Metabolismus bílkovin Metabolismus bílkovin - obsah n AMK a jejich hlavní funkce n Potřeba esenciálních AMK n Pool AMK n Vznik nových AMK n Vznik uhlíkatých koster a amoniaku n Metabolismus uhlíkatých koster n Vznik močoviny n Dusíková bilance n Hladovění Aminokyseliny n L--isomery - pro vyšší organismus využitelná n Zkratky AMK -- Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Ser, Thr, Cys, Met, Phe, Tyr, Trp, Asp, ASn, Gln, Glu, Arg, Lys, His, Pro, Hyp n Dělení AMK -- kyselé, zásadité, neutrální - reakce závislá na poměru kyselých (COOH) a zásaditých (NH[2]) skupin v molekule Aminokyseliny n Val, Leu, Ile -- stimulační účinky na proteosyntézu , podpora anabolismu n Cys, Met -- zdroj S, lze vytvořit Cys z Met, ale ne naopak, výskyt .- inzulin, keratin, nadbytek či nedostatek Met -- porucha fu jater n Phe, Tyr (tvorba z Phe) -- hormony adrenalin, tyroxin n Try -- syntéza k. nikotinové n Lys -- limitní v pšenici n K. glutamová -- v gliadinu, oddaluje sval. Únavu, zlepšuje vyšší nervovou činnost, vysoké dávky toxické n His -- růs a obnova tkání n Arg -- součást malého Krebsova cyklu n Pro a Hyp -- obsahují pyrolové jádro, obsaženo v Hb, cytochromech, v kolagenu a pojivové tkáni Potřeba esenciálních AMK dle FAO/WHO v závislosti na věku (mg/g čisté bílkoviny) Pool AMK n B -> AMK n Tělesné proteiny -- hydrolýza na AMK a neustálá resyntéza na B n Rychlost endogenní obměny B 80 -- 100 g/den n Nejrychlejší -- střevní sliznice n Nejpomalejší -- kolagen n AMK z potravy a endogenní AMK -- stejné a tvoří Pool AMK Pool AMK n Malá kapacita - celkem 600 -- 700 g AMK n Vzhledem k tomu, že přijímáme dostatek B ve stravě -- no problem n Rozložení poolu n AMK resorbované z GIT (exogenní zdroj) -- 1/3 n Vlastní tělní bílkoviny, syntetizované (endogenní zdroje) -- 2/3 n Věkem posun rovnováhy mezi AMK a B (syntéza B převyšuje rozpad B) n Ztráta malého množství B -- vlasy, menstruací, močí, stolicí - náhrada syntézou z AMK poolu n Ledviny - filtrace AMK -- resorpce zpět většiny n Osud AMK po výstupu z poolu n Stavební materiál k výstavbě nových tkání n Odběr AMK pro výstavbu plasmatických n Po dekarboxylaci syntéza biologicky důležitých dusíkatých látek (puriny, pyrimidiny, kreatin) n Nepoužité AMK n Nelze skladovat v podobě tuků či sacharidů n Metabolické palivo, stavební materiál (glukoneogeneze) n Zdroj energie při hladovění či poruchách organismu (DM) Deaminace, aminace a transaminace n Vzájemná přeměna AMK a dalších produktů katabolismu S a T n Přenos, odstranění či tvorba aminoskupin n První krok - odstranění aminoskupiny n Zbývající uhlíkové skelety (citrátový cyklus, dýchací řetězec) -> CO[2] a H[2]0 nebo syntéza lipidů či sacharidů n Aminoskupina -- přeměna na formu vylučitelnou z organismu n Transaminace -- tvorba nových AMK n přeměna AMK na ketokyselinu za současné přeměny jiné ketokyselina na AMK alanin + a-ketoglutarát <-> pyruvát + glutamát n Katalýza -- transaminázy (aminotransferázy) (v krvi) n Pyridoxalfosfát -- nosič aminoskupiny (kofaktor) n Při opačné reakci -- pyridoxaminfosfát Deaminace, aminace a transaminace n Aerobní deaminace n Probíhá pokud je potřeba odbourat AMK na energii či vytvořit z nich tuk n Játra (mitochondrie) n Dehydrogenace => iminokyselina -> hydrolýza -> ketokyselina AMK + NAD^+ -> iminokyselina + NADH Iminokyselina + H[2]O -> ketokyselina + NH[4]^+ n NH[4]^+je v rovnováze s NH[3] (amoniak) n AMK zachycují NH[4]^+ a tvoří příslušný amid - vazba NH[4]^+ v mozku s glutaminem n Opačná reakce -- ledviny - NH[4]^+ je změněn na NH[3] a to je vyloučeno močí po reakci s H^+ za vzniku NH[4]^+ což vede k vylučování H^+ Biosyntéza AMK n Používá se dusík vázaný v AMK uvolněných hydrolýzou B potravy či vlastních tkání n Esenciální AMK -- nelze syntetizovat n Společné rysy biosyntézy AMK n Uhlíkové skelety AMK pochází z meziproduktů glykolýzy, pentózového či citrátového cyklu n Biosyntéza AMK vychází ze společných prekurzorů a probíhá přes společné meziprodukty a další AMK se tvoří již přestavbou jiných AMK n Biosyntéza neesenciálních AMK -- často obrácené odbourávání Degradace uhlíkových koster AMK n Oxidační odbourání -- různé cesty