nem esszenciális aminosavak szintézise aminosavak átalakulásai (lebomlás)
DESCRIPTION
Nem esszenciális aminosavak szintézise Aminosavak átalakulásai (lebomlás). A nem esszenciális aminosavak bioszintézise. Glucose 3 – Phosphoglycerate Pyruvate Ac – CoA. Gly. Ser. Tyr Phe*. Cys. Met*. Ala Glu. Asp Oxalo- Citrate - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Nem esszenciális aminosavak szintézise
Aminosavak átalakulásai (lebomlás)
A nem esszenciális aminosavak bioszintézise
Glucose
3 – Phosphoglycerate
Pyruvate
Ac – CoA
Tyr Phe* Ser
Gly
CysMet*
Ala Glu
Asp Oxalo- Citrate acetate
-keto- glutarate Succinyl- CoA
Citriccycle
Gln Glu
Asn
Glu Gln
ArgPro
Glu: „central role”
A tirozin (Tyr) bioszintézise
COOH
C
CH2
H NH2
Phe*
COOH
C
CH2
H NH2
OH
O2
H2O
THB
DHB
Tyr
COOH
C = O
CH2
Transzamináz
Fenilpiruvát
FenillaktátFenilacetát
Fenilalaninhidroxiláz
Fenilketonuria:Mentál retardáció(magas Phe szint gátoljaa szerotonin bioszintézist,szellemi visszamaradottság).Elmegyógyintézetekben a betegek 1%-a fenolketonuriás volt.Várható élettartam: 25 évDg: Phe a vérben DNS próba fenilalanin hidroxilázraTh: fehérje mentes diéta (+Phe-mentes aminosavak).IQ ~93 ( ha diéta 1 év után IQ~53)
TiroxinMelaninNorepinefrin (noradrenalin)
O H
H-N
H2N
N RH
N N
H
=
Tetrahidrobiopterin (THB)NAD NADH
O
N
H2N
N RH
N N
H
=
Dihidrobiopterin(DHB)
Dihidropteridin reduktáz
A Cys bioszintéziseMet
HOOC – C – CH2 – CH2 – SH
H
NH2
HomocysteinHomocystin -uria
Cystathionine*synthase (PP)
H2O
HOOC – C – CH2 – CH2 – S – CH2 – C – COOH
H H
NH2 NH2
Cystathionine
H2O
Cystathioninase (PP)
Cystathionuria
NH+4
HOOC – C – CH2 – CH3
O
α - ketobutyrate
═
HS – CH2 – C – COOH
H
NH2
Cys
* In Synthase defect homocystein is accumulatedin blood : thrombomodulinin urine: homocystin
HO – CH2 – C – COOH
H
NH2
Ser
HO – CH2 – C – COOH
H
NH2
SerTHF
Serine transhydroxy methylase
H2O Methylene – THF
NH4
HCO3
Metilén – THF
COOH
C – NH2
H2
Gly
Ethanolamine
H – C ═ O
COOH
Glyoxylatein liver: Gly - transaminase
oxidation
H – C ═ O
COOH
oxalate
A Gly bioszintézise
COOH
COOH
glyoxylate
hyperoxaluria
Az aminosavak degradációja
Protein
Aminosav
Katabolizmus
25%
75%
Az aminosav felesleg nem raktározódik (mint a zsírsavak és a glukóz): energia forrásként szolgálhat.
Az -amino csoportokból urea szintetizálódik (ornitin ciklus).
A szénváz a citrát ciklusba kerül.
