Aminosav anyagcsere

(1)

Aminosav anyagcsere

Egészségügyi Mérnököknek

2015

(2)

Proteázok

Szerin proteázok (Ser-His-Asp) pl: tripszin, kimotripszin, elasztáz Cink proteázok (Zn ²⁺ és Glu)

pl: karboxipeptidáz A

Karboxil-proteázok (2 Asp) pl: pepszin

Osztályozás hatásmechanizmus szerint:

(cisztein-, treonin-, glutamát-proteázok)

(3)

Proteázok

Osztályozás funkció szerint:

Exogén Endogén

Extracelluláris Intracelluláris

(4)

Exogén proteázok

Pepszin:

Karboxil proteáz

Aromás és savanyú aminosav (-) mellett Gyomor fősejtjei termelik (gasztrin)

Savanyú közegben (pH: 1-2) aktív

Pepszinogén (40 kDa), önemésztődés

Gyomor fedősejtjei HCl-t termelnek

(5)

Exogén proteázok

Tripszin:

Pankreász termeli (tripszinogén, kolecisztokinin) Limitált proteolízis (enteropeptidáz)

Bázikus (+) aminosavak C terminálisán hasít (Lys, Arg)

Más proenzimeket hasít, aktivál (kimotripszinogén, proelasztáz, prokarboxipeptidáz-A)

Tripszin inhibítor, α1 antitripszin (elasztáz gátlás,

Met ₃₅₈ szulfoxiddá oxidálódhat)

(6)

Extracelluláris proteázok

Extracelluláris fehérjék hidrolízise Kollagenázok

Mátrix metalloproteázok Katepszinek egy része Elasztázok egy része

Zimogének

Makrofágok és neutrofil granulociták termelik

Plazmin

aktiválja

(7)

Intracelluláris fehérjebontás

Receptormediált endocitózis:

Asziálglikoprotein receptorok a májsejteken Endocitózis: Lizoszómák

ATP-függő fehérjeemésztés:

Ubikvitináció lizinen, majd poliubikvitináció

Proteaszóma komplex

(8)

Aminosavak, oligopeptidek, fehérjék felszívódása

Na ⁺ -facilitált transzporterek, H ⁺ -facilitált transzporterek

Diffúzió, endocitózis (antitestek, antigének) Gamma-glutamil ciklus

Felszívódás után az aminosavak többsége a májba kerül, a Gln és az elágazó láncúak

viszont főleg a perifériás szervekhez

(9)

(10)

C C

O CH₂ O

CH₂

O^- CH NH

NH₂

C CH

O SH CH₂

NH C

O CH₂ O^-

sejtmembrán citoszol C COO^-

NH₃⁺ R

H

C C

O CH₂ O

CH₂

O^- CH NH

NH₃⁺

C O CH R

O^-

C COO^- NH₃⁺ R

H N

H C

CH₂ CH₂

CH COO^- O

oxoprolin

Glu

Cys-Gly γ-Glu-Cys

Cys Gly

glutation (GSH)

ATP ADP + P_i

γ-glutamil- transzferáz

glutamil- ciklotranszferáz oxoprolináz

glutamil- cisztein- szintetáz

glutation- szintetáz

peptidáz

A γ-glutamil ciklus

???

(11)

Aminosavak osztályozása

Esszenciális Nem esszenciális Ala, Asp, Asn, Cys, Gln, Glu, Gly, Pro, Ser, Tyr, Arg

Gamma-karboxi- glutaminsav (Gla)

Hidroxiprolin (Hyp) Hidroxilizin (Hyl)

His, Leu, Ile, Lys, Met, Phe, Thr, Trp, Val

Szelenocisztein, Pirrolizin,

N-formil-metionin

(12)

bacik, növények

állatok, ember

reverzibilis,

koncentrációfüggő

Ala, Asp, Asn, Cys, Gln, Glu, Gly, Pro, Ser, Tyr, Arg

Aminocsoport szállítása: A glutamát központi szerepe

COO

^-

C CH

₂

CH

₂

COO

^-

O

glutamát- dehidrogenáz NH₄⁺

NAD(P)H

H₂O NAD(P)

glutamin szintetáz NH₄⁺

ATP ADP + P_i

α-keto-

glutarát glutamát glutamin

COO

^-

CH CH

₂

CH

₂

C NH

₃⁺

O

N H

₃ ⁺

COO

^-

CH CH

₂

CH

₂

COO

^-

N

H

₃ ⁺

(13)

