellikle aromatik amino asitlerden sonra gelen

peptit bağlarını öncelikle koparır ve peptid zincirleri oluşur.

• Pepsin yanısıra buzağı, kuzu ve çocukların midelerinde rennin ve

ayrıca yeni doğmuş çocukların midelerinde gastriksin adı verilen iki

ayrı proteolitik enzim de bulunur.

• Midede bu protezlar aracılığı ile gerçekleştirilen sindirimden sonra

peptit karışımı mide içeriği ile birlikte bağırsaklara gönderilir.

Midede Protein Sindirimi



▪ Pankreas salgısı ile bağırsaklara ulaştırılan proteinazlar

aracılığı ile proteinlerin sindirimi (oligopeptidler) sürdürülür.• Bunların salınımı «kolesistokinin» tarafından uyarılır.

▪ Bunlardan en önemlileri tripsin, kimotripsin,

karboksipeptidaz A - B ve elastazdır.

▪ Pankreasda üretilen proteazlar da proenzimler halinde

sentezlenerek sekret granulalarında depolanırlar.• Enterokinazlar aracılığı ile aktifleşirler.

Bağırsaklarda Protein Sindirimi



▪Tripsin ve kimotripsin, endopeptidazlardır ve peptit

zincirinin iç kısımlarında yer alan peptid bağlarını

hidrolitik yoldan koparırlar.• Zn içeren enzimlerdir.

▪Tripsin bazik amino asitlerden sonra gelen peptit

bağlarını koparırken, kimotripsin daha çok geniş bir etki

spektrumu gösterir (daha çok aromatik amino asitlerden

sonra gelen peptit bağlarını koparır).




▪ Bu iki enzimin etkisiyle mide içeriği ile bağırsaklara

geçen 600-3000 molekül ağırlığına sahip peptit zincirleri

daha küçük peptit zincirlerine parçalanırlar.

▪Oluşan bu küçük peptit zincirleri de bir yandan pankreas

sıvısı ile gelen karboksipeptidaz A ve B, diğer yandan

bağırsak mukoza hücrelerince salınan aminopeptidazlar

aracılığı ile di-, tri- peptit ve serbest amino asit

karışımlarına kadar parçalanırlar.




▪Karboksipeptidazlar ekzopeptidazlardır ve peptit

zincirinin karboksil ucundan başlayarak amino asitleri

birer birer koparırlar.• Karboksipeptidaz A, kimotripsin etkisiyle oluşan ve karboksil

uçlarında daha çok aromatik amino asitleri taşıyan peptit

zincirlerinin karboksil ucundan etkirken,

• Karboksipeptidaz B, tripsin etkisiyle oluşan ve C

terminallerinde bazik amino asitleri taşıyan peptit

zincirlerine etkir.




▪ Bu oluşan zincirlerin amino uçlarından başlayarak amino

asitleri birer birer koparan ve bağırsak mukoza

hücrelerinden salınan endopeptidazlara da

aminopeptidazlar adı verilir ve bu sindirim sonucu

bağırsaklarda serbest amino asitler, di-, tri-, ve

tetrapeptidlerden oluşan bir karışım oluşur.




▪ Peptidler• Mukoza hücrelerinde bulunan peptidazlar aracılığı ile peptit bağları

koparılır, oluşturulan serbest amino asitler portal kana verilir.

▪ Amino asitler• Amino asit transportu için mukoza hücrelerinde enerjiye bağımlı

konsantrasyonun yüksek olduğu yöne taşıma gerçekleştiren bir aktif

transport sistemi vardır.

• Amino asitlerin mukoza hücrelerine transportunun Na iyonlarının

varlığına bağlı olduğu ve monosakkarit transportuna benzediği ileri

sürülmektedir.

Emilim



Kaynak: Engelking, 2014




•Sekretin ve gastik

mukozada yer alan asit

uyarıcı proton reseptörleri

pepsinojenin salınım

uyarıcılarıdır.

•Gastrik lumene sekrete

edildiklerinde, pepsinojen

HCl etkisi ile Pepsin’ e

dönüşerek aktive olur.




Proteaz Aktivasyonu




Protein Sindirimi ve Emilim; İntestinal Mekanizmalar

• Bazı neonatlar, bozunmamış

proteinleri kısa süreliğine

(yaklaşık 24-36 saat)

emebilsede, çoğu neonat

protein sindirimini takiben

amino asitleri ve küçük

peptidleri emebilmektedir.



Amino Asit Metabolizması



1. Protein biyosentezinde 20 amino asit yapı taşı olarak

görev alır.

2. Amino asitler azot içeren diğer bileşiklerin sentezinde

amino grubu ya da azot vericisi olarak görev yaparlar.

3. Glikoz hemostazında önemli rol oynarlar.

Amino Asitlerin Fonksiyonları



▪ İntestinal sindirimi takiben, serbest amino asitler portal dolaşım yolu ile karaciğer taşınır ve karaciğer amino asit katabolizmasında esas rolü üstlenir.• Sistemik dolaşıma verilecek amino asit miktarını ve tipini

belirler. Dolayısı ile diğer dokuların amino asit ihtiyacını karşılar.

• Karaciğer kendisi genellikle aromatik amino asitleri (Fenilalanin, Triptofan, Tirozin) metabolize etmeyi tercih eder.