R
H – C – NH2
COOH
Piruvát Acetil-CoA
Oxálacetát Citrát Aceto-acetil CoA
Szuccinil -ketoglutarátCoA
Glukóz
PEP
NH4
Citrulin
Ornitin Arg- szuccinát
Arg
NH2 - C - NH2
O=
Urea
Citrát kör
Ornitin-ciklus
A nitrogén sorsa
N a vizeletben (%): Urea 86 Kreatinin 4.5 Ammonia 2.8 Urát 1.7 Egyéb 5
Májban:
Aminosav -keto-glutarát NADH NH4
Ser ThrDehidratázOxidativ
dezaminálás
-ketosav Glu NAD
Aminotransferázok Glutamátdehidrogenáz
Bélbaktériumok
Gln
UreaAminotransfer
Az NH4 (normál szintje 25-40 M vérben) rendkívül toxikus a központi idegrendszerrevizio, tremor, konfuzió kóma halál (pl. súlyos májbetegségek)
Az agy rendelkezik glutamin szintetázzal
Ammónium eliminálása (Ornitin ciklus) (Krebs and Henseleit*, 1932)
NH4+ + CO2 + 3ATP + H2O + Asp
Urea + 2ADP + 2Pi + AMP + PPi + Fumarate
NH4+
H2O
CO2
2ATP
2ADP Pi
O¯ P O C NH2
O O
O¯
═ ═
Carbamoyl - P
+
Transfer
anhydride bond (high transfer potential)
Carbamoyl – phosphate synthetase
+ Carbamoyl – P used for pyrimidinesynthesis is produced by a slightlydifferent mechanism
Ornithine
Glu„szabad” (bélből)
COOH
C – NH2
(CH2)3
N – H
C NH2
H
O
═
COOH
C – NH2
(CH2)3
N H2
H
COOH
C – NH2
CH2
COOH
H
COOH
C – NH2
(CH2)3
N – H
C NH2
H
HN ═
COOH
C – NH2
(CH2)3
N – H
C N
H
HN ═
COOH
C – H
CH2
COOH
H
Mithochondria
AspCitruline
Ornitine
Ornithine –
transcarbamoylase
Arginino succinate –
synthetase
ATP
AMPPPi
Pi Pi
Condensation
Ornitine cycle
Hydrolysis
Arginase
NH2
C = O
NH2
Urea
H2O
Arginino –succinase
(liáz) Argininosuccinate
Arg
Cytosol
Fehérjeszintézis
H C COOH
HOOC C H
═
Fumarate
Carbamoyl – P
Gln
Glu
-ketoglutarát
Gln-áz
ATPHN4
Glnszintetáz Gln-szintetáz
Gln-áz
N-acetil-Glu
Ac-CoA
Bél NH4
( 40%)
Glu-dehid-rogenáz
(20%)
Karbamoil-Pszintetáz
2ATP
CO2
P - C - NH2
O=
Ornitinciklus
Urea
Karbamoil szintáz (Rate-limiting step)
Máj-vér:( 40%)Asp, Thr, GlySer, Glu, Gln
5
3
2
4
31 2
4
2 4
Karbamoil-P
Ornitin
Arg Citrullin
Arg-szukcinát
UreaBél
NO
Máj: EndotelMakrofág
NO hatások:Agy (Ca2+ - függő): neurotransmitterErek (Ca2+ - függő): vasodilatorMakrofág (Ca2+- független): citotoxikus (tumor)
Citrullin
Citrullin
Arg
Vese
Arg Citrullin
Endotel
Citrullin
Ornitin
Glu
Gln
Bél
Arg
Szövetek
Ornitin poliaminok
Glucose
PEP Pyruvate Ac – CoA AcAc CoA
Fatty acids
AA AA AA
ketons
Glu
NH+4
CO2
Carbamoyl – P Citruline
OrnithineArginino
succinate
ArgUrea
Ornitin ciklus
Oxaloacetate
Citrate
α – keto –glutarate
Malate
Fumarate
Succinyl – CoA
Citrát körAA
AA
AA
AA
Asp
α – keto – glu Glu
Nitrogén monoxid szintáz (Mr ~150 000)
Arg
NH
C – NH2
NH2
=
Arg
NH
C – N - OH
NH2
=
H
O2
H2O
BH4
BH2
Biopterinreduktáz domain
FMN FADH2 NADP Malát
FMNH2 FAD NADPH Piruvát
CO2
N-quanidino-hidroxil arginin
O2
H2O
NO
Citrullin
COOH
C – NH2
(CH2)3
N – H
C = O
NH2
H
Citrullin
Nitrogen monoxid
Az ornitin ciklus enzim defektusaiBármely reakció teljes blokkja összeegyeztethetetlen az élettel; csak részleges blokkok
Citrullin
Arginino –szuccinát
Arg
Ornitin
Ornitin transzkarba- moiláz
Arginino szukcinát – szintetáz
Arginino – szukcináz
argináz
Urea
Hiperargininémia