ASAT (GOT)

ALAT (GPT)

Ala, Asp, Asn, Cys, Gln, Glu, Gly, Pro, Ser, Tyr, Arg

Aminocsoport szállítása: A glutamát központi szerepe

COO^- CH CH₂ N

H₃ ⁺

COO^- COO^- C CH₂ CH₂ COO^-

O

COO^- C O C H₂

COO^- COO^- C O CH₃

COO^- CH CH₂ CH₂ COO^- N

H₃ ⁺

COO^- CH N H₃ ⁺

CH₃

alanin

α-keto- glutarát

oxál-

acetát aszpartát

glutamát piruvát

ASAT ALAT

transzaminázok

(14)

(15)

Transzaminálás és piridoxál foszfát

???

(16)

C1-csoport szállítók: A THF

(17)

(18)

A metilcsoport szállítója:

Az S-adenozil- metionin

C COO^-

H N

H₃ ⁺ CH₂ CH₂ S⁺ CH₃

N O

OH

N N N

NH₂

OH

C COO^- N H

H₃ ⁺ CH₂ CH₂ SH C

COO^- H N

H₃ ⁺ CH₂ CH₂ S

N O

OH

N N N

NH₂

OH akceptor akceptor-CH₃

SAH-metiltranszferáz

S-adenozil-homocisztein S-adenozil-metionin

homocisztein ATP

3 P_i

hidroláz

THF-CH₃ THF

homocisztein- metiltranszferáz COO^-

CH CH₂ N

H₃ ⁺

CH₂ S C H₃

metionin

transzferáz

H₂O

adenozin

(19)

A nem

esszenciális

aminosavak

szintézise

(20)

Szerin szintézis

(21)

Szerin bioszintézise

Ala, Asp, Asn,

Cys, Gln, Glu,

Gly, Pro, Ser,

Tyr, Arg

(22)

(23)

Glicin átalakulása

Ala, Asp, Asn,

Cys, Gln, Glu,

Gly, Pro, Ser,

Tyr, Arg

(24)

C C H

C H₂

O

OH O P

O O^- O^- O^-

C C C H₂

O

O O P

O O^- O^- O^-

C CH C H₂

O

N H₃ ⁺

O P O

O^- O^- O^-

C CH C H₂

O

N H₃ ⁺

OH O^-

C CH₂

O

N H₃ ⁺

O^-

NAD NADH Glu α-ketoglutarát

3-foszfoglicerát- dehidrogenáz

transzamináz

P_i foszfoszerin-

foszfatáz

H₂O THF metilén-THF 3-foszfoglicerát 3-foszfohidroxi-piruvát

3-foszfoszerin

szerin glicin

THF metilén-THF NADH

NAD CO₂

NH₄⁺

glicin-szintáz szerin-hidroximetil- transzferáz

COO^- C O CH₃

NH₄⁺ +

piruvát

szerin- ammónia-

liáz COO^-

N CH H₃ ⁺

CH₃ alanin COO^-

C C H₂

O OH

transzamináz

hidroxipiruvát COO^-

C H

C H₂

OH OH COO^-

C H

C H₂

O OH

P O

O^- O^-

glicerát

NADH NAD

glicerát- dehidrogenáz glicerát-

kináz ADP

ATP

2-foszfoglicerát

Szerin és

glicin átala- kulása

Ala, Asp, Asn,

Cys, Gln, Glu,

Gly, Pro, Ser,

Tyr, Arg

(25)