• BCAA amino asitleri kullanmadan sistemik dolaşıma verir.o Beslendikten sonra karaciğerden dolaşıma verilen amino asit miktarı

açlık durumundan 2-3 kat fazladır ve yarısından çoğu BCAA’ lardır.

Amino Asit Katabolizması




• Bağırsaklarda amino asit

emilimini takiben, aromatik

amino asitlerin çoğu karaciğer

tarafından alınırken, BCAA’ lar

sistemik dolaşıma geçer.

• Amino asitler karaciğer

tarafından hem enerji hem de

biyosentez amaçlı kullanılır ve

amino grupları deamine

edildiği zaman üre veya

glutamine açığa çıkar.



▪ Protein yapısında gıdalarla alındıktan sonra, hidrolizle

oluşan amino asitler aktif transportla vena porta’ya

ulaşırlar ve bu nedenle proteinden zengin öğünden sonra

portal dolaşım kanındaki amino asit içeriği yükselir. • Bu yükselmenin sistemik dolaşımda görülmemesi, emilen amino

asitlerin büyük bir kısmının karaciğer tarafından alındığına

işaret eder.

▪Glutamin (Gln), Asparajin (Asn) ve BCAA’lar dışında diğer

bir çok amino asidin katabolizması karaciğerde başlar.

Karaciğer



▪Alınan amino asitler,• Karaciğerde başka amino asitlerin ya da proteinlerin

sentezinde veya

• Yapılarından amonyak koparılarak keto asitlere

dönüştürülürler.

▪Keto asitlerse ya yağ asitlerine veya glikoza

dönüştürülürler ya da CO2 ve suya kadar yıkımlanırlar.

Karaciğer



Kaynak: Engelking, 2014Glikojenik ve Ketojenik Amino Asitler

• Ketojenik amino asitler

Asetil-KoA veya Asetoasetil-

KoA üzerinden hepatik

mitokondrial metabolik

sürece katılırlar.

• Glikojenik amino asitler,

glikoneojenetik geçide

pirüvat, OAA, fumarat,

propionil-KoA veya α-KG=

üzerinden katılır.



▪Amino asitlerin amino gruplarından oluşan serbest

amonyağın bir kısmı azot içeren bileşiklerin yapı taşı

olarak kullanılabilir, kalan kısmıysa karaciğerde üreye

dönüştürülür, kan yoluyla böbreklere taşınır ve idrarla

atılır.

▪ Protein yıkılımı sonucu oluşan serbest amino asitlerin

yaklaşık yarısı tekrar protein sentezinde kullanılır.

Karaciğer



▪Tokluk durumunda karaciğer alınan fenilalaninin 4’te

3’ü Tirozin’ e çevrilir. Diğer kısmı ise başka proteinlerin

yapısına katılır.• Açlık durumunda asetoasetat ve fumarata katabolize olabilir.

▪ Fenilalaninin, Tirozine dönüşümünü fenilalanin

hidroksilaz enzimi katalizler.

▪ Bu enzimin noksanlığında fenilketonüri görülür.

Karaciğer’ de Fenilalanin Metabolizması



▪BCAA’ lar primer olarak kas dokuda metabolize olurlar. Kas doku BCAA transaminaz enzimlerinden zengindir.

▪ Bu enzim karaciğerde çok az sentezlenir.

▪Normal sağlıklı hayvanlarda plazma BCAA:Aromatik AA oranı 3:1’ dir.

▪Karaciğer fonksiyon bozukluğu durumunda bu oran 1,5:1 olabilmektedir.

Plazma BCAA:Aromatik AA Oranı



▪Bağırsak hücreleri glutamin (Gln) ve asparajin (Asn)’ i

major enerji kaynağı olarak kullanır.

▪ Bu kullanım neticesinde sitrullin, amonyum iyonu, CO2

ve alanin (Ala) gibi yan ürünler ortaya çıkar. Yan

ürünlerde portal dolaşım yoluyla karaciğere transfer

edilir.

Bağırsak



▪Açlık durumunda BCAA’ lar enerji temini amacıyla

iskelet kasında katabolize edilirler.• Çoğunlukla amino grupları pirüvata (Ala oluşur) ve/veya

glutamata (Glu) (Gln oluşur) transfer edilir.

• Açlık durumunda iskelet kasında amino asit salınımının % 50’

den fazlası Ala ve Gln üzerinden gerçekleşir.

• Alanin karaciğerde, Glutamin ise proksimal renal tubuler

epitel hücrelerde glikoneojenetik substrat olarak kullanılır.

• Açlık durumunda küçük miktarlarda salınan Valin ise beyin

tarafından okside edilebilir.

İskelet Kası



▪Valin beyin dokusunda okside olurken amino grubu

glutamata (Glu) aktarılır ve glutamin (Gln) oluşur.

▪ Böylece beyin kendisini amonyuma karşı korumuş olur.

▪ Beyin dokusunun amonyağa karşı kendisini koruması için

Glutamin oluşumu muhafaza edilmelidir. Ki bu sadece

açlık için değil, hiperammonemi gelişen diğer fizyolojik

ve patolojik durumlar içinde geçerlidir.

Beyin



▪Böbrek, karaciğer gibi glikoneojenetik ve amonyajenik

bir organdır.