II tipusúhiperammonémia(pirimidin metabolitok is emelkedettek)
NH+4
CO2
Karbamoil –P –szintetáz
Karbamoil - P
I tipusúhiperammonémia
km Citrullinuria
Argininoszukcinát acidémia
NH+4 Glu Gln
A cerebrospinál folyadékban
hányás, letargia, mentál retardáció
Th: fehérjementes diéta esszenciális aminosavak keto formái („Ketosteril”)
Fate of carbon skeleton in amino acid degradation
Amino acids, after deamination, may lead to glucose or ketone body formation; amino acids as energy sources:
Ketogenic and glucogenic amino acids
Glucose
PEP
Pyruvate
Acetyl-CoA Acetoacetate Ketone bodies
Oxaloacetate
Malate -ketoglutarát
Fumarate
Succinyl-CoA
Methylmalonyl-CoA
Gly
Ser
Trp
Ala Cys S2O2 2-
Ile Leu Lys
Trp Tyr Phe
Glu Gln
Lys
His Pro Orn Arg
Val Ile Met Thr
Asp
Asn
Tyr
Phe
Catabolism of Phe and Tyr (both ketogenic and glucogenic)
COOH
C
CH2
H NH2
Phe
COOH
C
CH2
H NH2O2 H2OPhenylalanine
hydroxilase(monooxygenase)
Phenylketonuria (PKU)hyperphenilalaninemia I
Tyr
OH
Melanine
Epinephrine
Thyroxine
O H
H-N
H2N
N RH
N N
H
Tetrahydro-biopterin
N
O
N
=
=
=
=
QuinonoidDihydro-biopterin
Dihydro-pteridine
reductase
Hyperphenyl-alaninemia II-V
NAD
NADH
COOH
C = O
CH2
OH
-ketoglutarát
Glu
Tyrosinetransaminase
Tyrosinemiatype II
p-Hydroxphenyl piruvat
COOH
C = O
CH2
OH
p-Hydroxphenyl piruvat
O2
CO2
Hydroxyphenylpiruvatehydroxilase (a dioxygenase)
CH2 - COOH
OHHO Homogentisate
O2
AlcaptonuriaHomogentisate oxidase
Isomerase Hydrolase CH3 – C – CH2 - COOH
O=
Acetoacetate
HOOC – C = C - COOH
H
HFumarate
Phe és Tyr anyagcsere zavarok
Fenilketonuria (PKU)
Phe Tyr DOPA
O2
O2 Phe-hydroxiláz
Tyr-hidroxiláz
Melanin
THB DHB
NADH
DHB-reduktáz
„kofaktoros”
Noradrenalin
Adrenalin
Homogentizinsav
Fumársav
Acetoacetát
Tirozinémia ( szem és bőr léziók)
Alkaptonuria. Benignus: homo-
gentizánt a vizeletben, polimerizáció, „pigment arthritis” (Ochronosis)
„klasszikus”
THB
Tyr-transzamináz
Homogentizát- oxidáz
THB: tetrahidrobiopterin (BH4) („kofaktoros” - PKU)
THB DHB
TrpO2
CO2
Szerotonin
Trp-hidroxiláz
Arg
NO
THB DHB
CitrullinPKU: Fenilketonuria
THB DHB
DHB-reduktáz
Tyr DOPA
Tyr-hydroxiláz
NO-szintáz
Adrenalin
Trp-lebomlás
COOH
C
CH2
H NH2
COOH
C
CH2
H NH2
Serotonin synthesis
NH
NH
HO -
5 – Hydroxy -tryptophan
Trp
THB
DHB
O2
Tryptophanehydroxilase
(in brain)
5 – Hydroxyindole acetate
NH
HO - - CH2 -COOH
Monoamineoxidase
NH+4
(MAO)
O2
Inhibitors
N
HO - - CH2 –CH2
NH2
(5-Hydroxytryptamine)
Decarboxylase(Vitamin B6)
CO2
Serotonin
Neutrotransmitter:
LSD competition (hallucination),
Control of temperature, sleep, mood etc.
Vasoconstriction
Growth hormon secretion
60% of Try (normally 1%) is converted to Serotonin. Decreased NAD production (pellagra symptoma)
Serotonin actions
Intestinal carcinoma: Argentaffinoma Serotonin
Hét főbűn (serotonin)
Accidia „lustaság, restség”
Luxuria „bujaság, kéjelgés”
Superbia „gőg, kevélység”
Ira „harag, düh”
Invidia „irigység, féltékenység”
Avaritia „kapzsiság, fösvénység”
Gula „torkosság, falánkság”
A szerotonin neutrotranszmitter működésének eltérései állhatnak mögötte.