A cisztein keletkezése

Ala, Asp, Asn, Cys, Gln, Glu, Gly, Pro, Ser, Tyr, Arg

C H₂

C H

COO^-

COO^- CH CH₂ N

H₃ ⁺

CH₂ S

NH₃⁺ COO^-

CH CH₂ N

H₃ ⁺

CH₂ S

C H₃

COO^- CH CH₂ N

H₃ ⁺

CH₂ S

H

COO^- CH CH₂ N

H₃ ⁺

SH

COO^- CH CH₂ N

H₃ ⁺

OH

C COO^- O

CH₂ C H₃

SAM

H₂O

cisztationin- szintáz

+

ATP 3 P_i H₂O -CH₃ adenozin

metionin homocisztein szerin

cisztationin cisztein

α-ketobutirát

cisztationin-liáz

H₂O NH₄⁺

C

H₃ CH₂ C KoA O

NAD, HS-KoA

NADH, CO₂

α-ketosav- dehidrogenáz

propionil-KoA

(26)

A prolin szintézise

glutamát glutamát-

γ-szemialdehid

pirollin-

5-karboxilát prolin

(27)

A prolin és az arginin szintézise

Ala, Asp, Asn, Cys, Gln, Glu, Gly, Pro, Ser, Tyr, Arg

N H C H₂

CH₂ CH₂

CH COO^- COO^-

CH CH₂ CH₂ COO^- N

H₃ ⁺

COO^- CH CH₂ CH₂ C H O

N H₃ ⁺ ATP

NAD(P)H

ADP+P_i

NAD(P) NAD(P)H H₂O

NAD(P)

½ O₂ NAD(P)H NAD(P)

glutamát

γ-glutamát-

szemialdehid prolin

C COO^- N H

H₃ ⁺

(CH₂)₃ NH₂ α-ketoglutarát

glutamát

ornitin

ornitin-ciklus

Arg

(28)

A prolin szintézise

Ala, Asp, Asn,

Cys, Gln, Glu,

Gly, Pro, Ser,

Tyr, Arg

(29)

A tirozin szintézise

Ala, Asp, Asn, Cys, Gln, Glu, Gly, Pro, Ser, Tyr, Arg

C

H

₂

CH COO

^-

NH

₃⁺

OH C

H

₂

CH COO

^-

NH

₃⁺

fenilalanin-hidroxiláz

O₂ tetrahidro-

biopterin

H₂O dihidro- biopterin

DHB- reduktáz

NAD(P)H NAD(P)

fenilalanin tirozin

OH C

H

₂

C COO

^-

O

Glu α-keto-

glutarát

COO

^-

C CH COO

^-

H

CH

₃

C CH

₂

COO

^- +

O

fumarát acetoacetát p-hidroxi-

fenilpiruvát

(30)

A tirozin szintézise

Ala, Asp, Asn,

Cys, Gln, Glu,

Gly, Pro, Ser,

Tyr, Arg

(31)

Aszparagin szintézis

Ala, Asp, Asn, Cys, Gln, Glu, Gly, Pro, Ser, Tyr, Arg

COO

^-

CH CH

₂

N

H

₃ ⁺

COO

^-

COO

^-

CH CH

₂

CH

₂

C NH

₃⁺

O

N H

₃ ⁺

+ +

ATP AMP+PP_i

aszparagin-szintetáz

aszpartát glutamin aszparagin glutamát

COO

^-

CH CH

₂

CH

₂

COO

^-

N

H

₃ ⁺

COO

^-

CH N

H

₃ ⁺

CH

₂

C

NH

₃⁺

O

H₂O NH₄⁺

aszparagináz

(32)

O^- P O

O O^-

C NH₂ O

C COO^- N H

H₃ ⁺

(CH₂)₃ NH C N

H₂ ⁺ N

COO^- C CH₂ COO^-

H H

COO^- C CH COO^- H C

COO^- H N

H₃ ⁺

(CH₂)₃ NH C N

H₂ ⁺ NH₂ C

N

H₂ NH₂

O C

COO^- N H

H₃ ⁺

(CH₂)₃ NH₂

COO^- C CH₂ COO^-

H N

H₃ ⁺ CO₂ + NH₄⁺

karbamil- foszfát- szintetáz

2 ATP 2 ADP + P_i

C COO^-

H N

H₃ ⁺

(CH₂)₃ NH C N

H₂ O

ornitin- transzkarbamiláz

P_i

argino- szukcinát- szintáz ATP

AMP + 2P_i

arginoszukcinát-liáz argináz

H₂O

karbamil-foszfát

arginoszukcinát urea

ornitin

citrulin

aszpartát

fumarát mitokondrium

citoplazma

arginin

Ala, Asp, Asn, Cys, Gln, Glu, Gly, Pro, Ser, Tyr, Arg

Az arginin

átalakulásai

(33)