▪ Böbrekde üretilen ve idrarla atılan çoğu amonyum iyonu

Gln’ den orijin alır.• Gln kandan alınır veya glomerular filtrat üzerinden proksimal

tubuler epitel hücrelerince alınır. Gln’ yi kana karaciğer, iskelet

kası ve beyin salmaktadır.

▪Gln üzerinden renal amonyum salınımı iki basamakda

şekillenir ve mitokondrial glutaminaz ile glutamat

dehidrojenaz (GLDH) enzimleri görev alır.

Böbrek



▪ Amino asitlerin metabolik son ürünlerinden glikoz sentezlenebilmesi ve TCA siklusunun ara ürünlerinden de tekrar amino asitlerin sentezlenebilmesi için amino asitlerin ve TCA metabolitlerinin bazı ortak niteliklere sahip olmaları gereklidir.

▪ Bu ortak niteliklerin en önemlisi,• α-karbon atomunda bir COOH grubu ile reaksiyon verme niteliğinde

α-NH2 grubu gibi bir grubun bulunmasıdır.

• Bu niteliklere sahip en uygun TCA ara metabolitleri de piruvik asit, okzaloasetik asit ve α-ketoglutarik asit’ ler oluştururlar.

İntramoleküler Amino Asit Metabolizması



▪Bu keto asitlerin keton grupları yerine amino

grubu substitüsyonu ile; • Pirüvik asitten alanin,

• Okzalasetik asitten aspartik asit ve

• α-ketoglutarik asitten glutamik asitler

sentezlenebilirken, reaksiyonların geri dönüşümleri ile

tekrar uygun α-keto asitleri de sentezlenebilmektedir.




▪Hücreler transaminasyonla uygun aminoasitlerine

dönüştürülebilecek keto asitleri sentezleme

yeteneğindedirler.

▪Transaminasyon serbest geri dönüşümlü bir

reaksiyon olduğundan, amino asit yıkılımı sırasında

da keto asitleri oluşturulur.




▪Oluşan bu keto asitler de dehidrojenizasyonlu

dekarboksilasyonlu 1 C atomu eksik alifatik yağ

asitlerinin KoA-tiyoesterlerine dönüştürülebilirler.

▪Örn; pirüvik asitten aktive edilmiş asetik asit (Asetil

CoA), α-ketoglutarik asitten aktive edilmiş süksinik asit

(süksinil KoA) oluşturulabilir.


Aspartat α-ketoglutarat Okzalasetat Glutamat



▪Transaminasyon, bir amino asidin amino grubunun bir

keto aside taşınması olayıdır ve geri dönüşümlüdür.

▪Transaminasyon reaksiyonlarının çoğunda reaksiyona

giren substrat çiftlerinden biri α-ketoglutarattır.

▪α-ketoglutaratın katıldığı transaminasyon reaksiyonu

sonucunda amino asitteki amino grubu

uzaklaştırılmaktadır.

Transaminasyon Reaksiyonları



▪Koenzimin amino formu da bir keto asit ile uygun şiff

bazını oluşturabilir ve amino gubunu bir başka keto asite

vererek yeni bir amino asitin oluşumunu sağlar

▪Transaminasyon olarak tanımlanan bu reaksiyonda bir

amino ve bir keto asitten, yeni bir amino ve keto asit

sentezlenir.




▪Amino asit katabolizmasında gören alan dört tane b

grubu vitamin türevi koenzim vardır; piridoksal fosfat

(B6 vitamin türevi), tetrahidrofolik asit (THFA), biyotin

(bir CO2 taşıyıcı) ve B12 vitamini (kobalamin).

▪Bir amino asitin α-karbon atomunu içeren

reaksiyonların çoğu, bir koenzim olarak piridoksal

fosfat gerektirir (örneğin transaminasyonlar, amino asit

dekarboksilasyonlar ve bazı deaminasyonlar).




▪α-amino grubu bir keto asit olan α-ketoglutaratın α-karbonuna transfer edilerek glutamik asit meydana gelir. Geriye α-amino grubu alınan amino asitin α-keto asit analoğu kalmaktadır.

▪Örn: Aspartik asit α- amino grubunu kaybedecek olursa geriye Oksaloasetik asit kalır.


Aspartat α-ketoglutarat Okzalasetat Glutamat



▪Transaminasyon reaksiyonları, prostetik grubu piridoksal

fosfat (PLP) olan transaminazlar (aminotransferazlar)

tarafından katalizlenirler.




▪Transaminazlar, hücrenin sitozol ve mitokondri

fraksiyonlarında yer alırlar, karaciğer ve kas başta olmak

üzere bütün dokularda yaygın olarak bulunurlar.

▪Alanin-pirüvat çiftine spesifik alanin aminotransferaz

(ALT,GPT) ve aspartat-oksaloasetat çiftine spesifik

aspartat aminotransferaz (AST, GOT) önemli

transaminazlardır; başlıca karaciğer, kas, beyin, böbrek

ve testis dokusunda bulunurlar.




▪ Deaminasyon, bir amino asidin

amino grubunun amonyak halinde

ayrılması sonucunda α-ketoaside

dönüşmesi olayıdır.

▪ Deaminasyon olayları, oksidatif

ve oksidatif olmayan olarak iki

gruba ayrılır; başlıca karaciğer ve

böbrekte bulunan çeşitli enzim ve

koenzimlerin etkisiyle gerçekleşir.