Receptor, transzporter, enzim biokémiai és molekuláris genetika
Triptofán étrend
Catabolism of Ile (both ketogenic and glucogenic)
COOH
C – NH2
C – CH3
CH2
CH3
H
H
COOH
C = O
C – CH3
CH2
CH3
Isoleucinetransaminase
-keto GluGlu
C –S - CoA
C – CH3
CH2
CH3
H
O =HS-CoA CO2
NAD NADH
Ketoisocaproate dehidrogenase
-ketoisocaproate
Isovaleryl-CoA FAD
C –S - CoA
C – CH3
C = O
CH3
H
O =C –S - CoA
C – CH3
C - OH
CH3
H
O = C –S - CoA
C – CH3
CH
CH3
H
O =
H
FADH2
Isovaleryl-CoAdehydrogenase
Dehydrogenase
NADH NAD
H2O
Hydratase
=
Ile
Methylcrotonyl-CoA
HS -CoA
CH3 – C – S – CoA
Acetyl-CoACH3
CH2
C = O
S - CoA
COOH
C – CH3
C = O
S -CoA
H
CO2
ATP
Carboxylase (Biotin)
Thr
Met Val
Propionyl-CoA Methyl-malonyl-CoA
Methyl-malonyl-CoA-mutase(Vit-B12)
COOH
CH2
CH2
C - S -CoAO =
Succinyl-CoA
O=
Catabolism of Val, Thr, Met
Cobalamin (Vitamin B12)
Coenzyme B12 catalyzes intramolecular rearrangement *:
H COOH
H - C - C – H
H C – S – CoA
O
=
H COOH
H - C - C – H H
C – S – CoA
O
=
Methylmalonyl CoA mutase
Coenzyme B12
Methylmalonyl CoA Succinyl-CoA
Citrate cycle
Ser
THF
Gly
Porphyrins
Heme* also methyltransferase
B-12 Vitamin (kobalamin)
N
N
NH2
N
N
1
23 4
56 7
89
– CH2 O
OH OH
5
43 2
1Co
N
N
NH2
N
N
1
23 4
56 7
89
O – P – O – P – O- – P – O – CH2 O
O-
O
OH OH
5
43 2
1
O¯ O¯
O O
B – 12 Vitamin(Kobalamin)
+
ATP══ ═
B-12 - Koenzim
Vitamin B12 transports
Microorganism
Vitamin B12
in Stomach Intrinsic factor (kDa 59)
B12-ComplexIn Ileum
Trans-cobalamin II
in Blood
Rel
easi
ng fa
ctor
Gastrec-tomy
B12
ATP Vitamin B12
Transferase
Stored
B12
in Liver
Coenzyme –B12
Coenzyme - B12 – Homocys- CH3 - transferaseMethyl
malonate
Acidosis
Homocystein
If Coenzyme B12
MetNeurologicdisorder
- CH3
THF -CH3
„Folate-trap”
THF
For synthesis of dTMP,purine,pyrimidine, in Erythro-nucleic acids cytes
Anemia
Succinyl - CoA
Citratecycle
Heme
Th: If transferase defect or B12 deficiency, Coenzyme B12 i.m
If mutase defect, lethal
Mutase
Th: Coenzyme B12
or vitamin B12
COOH
C
CH2
H NH2
H
C
CH2
H NH2
Histamine
N N - H
Histidinedecarboxylase
CO2
His Histamine
Ergot-alkaloid
(smooth muscle contraction in uterus)
Produced and stored mainly in mast cells.In circulation:Dilation of capillaries : local edema,Decrease of blood pressure, if sever: shockHistamin stimulates HCl secretionHistamin is released in anaphylaxis, allergyBronchoconstrictionAntihistamines
Histamine is inactivated in the liver bymethylation and oxidation ( N – methyl, N' – acetyl-histamine)
N N - H
In blood, T4 is bound toThyroxine binding-globulin (TBG)(63kDa)Reservoir of T4 (association/ dissociation)
COOH
C
CH2
H NH2
I I
O
I I
OH
DNAbinding domain
Hormon bindingdomain
T4:
Tetraiodothyronine(tiroxin)
TBG – T4 in Blood
in CellT3 rT3
(reverse: inactive)
T3
Thyroid hormonReceptor (40 kDa)
In cell
DNASeveral hundreds of thyroid-induced enzymes: O2 consumption, cardiac output, cAMP, CNS excitation, etc.
Thyroxin
Thyroxine (3, 5, 3’, 5’ –Tetraiodothyronine: T4)
Hypothalamus
PituitaryTRH
TSH (28 kDa)
Hypertrophy(Gravesdisease)
ATPT4
I
I
Tyr TyrThyreoglobuline
Thyroid peroxidase
Proteolysis
I in blood/thyroid: 1:100
T4 in Blood
Thyroid
TBG
Food
TBG – T4
Dehalogenase