n Obecné rysy: n 1. n 20 AMK -- každá má vlastní cestu odbourávání n Přeměna na meziprodukty zapojitelné do metabolismu S či T n Vznik 7 různých 2 -- 5 C látek -> zapojení do citrátového cyklu jako: n Sukcinyl-CoA (Val, Ile, Met, Thr) n Fumarát (Phe, Tyr, Asp) n Oxalacetát (Asp, Asn) n 2-oxoglutarát (Glu, Gln, Arg, Pro, His) -> zapojení do cyklu přes acetyl-CoA: n Acetyl-CoA (Leu, Ile, Trp) n Acetoacetyl-CoA (Leu, Phe, Tyr, Lys, Trp) n Pyruvát (Ser, Ala, Cys, Gly, Thr, Met, Trp) Degradace uhlíkových koster AMK n Obecné rysy: n 2. n Ne všechny atomy uhlíků AMK vstupují do citrátového cyklu n Ztráta (odbouráváním) či syntéza (puriny, pyrimidiny) při jiných reakcích n 3. n Dle konečných produktů odbourávání a dle možnosti zapojení do metabolismu S a T, je lze z metabolického hlediska dělit: n Glukogenní (glukoplastické) n Ketogenní (ketoplastické) n Glukogenní i ketogenní Ketogenní a glukogenní AMK n Ketogenní AMK n Možná přeměna na acetoacetát (acetyl-CoA a acetoacetyl-CoA), z nichž se syntetizují MK n Leu, Lys, n Glukogenní AMK n Vznik sloučenin (pyruvát, oxalacetát), které jsou přeměny na glukózu nebo meziprodukty citrátového cyklu, které se mění na oxalacetát n 14 AMK - Ala, val, Thr, Met a další n Glukogenní i ketogenní AMK n Štěpí se buď na: n Acetyl či acetoacetyl nebo n Sukcinát, fumarát či pyruvát n Aromatické AMK -- Phe, Tyr, Try n Ile Konečný krok v katabolismu bílkovin n AMK vstupují do citrátového cyklu přímo či nepřímo Citrátový cyklus -v Dýchací řetězec => energie + CO[2] + H[2]O n Energetický zisk při degradaci AMK -- různý n Dle jednotek ATP n Ala - 16, Leu -- 40, Ile -- 41, Phe -- 39, Tyr -- 41 n Odpovídá zhruba 4 -- 6 ATP na 1 atom C n Oxidační degradace -- při hladovění Metabolismus amoniaku a tvorba močoviny n Syntéza biomolekul obsahujících aminoskupinu -- AMK, puriny... či n Převod na vhodný odpadní produkt n Cyklus močoviny (malý Krebsův, ornithinový) n Játra n NH[4]^+ vzniklé deaminací AMK => močovina n Při vyšším příjmu B zvýšit příjem tekutin (jinak riziko akumulace v krvi) n Denně se vytvoří a vyloučí 25 -- 35 g močoviny Nejprve do krve a pak do ledvin Kyselina močová a dna n Vznik rozpadem purinů n Vylučuje se močí - denně 1 g n Ledviny -- filtrace, zpětná resorpce (98%), vyloučení (2%) (20%) n + kyselina močová z tubulární sekrece (80%) n Dna -- opakované záchvaty artritidy, ukládáním solí kyseliny močové v kloubech, ledvinách a jiných tkáních, zvýšenou hladinou kyseliny močové v krvi a v moči n Nejčastější místo postižení -- metatarsofalangeální kloub palce n Primární dna -- zvýšení k. močové v důsledku enzymových abnormalit n Sekundární dna -- selektivní porucha renálního tubulárního transportu k. močové n Léčba: zmírnění projevů artritidy, léky snižující hl. k. močové Dusíková bilance n Příjem dusíku -- v podobě protinů ze stravy n Výdej dusíku -- močí, stolicí, n Jeli množství dusíku rovno přijmu = dusíková rovnováha n Zvýšený příjem B -> n nadbytečné AMK -- deaminace a vzestup hl. močoviny pro její vyrovnání n Zvýšená sekrece katabolických hormonů kůry nadledvin, snížená sekrece inzulinu či při hladovění => negativní bilance n Růst, zotavování, anabolické hormony => pozitivní bilance n Chybí-li esenciální AMK => nedojde k syntéze proteinu, který ji vyžaduje => ostatní AMK z tohoto proteinu jsou deaminovány, stejně i ostatní nadbytečné AMK, dusík vyloučen močí => negativní bilance Reakce na hladovění n Dostatek energie, málo B => snížení vylučování močoviny i kys. močové (50%) n Množství vyloučeného kreatininu se nemění (přirozené opotřebování) n Množství vyloučeného dusíku není nižší než 3,6 g/d n Pokud je strava nedostatečná také kaloricky stoupá množství N na 10 g/d -- katabolismus B pro zisk energie n Velmi malé množství glukózy sníží tento efekt, prostřednictvím zvýšení hl. inzulinu (brání rozpadu proteinů ve svalech) n Tuky také šetří N, při hladovění používá mozek a jiné tkáně energii pocházející z tuků Reakce na hladovění n Spalování proteinů při hladovění -- z jater, sleziny, svalů n Po vyčerpání jaterního glykogenu vzniká ketóza a katabolizuje se tuk n Po spotřebě tuku, ještě se zvýší katabolismus B => smrt