Deaminasyon



▪Oksidatif deaminasyon, L-amino asit oksidazlar ve D-

amino asit oksidazlar tarafından katalizlenir.

▪ L-amino asit oksidazlar, koenzim olarak FMN kullanır;

glisin ile dikarboksilli ve hidroksilli amino asitlere etkili

değillerdir. O2 bulunan koşullarda bir molekül H2O

katılmasıyla oksidatif deaminasyon gerçekleşir. Ara ürün

olarak H2O2 oluşması önemlidir.

Deaminasyon



▪D-amino asit oksidazlar, koenzim olarak FAD kullanır;

D-asparajin ile D-glutamin dışındaki D-amino asitlere ve

özellikle glisin üzerine etkilidirler.

▪Glutamatın oksidatif deaminasyonu, karaciğer

hücreleri ve bütün doku hücrelerinde mitokondriyal bir

enzim olan ve koenzim olarak NAD+ veya NADP+

gerektiren glutamat dehidrojenaz (GLDH) tarafından

katalizlenir.

Deaminasyon



▪Amino asitlerin oksidatif

olmayan deaminasyonu,

çeşitli enzimler tarafından

gerçekleştirilir.

▪Histidinin deaminasyonu

histidin-amonyak liyaz

(histidaz) ile katalizlenir ve

ürokanat ve amonyum oluşur.

Deaminasyon



▪Dehidratazlar, serin ve treonin gibi hidroksilli amino

asitlere etkilidirler, piridoksal fosfat kullanırlar.

• Serin amino asiti bir hidrojenini α-karbonundan ve bir hidroksil

grubunu ise β-karbonundan kaybetmekte ve bir amino-akrilat

meydana gelmektedir. Stabil olmayan bu bileşik daha sonra bir

mol H2O ile reaksiyona girerek Piruvat ve amonyum iyonu

(NH4+) meydana gelmektedir.

Deaminasyon



▪Desülfidrazlar, kükürtlü amino asitlere etkilidirler,

piridoksal fosfat kullanırlar; amino grubu ile birlikte

kükürtü de molekülden ayırırlar.

Deaminasyon




Transaminasyon ve Deaminasyon Reaksiyonları

• Aminotransferazlar, bir α-amino

asidinin α-amino grubunu, bir α-

ketoaside transferini geri dönüşümlü

olacak şekilde katalizleyen

enzimlerdir.

• AST, Asp’ nin amino grubunu α-KG=’ ye

aktarır ve böylece Glu ile OAA oluşur.

ALT ise Ala’ nın amino grubunu α-KG=’

ye aktarır ve Glu ile pirüvat oluşur.

• Glu’ nun GLDH tarafından katalizlenen

hepatik oksidatif deaminasyonu ile α-

KG= ve NH4+ oluşur. Diğer dokularda bu

reaksiyon Glu oluşumu lehindedir.

Böylece amonyal toksistesi engellenir.



▪Dekarboksilasyon, amino asidin yapısındaki karboksil

grubunun CO2 halinde ayrılması olayıdır.

▪Amino asitlerin dekarboksilasyonu, koenzimi piridoksal

fosfat (PLP) olan amino asit dekarboksilazlar

tarafından katalizlenir ve sonuçta hücrelerde önemli

etkileri olan biyojen aminler oluşur.

Dekarboksilasyon



Amino asit Biyojenik Amini Önemi

Aspartik asit β-Alanin Koenzim A yapısında bulunur.

Glutamik asit GABA MSS’ de mediatör maddedir.

Ornitin Putreskin Poliaminlerin ön maddesi.

Lizin Kadaverin Bağırsakta mikroorganizmaların ürünüdür.

Arjinin Agmatin Bağırsakta mikroorganizmaların ürünüdür.

Sistein Sisteamin Koenzim A yapısında bulunur.

Metiyonin S-adenozil metiyonin Poliaminlerin biyosentezinde gereklidir.

Serin Etanolamin Fosfolipid biyosentezinde gereklidir.

Histidin Histamin Doku hormonudur.

Tirozin Tiramin Bağırsakta mikroorganizmaların ürünüdür.

Triptofan Triptamin Bağırsakta mikroorganizmaların ürünüdür.

S-hidroksitriptofan S-hidroksitriptamin Doku hormonudur.

3-4 hidroksi fenilalanin Dopamin MSS’ de mediatör maddedir.

Dekarboksilasyon



▪GABA (Gama aminobütirik asit) önemli bir inhibitör

nörotransmitterdir. Benzodiazepinler gibi ilaçlar, GABA’

nın etkilerini arttırırlar; epilepsi tedavisi için

kullanılırlar.

Dekarboksilasyon



▪Histamin, mast hücrelerinde sentezlenir ve salgılanır.• H1 reseptörler vasıtasıyla vazodilatasyon ve

bronkokonstriksiyon allerjik reaksiyonlarına neden olur.

• H2 reseptörler vasıtasıyla gastrik asit sekresyonunu uyarır.

Dekarboksilasyon



▪Aminlerin amino grubunun 1 ya da 2 tane olmasına göre

yıkılım monoamin ya da diamin oksidazlar tarafından

gerçekleştirilir. Bu enzimler sayesinde

aminler iminlere dehidre edilirler ve iminlerin

aldehidleri ve amonyak açığa çıkar. Açığa çıkan

aldehidler de karbonik asitlere dehidrojenizasyon ve

bunu izleyen Beta-oksidasyonla metabolize edilmeye

devam ederler.