Aminosavak lebomlása:

Az aminocsoport sorsa

(34)

(35)

O^- P O

O O^-

C NH₂ O

C COO^- N H

H₃ ⁺

(CH₂)₃ NH C N

H₂ ⁺ N

COO^- C CH₂ COO^-

H H

COO^- C CH COO^- H C

COO^- H N

H₃ ⁺

(CH₂)₃ NH C N

H₂ ⁺ NH₂ C

N

H₂ NH₂

O C

COO^- N H

H₃ ⁺

(CH₂)₃ NH₂

COO^- C CH₂ COO^-

H N

H₃ ⁺ CO₂ + NH₄⁺

karbamil- foszfát- szintetáz

2 ATP 2 ADP + P_i

C COO^-

H N

H₃ ⁺

(CH₂)₃ NH C N

H₂ O

ornitin- transzkarbamiláz

P_i

argino- szukcinát- szintáz ATP

AMP + 2P_i

arginoszukcinát-liáz argináz

H₂O

karbamil-foszfát

arginoszukcinát urea

ornitin

citrulin

aszpartát

fumarát mitokondrium

citoplazma

arginin

Ala, Asp, Asn, Cys, Gln, Glu, Gly, Pro, Ser, Tyr, Arg

Az arginin

átalakulásai

(36)

NH C N

H₂ ⁺ NH₂ C

H₂ COO^-

N C N

H₂ ⁺ NH₂ CH₂ COO^-

CH₃

CH₂ C N

N H C N H

C H₃ NH P O

O O^- O^- N

C N H₂ ⁺

CH₂ COO^-

CH₃ COO^-

CH₂ N

H₃ ⁺ C

COO^- H N

H₃ ⁺

(CH₂)₃ NH C N

H₂ ⁺ NH₂

C COO^-

H N

H₃ ⁺

(CH₂)₃ NH₂ transz-

amidináz

guanidino-acetát

ornitin glicin

arginin kreatin

SAH SAM

ATP

ADP

P_i

kreatinin kreatin-foszfát

kreatin- kináz metiltranszferáz

Az ammónia sorsa: A kreatinin

(37)

Glükoplasztikus és ketoplasztikus aminosavak

glükoplasztikus

ketoplasztikus

Cys Tyr

Phe Trp Ile

Leu Lys Ala

Val Gly Ser Asp Asn Met Thr His

Glu Gln

Pro Arg

(38)

Az aminosavak szénláncának sorsa

(39)

Az arginin átalakulásai

Arg

ornitin

ur ea c ik lu s

glutamát-γ-szemialdahid

α-ketoglutarát Glu

guanidino- acetát

Gly ornitin

kreatin

kreatinin

(40)

Arginin

átalakulása

(41)

A prolin

(és arginin)

lebomlása

(42)

A hisztidin, a glutamin, (a prolin és a hisztidin) lebomlása

???

(43)

A metionin

lebomlása

(44)

A metionin

lebomlása

(45)

Szuccinil-KoA-vá

alakuló aminosavak:

Ile, Thr, Met, Val

???

(46)

Fenilalanin

és tirozin

lebomlása

(47)

Az aszparagin és az

aszpartát lebomlása

(48)

A cisztein

lebomlása

(49)

A szerin és a

glicin lebomlása

(50)

A szerin etanolaminná és kolinná alakul

(51)

Alanin

lebomlása

(52)

Triptofán és

lizin lebomlása

(53)

Ketoplasztikus aminosavak sorsa

(54)

Aminosavak sorsa

(55)

(56)

(57)

Aminosav anyagcsere