Dekarboksilasyon



▪Hayvansal hücrelerde sentezlenemeyen,

sadece mikroorganizmalar ve bitkiler

tarafından sentezlenen amino asitlere

esansiyel amino asitler denir.

Amino Asit Metabolizması



Esansiyel Amino AsitlerLizin

İNSAN KÖPEKSIÇAN

DOMUZ TAVUK

Triptofan

Fenilalanin

Löysin

İzolöysin

Treonin

Metiyonin

Valin

Histidin

Arjinin

Glisin

Glutamik Asit



▪Hangi grup amino asitlerin ortak bir ön maddeden

sentezlenebildikleri aşağıda gösterilmiştir.• Aspartik asit Ailesi: Alfa-keto asit olan okzalasetik asitin

transaminasyonu ile sentezlenebilen amino asitlerdir (Lizin,

metiyonin, treonin ve izolöysin).

• Pirüvik Asit Ailesi: Alfa-keto asit olan pirüvik asitin

transaminasyonu ile sentezlenen amino asitlerdir (Löysin ve

valin).

• Şikimik Asit Ailesi: Glikoliz ve pentoz fosfat yolunun ara ürünü

olan 7 C’ lu bir alfa-ketoasitten oluşan amino asitlerdir

(Fenilalanin, tirozin ve triptofan).

Mikroorganizmalarda ve bitkilerde amino asit sentezi



▪ Bu şekilde C iskeletleri enerji (ATP) üretimi amacıyla

CO2 ve H2O’ ya kadar yıkımlanırlar ya da Keton

cisimlerine veya glikoza dönüştürürler .

Esansiyel amino asitlerin yıkılımları ve metabolik önemleri

Alfa-keto asitlere

transaminasyon Dehidrojenizasyon

Dekarboksilasyon

Yağ asidi CoA tiyoesterleriTCA siklusu metabolitleridirekt

Beta oksidasyon



▪Amino asitlerin yıkılımı sonucu oluşan C iskeletinden glikoz sentezlenebilen amino asitlere glikojenik aa,

▪C iskeleti keton cisimleri ya da yağ asitleri sentezinde kullanılıyorsa bu tür amino asitlere ketojenik aa adı verilir.

▪ Bazı amino asitlerden geriye kalan C iskeleti ise daha küçük alt birimlere parçalanır ve hem glikojen hem de keton cisimleri sentezinde kullanılabilirler.





Amino asit Yıkılım ürünü Ketojen Glikojen

Lizin 2 Asetil KoA +

Metiyonin Süksinil KoA +

Treonin Süksinil KoA +

İzolöysin Asetil KoA ve Süksinil KoA + +

Valin Süksinil KoA + +

Löysin Asetil KoA ve Asetoasetik asit + +

Fenilalanin Fumarik asit ve Asetoasetik asit + +

Triptofan 2 Asetil KoA ve Alanin + +



▪ Esansiyel olmayan tüm amino asitlerin iskeletleri

okzalasetik asite dönüştürülebildiklerinden bu amino

asitlerin tamamı glikojenik amino asitlerdir.

Biyosentezlerde bu amino asitler (aspartik asit ve

glutamin) amino grubu vericisi olarak görev alırlar.

▪ Esansiyel olmayan amino asitler yıkılımları sırasında

alfa-keto asitlerden okzalasetik asit, alfa-ketoglutarik

asit ve piruvik asiti oluştururlar.

Esansiyel olmayan amino asitler

Biyosentezleri, yıkımları ve metabolik önemleri



Okzaloasetik asit oluşturanlarAspartik asit ve Asparajin

Asparajin amonyağın hidrolitik koparılmasıyla aspartik asite,aspartik asit de AST enzimi sayesindeki transaminasyonla aminogrubunun alfa-ketoglutarik asit’e aktarılmasıyla okzalasetik asitedönüşürken, glutamik asit sentezlenmiş olur.

asparajinaz

Asparajin

NH3

H2O

Metabolik Önemi : Birçok reaksiyonda amino grubu vericisi olarak rol oynar.



http://www.gch.ulaval.ca/agarnier/bcm20329/aspartate_line.gif

Reaksiyon Ürün Metabolik Önemi

Transaminasyon Okzaloasetat TCA siklusu metaboliti

Amid oluşumu Asparajin Proteinojenik amino asit

Karbamoil fosfatla

kondenzasyon

Karbomil Aspartat Pirimidin sentezini başlatan reaksiyon

ATP ile fosforilasyonu Aspartil fosfat Metiyonin, treonin,lizin ve izolöysin’in

bitki ve mikroorganizmalarda sentezini

başlatan reaksiyon

Dekarboksilasyon Beta-alanin Pantotenik asit yapı taşı

Sitrullin ile kondenzasyon Arjino-süksinik asit Karbamik asitin üreye dönüşümünde

amino grubu taşıyıcısı

IMP ile kondenzasyon Adenil süksinat IMP nin AMP ye dönüşümünde amino

grubu taşıyıcısı



İskeletinden alfa-ketoglutarik asit oluşturan amino

asitler

▪Glutamik Asit ve Glutamin• Birçok biyosentezde amino grubu

vericisi olarak,

• Böbreklerde asit-baz dengesinin

kontrolünde amonyak kaynağı,

• Perifer organlardan (beyin,

kaslar) böbrekler, karaciğer ve

bağırsakta amonyak oluştururlar.



Reaksiyon Ürün Metabolik Önemi

Tetrahidrofilik asitten bir

hidroksimetil grubu

alınması

Serin Proteinojenik amino asit

Glutamik asit ve sisteinle

peptit bağı oluşumuGlutasyon

Transselüler amino asit transportu

SH gruplarının korunması

Süksinil CoA ile

kondenzasyon

Alfa-amino-beta-ketoadipik

asitPorfirin biyosentezi ön maddesi

Kolik asit ile konjugasyon Glikokolik asit Safra asidi

Salisilik asit ile

konjugasyonGlikosalisilik asit Karaciğerde detoksifikasyon



▪ Ekstraselüler boşlukta sistein okside formu sistin halinde

bulunur. Sistin’in dehidrojenizasyonu ile disülfit köprüsü

parçalanır ve sistein serbest kalır ve alfa-beta eliminasyonu

ile yıkımlanır.

▪ Yıkılım ürünleri piruvik asit ve sülfattır.

▪ Oluşan sülfat ya aktivasyondan sonra sülfat taşınmasında ya

da zehirsizleştirme reaksiyonlarında kullanılır yada idrarla

atılır.

▪ Sistein biyosentezinde C iskeleti ve amino grubu serinden

köken alırken, kükürt atomu metiyoninden alınır.

Sistein ve Sistin



Amonyak Metabolizması



▪Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde amonyaköncelikle amino asit sentezi olmak üzere (özellikle glutamin, aspartik asit ve lizin üzerinden), porfirinler, purinler, primidinler, keratin ve amino şekerler gibi azot içeren diğer maddelerin sentezinde kullanılır.• Memelilerde çoğunlukla amino asit yıkılımından köken almakla

birlikte, purin ve pirimidinlerin metabolizmalarında da oluşabilen serbest amonyak, vücuttaki biyosentez olaylarında tekrar kullanılabilir.

• Kullanılmayan kısmı ise %90-95 üreye çevrilerek, küçük bir kısmı ise (%5-10) serbest amonyak halinde idrarla atılır.

Amonyak Metabolizması



▪Amonyak esansiyel bir madde olmasına karşın insan ve

hayvanlarda çok düşük düzeylerdeki serbest amonyak

bile ağır serebral bozukluklara yol açmaktadır.

▪Toksisite bulguları arasında,• Ellerde titremeler,

• Konuşmanın zayıflaması,

• Görme bozuklukları bulunur.

• Ağır durumlarda koma ve ölümle sonuçlanır.

Amonyağın toksisitesi



▪Yüksek bir amonyak içeriğine sahip portal kan hariç,

kandaki amonyak içeriği çok düşüktür.

▪Kandaki yüksek amonyak konsantrasyonu gıdalarla alınan

amino asitlerden ve mide-bağırsak kanalı sekretleriyle

bağırsaklara ulaşan ürenin mikroorganizmalar tarafından

parçalanmasından köken alır.

Kanın Amonyak İçeriği



▪Üre, üreaz tarafından amonyak ve CO2’e

parçalandığından dolayı gaitada üre bulunmaz.

▪Üreaz içeren bakteriler midede, bağırsaklarda ve

özellikle kolonda bulunurlar ve vücutta üretilen toplam

üre miktarının % 20’ lik kısmını parçalarlar.




▪ Emilen amonyak karaciğer tarafından süratle portal

kandan alınır. Karaciğer venalarında ve tüm kanda

amonyak çok azdır.

▪ Bu nedenle karaciğer, özellikle çok hassas olan beyin

olmak üzere organizmayı amonyak zehirlenmesinden

korur. Sistemik dolaşımda amonyağın büyük kısmı

beyin, kas ve böbreklerdeki amino asit

metabolizmasından köken alır.




▪Glutamik asit dehidrojenaz (GLDH) ve Glutamin

sentetaz• Glutamik asit dehidrojenaz tarafından katalizlenen

reaksiyonda önce α-ketoglutarik asite NH3 bağlanır ve α -

iminoglutarik asit oluşur. α-İminoglutarik asit de NADH+H’ ın

kofaktörlüğünde hidrojenizasyonla α-amino glutarik asit (L-

Glutamik asit)’ e dönüştürülür.

• Glutamik asite de glutamin sentetaz enzimi tarafından enerji

kullanımı altında bir mol NH3 daha bağlanır ve glutamin

oluşturulur.

Amonyağın bağlanması



▪Glutamik asit dehidrojenaz enzimi en yüksek

konsantrasyonda karaciğer mitokondrialarında

bulunduğundan, enzim serum konsantrasyonları

karaciğer hücrelerindeki parçalanmanın indikatörü

olarak kullanılır.

▪Glutamin sentetaz tüm dokularda bulunmuştur.

Amonyağın bağlanması



▪Glutamik Asit aşağıdaki nedenlerden dolayı amino asit

metabolizmasında anahtar bir pozisyona sahiptir.1. α-ketoglutarik asite serbest amonyak bağlanarak glutamik

asit oluşturulabilir.

2. Glutamik asitin amino grubunun, reversibl bir

transaminasyonla pirüvik asite aktarılmasıyla oluşan alanin

plazmada amino grubu taşıyıcısı olarak rol oynar.

3. Glutamik asitin amino grubu reversibl bir transaminasyonla

bir keto asit olan oksalasetik asit üzerine taşınabilir ve

aspartik asit oluşturulur. Aspartik asit üzerindeki amino grubu

da başta üre oluşumu olmak üzere biyosentezde kullanılabilir.

Amino Grupların Metabolizması



Aspartat α-ketoglutarat Okzalosetat Glutamat



4. Glutamik asite 1 mol NH3 bağlanması ile glutamin oluşturulur

ve glutaminde biyosentezlerde amino grubu vericisi olarak rol

oynaması yanı sıra perifer dokularda açığa çıkan NH3’in kanda

taşınmasına aracılık eder ve kanda azot taşınmasını etkiler.

5. Fazla amonyak deaminasyonla glutamik asitten koparılır ve

üre sentezinde kullanılır.

Amino Grupların Metabolizması



Üre Sentezi/Döngüsü(Krebs-Henseleit Ornitin Döngüsü)



▪Amino asitlerden kopartılan ve bir zehir olan amonyak tekrar azot içeren bileşiklerin sentezinde kullanılmayacaksa, enerji gerektiren bir olayla zehirsiz hale dönüştürülür.

▪Metabolik artıklarını sürekli olarak yaşadıkları ortamlara bırakabilen suda yaşayan hayvanların çoğunluğunda üre sentezi zorunlu değildir. Çünkü vücutlarında amonyak birikmesi meydana gelmez. Bu tür hayvanlar direkt olarak amonyak atarlar ve bu tür canlılara ammonolitik canlılar adı verilir.

Üre Sentezi



▪Karada yaşayan hayvanlarda (memeli hayvanlar) ise sürekli olarak amonyak atılması şansı yoktur. Bu nedenle amonyağı üreye dönüştürürler ve atılım ürünü üreyi oluştururlar ve bu nedenle üreolitik canlılar adını alırlar.

▪ Su alımları sınırlı olan sürüngenler ve kuşlarda amino asit katabolizması son ürünü olan amonyak ürik asit halinde vücuttan atılır ve bu tür canlılara ürikolitik canlılar adı verilir.

Üre Sentezi



▪Fazlalık olarak ortaya çıkan amonyağın zehirsiz hale

getirilmesidir.

▪ Bu amaçla karaciğer hücrelerinde;

• 1 mol serbest amonyak,

• 1 mol bikarbonat ve

• 1 mol aspartik asitin amino grubu azotu çok

basamaklı bir siklusla birleştirilir ve üre sentezlenir.

Üre Sentezinin Amacı



▪Amino asitlerdeki azot iki geçit üzerinden Üre’ ye

aktarılır.• Transaminasyon ve Deaminasyono Çeşitli amino asitlerden amino gruplarını Glu aktarır. Glu daha sonra

GLDH enzimi ile deamine olabilir, amino grubu OAA aktarılmak

suretiyle Asp ve α-KG= oluşabilir.

o CO2 (HCO3- formunda), Gln ve/veya Glu deaminasyonu ile veya portal

dolaşımdan gelen NH3’den oluşan amonyum iyonu (NH4+) ile Asp,

hepatik üre sentezi için substrat görevi görürler.

Üre Sentezi



▪ Protein ağırlıklı beslenme sonrası portal kandaki

amonyak miktarı artar. Bunun yanında hepatik

glutaminaz ve GLDH aktivitesi ile amonyum iyonlarına

bağlı olarak da artış görülür.

▪Amonyak, glutaminaz enziminin allosterik

aktivatörüdür. Hepatik portal kandan sistemik dolaşıma

geçtiği anda amonyak konsantrasyonu 50 kat azaltılır.

Üre Sentezi



▪Glutaminaz reaksiyonunun önemi• Üre siklusunun yetersizlikleri glutamin koordinasyonu ile

düzeltilir. Glutaminden amonyum iyonlarını koparan bu enzim, periportal hepatositlerin mitokondrialarında karbamoil fosfat sentetaz-1 ile birlikte lokalize olmuştur.

• Glutaminaz sayesinde üre siklusunun ilk enzimi olan karbamil fosfat sentetaz-1e daha fazla amonyum iyonları sağlanmasıyla üre siklusu hızlandırılır.

• Perivenöz karaciğer hücrelerinde oluşan glutamin periportal hepatositlere diffüze olabildiğinden, portal kan ile gelen amonyum iyonlarının üreye dönüşümünün garantilendiği interselüler bir glutamin siklusu ortaya çıkar.

Üre Sentezi



• Periportal hepatositlerde

gerçekleşen Transaminasyon

ve Deaminasyon reaksiyonları

Azotun (N), amino asitlerden

üreye transferini sağlar.

• CO2, HCO3- formunda, NH4

+ ve

Aspartat’ın amino grubu üre

biyosentezinde substrat

olarak görev alır.




▪Periportal Hepatositler• Portal venaya yakın hücrelerdir ve bağırsakdan gelen kanla ilk

teması kurarlar.

• Karbonik anhidraz (CA), glutaminaz, GLDH ve üre döngüsü enzimleri açısından zengindirler.

▪Periportal hepatositlerde üre sentezi 5 adımda gerçekleşir.• İlk 2 adım mitokondriada, son 3 adım sitoplazmada

gerçekleşir.

• Açlık veya diyet protein miktarındaki artışa bağlı olarak üre döngüsü enzimlerinin miktarı 10-20 kat artmaktadır.

Üre Sentezi



1. Karbamoil Fosfat Oluşumu• Mitokondriadaki ilk basamaktır ve üre döngüsünün rate-

limiting reaksiyonudur.

• Karbamoil fosfat sentetaz-1 (CPS-1) tarafından katalizlenir.o Sitoplazmada CPS-2’ de var ama başka amaç için kullanılır; Pirimidin

nükleotid sentezi için.

• Reaksiyonda kofaktör olarak N-asetilglutamat kullanılır. CPS-1’

in allosterik aktivatörüdür.

• CPS-1 etkisi ile HCO3-, NH4

+, 2 ATP ve H2O reaksiyona girerek

karbamoil fosfat, 2 ADP ve Pi oluşur.

Üre Sentezinin Basamakları



2. Sitrullin Oluşumu• İkinci reaksiyondur ve ornitin transkarbamoilaz enzimi

tarafından katalizlenir.

• Mitokondriada gerçekleşir.

• Karbamoil fosfat ile ornitin kondanse olur.

• Sonuç olarak Sitrullin ve Pi sentezlenir.

• Sitrullin-Ornitin Antiportu ile sitrullin sitoplazmaya çıkarken,

ornitin karşılıklı olarak mitokondria içine alınır. o Port inner mitokondrial membranda yer alır.

o Ornitin ve sitrullin bazik amino asitlerdir.

o Sitrullin ayrıca bağırsak mukoza hücrelerinde de bulunur.




3. Arjininosüksinat Oluşumu• 3. reaksiyondur ve sitoplazmada gerçekleşir.

• Arjininosüksinat sentetaz enzimi katalizler.

• Sitoplazmik sitrullin ve aspartat kondanse olarak

arjininosüksinatı oluştururlar.

• Aspartatın α-amino grubu ile bağlanma gerçekleşir.

• Üredeki ikinci N burdan sağlanır.

• Bu reaksiyonda enerji gereklidir. ATP, AMP ve 2 Pi parçalanır.




4. Arjinin ve Fumarat Oluşumu• 4. reaksiyondur ve sitoplazmada gerçekleşir.

• Arjininosüksinaz enzimi katalizler.

• Arjininosüksinat, arjinin ve fumarata ayrıştırılır.o Bu noktada fumarat diğer metabolik geçitlerle bağlantı kurabilir. TCA

girmesi veya sitoplazmik Asp sentezi gibi.

o Fumarat, fumaraz enzimi ile malata dönüştürülür.

o Malat daha sonra mitokondriaya girerek TCA siklüsüna katılabilir.,

o Malat, pirüvata (malik enzim) veya OAA’ da (malat dehidrojenaz) çevrilebilir.

o OAA daha sonra transaminasyon ile Glu’ dan amino grubu alarak Asp yeniden sentezlenebilir. Böylece N’un üre döngüsünde girişindeki sitoplazmik transaminasyon rotası tamamlanır.




5. Üre Oluşumu• 5. ve son reaksiyondur.

• Reaksiyon, sitoplazmada Mn++-içeren arjinaz enzimi

tarafından katalizlenir.

• Arjinin’ deki Üre yan dalı uzaklaştırışır ve ornitin yeniden

şekillenir.

• Ornitin daha sonra mitokondria içine girerek başka bir üre

döngüsüne katılır.

• Üre, NH3 aksine memeliler için toksik değildir ve periportal

hepatositlerden kana diffüze olur.





• Üre döngüsündeki 5 enzimin

sonradan kazanılmış veya kalıtsal

defektleri protein intolerans,

hiperammonemi ve merkezi sinir

sistemi depresyonu ile

sonuçlanabilir.

• Arjinin, üre döngüsünün önemli

bir ara metabolitidir ve bu amino

asidin yetersizliğine bağlı olarak

kedilerde ayrıca hiperammonemi

ve merkezi sinir sistemi

depresyonu gelişebilir.



Üre’ nin Uzaklaştırılması




Soru 1

Cevap: E

▪ .............., bir amino asidin amino grubunun

amonyak halinde ayrılması sonucunda α-ketoaside

dönüşmesi olayıdır.

a. Tiyoliz

b. Transamilasyon

c. Dekarboksilasyon

d. Deamidasyon

e. Deaminasyon



Sorularını[email protected] adresine e-posta gönderiniz.



mailto:[email protected]

▪ Ası. T. 1999. Tablolarla Biyokimya, Cilt 2

▪ Engelking LR. 2014. Textbook of Veterinary Physiological Chemistry. 3rd

edn. Academic Press.

▪ Eren Meryem. Prof.Dr. Ders Notları (Teşekkürlerimle)

▪ Sözbilir Bayşu N, Bayşu N. 2008. Biyokimya. Güneş Tıp Kitapevleri, Ankara

Kaynaklar



Biyokimya & Klinik Biyokimya ve Laboratuvar dünyası hakkında daha

fazlası için

[email protected]



https://www.instagram.com/biyokimya.vet/


https://www.instagram.com/biyokimya.vet/


amino asit ve protein metabolizmasıbiyokimya.vet/documents/biyokimya/amino_asit_ve_protein...amino...

Documents