Metabolismus bílkovin Metabolismus bílkovin - obsah nAMK a jejich hlavní funkce nPotřeba esenciálních AMK nPool AMK nVznik nových AMK nVznik uhlíkatých koster a amoniaku nMetabolismus uhlíkatých koster nVznik močoviny nDusíková bilance nHladovění n Aminokyseliny nL–isomery - pro vyšší organismus využitelná n nZkratky AMK – Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Ser, Thr, Cys, Met, Phe, Tyr, Trp, Asp, ASn, Gln, Glu, Arg, Lys, His, Pro, Hyp n nDělení AMK – kyselé, zásadité, neutrální - reakce závislá na poměru kyselých (COOH) a zásaditých (NH2) skupin v molekule Aminokyseliny nVal, Leu, Ile – stimulační účinky na proteosyntézu , podpora anabolismu nCys, Met – zdroj S, lze vytvořit Cys z Met, ale ne naopak, výskyt .- inzulin, keratin, nadbytek či nedostatek Met – porucha fu jater nPhe, Tyr (tvorba z Phe) – hormony adrenalin, tyroxin nTry – syntéza k. nikotinové nLys – limitní v pšenici nK. glutamová – v gliadinu, oddaluje sval. Únavu, zlepšuje vyšší nervovou činnost, vysoké dávky toxické nHis – růs a obnova tkání nArg – součást malého Krebsova cyklu nPro 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) AK 1 rok 2 – 5 let 12 let Dospělost Thr 43 34 28 9 Met, Cys 42 25 22 17 Val 55 35 25 13 Leu 93 66 44 19 Ile 46 28 28 13 Phe, Tyr 72 63 22 19 His 26 19 19 16 Lys 66 58 44 16 Try 17 11 9 5 Pool AMK nB → AMK nTělesné proteiny – hydrolýza na AMK a neustálá resyntéza na B nRychlost endogenní obměny B 80 – 100 g/den nNejrychlejší – střevní sliznice nNejpomalejší – kolagen nAMK z potravy a endogenní AMK – stejné a tvoří n Pool AMK Pool AMK nMalá kapacita - celkem 600 – 700 g AMK nVzhledem k tomu, že přijímáme dostatek B ve stravě – no problem n nRozložení poolu nAMK resorbované z GIT (exogenní zdroj) – 1/3 nVlastní tělní bílkoviny, syntetizované (endogenní zdroje) – 2/3 n nVěkem posun rovnováhy mezi AMK a B (syntéza B převyšuje rozpad B) nZtráta malého množství B – vlasy, menstruací, močí, stolicí - náhrada syntézou z AMK poolu nLedviny - filtrace AMK – resorpce zpět většiny n n Osud AMK po výstupu z poolu nStavební materiál k výstavbě nových tkání nOdběr AMK pro výstavbu plasmatických nPo dekarboxylaci syntéza biologicky důležitých dusíkatých látek (puriny, pyrimidiny, kreatin) nNepoužité AMK nNelze skladovat v podobě tuků či sacharidů nMetabolické palivo, stavební materiál (glukoneogeneze) nZdroj energie při hladovění či poruchách organismu (DM) Deaminace, aminace a transaminace nVzájemná přeměna AMK a dalších produktů katabolismu S a T nPřenos, odstranění či tvorba aminoskupin nPrvní krok - odstranění aminoskupiny nZbývající uhlíkové skelety (citrátový cyklus, dýchací řetězec) → CO2 a H20 nebo syntéza lipidů či sacharidů nAminoskupina – přeměna na formu vylučitelnou z organismu n nTransaminace – tvorba nových AMK npřeměna AMK na ketokyselinu za současné přeměny jiné ketokyselina na AMK n n alanin + α-ketoglutarát ↔ pyruvát + glutamát n nKatalýza – transaminázy (aminotransferázy) (v krvi) nPyridoxalfosfát – nosič aminoskupiny (kofaktor) nPři opačné reakci – pyridoxaminfosfát Deaminace, aminace a transaminace nAerobní deaminace nProbíhá pokud je potřeba odbourat AMK na energii či vytvořit z nich tuk nJátra (mitochondrie) nDehydrogenace => iminokyselina → hydrolýza → ketokyselina n nAMK + NAD+ → iminokyselina + NADH nIminokyselina + H2O → ketokyselina + NH4+ n nNH4+je v rovnováze s NH3 (amoniak) nAMK zachycují NH4+ a tvoří příslušný amid - vazba NH4+ v mozku s glutaminem nOpačná reakce – ledviny - NH4+ je změněn na NH3 a to je vyloučeno močí po reakci s H+ za vzniku NH4+ což vede k vylučování H+ n Amoniak je báze, pokud by bÿla tato látka přítomna ve vyšším množství v krvi, dojde k narušení pH krve. Biosyntéza AMK nPoužívá se dusík vázaný v AMK uvolněných hydrolýzou B potravy či vlastních tkání nEsenciální AMK – nelze syntetizovat nSpolečné rysy biosyntézy AMK nUhlíkové skelety AMK pochází z meziproduktů glykolýzy, pentózového či citrátového cyklu nBiosyntéza AMK vychází ze společných prekurzorů a probíhá přes společné meziprodukty a další AMK se tvoří již přestavbou jiných AMK nBiosyntéza neesenciálních AMK – často obrácené odbourávání Degradace uhlíkových koster AMK nOxidační odbourání – různé cesty nObecné rysy: n1. n20 AMK – každá má vlastní cestu odbourávání nPřeměna na meziprodukty zapojitelné do metabolismu S či T nVznik 7 různých 2 – 5 C látek n → zapojení do citrátového cyklu jako: nSukcinyl-CoA (Val, Ile, Met, Thr) nFumarát (Phe, Tyr, Asp) nOxalacetát (Asp, Asn) n2-oxoglutarát (Glu, Gln, Arg, Pro, His) n → zapojení do cyklu přes acetyl-CoA: nAcetyl-CoA (Leu, Ile, Trp) nAcetoacetyl-CoA (Leu, Phe, Tyr, Lys, Trp) nPyruvát (Ser, Ala, Cys, Gly, Thr, Met, Trp) n Degradace uhlíkových koster AMK nObecné rysy: n2. nNe všechny atomy uhlíků AMK vstupují do citrátového cyklu nZtráta (odbouráváním) či syntéza (puriny, pyrimidiny) při jiných reakcích n3. nDle konečných produktů odbourávání a dle možnosti zapojení do metabolismu S a T, je lze z metabolického hlediska dělit: nGlukogenní (glukoplastické) nKetogenní (ketoplastické) nGlukogenní i ketogenní n Ketogenní a glukogenní AMK nKetogenní AMK nMožná přeměna na acetoacetát (acetyl-CoA a acetoacetyl-CoA), z nichž se syntetizují MK nLeu, Lys, nGlukogenní AMK nVznik sloučenin (pyruvát, oxalacetát), které jsou přeměny na glukózu nebo meziprodukty citrátového cyklu, které se mění na oxalacetát n14 AMK - Ala, val, Thr, Met a další nGlukogenní i ketogenní AMK nŠtěpí se buď na: nAcetyl či acetoacetyl nebo nSukcinát, fumarát či pyruvát nAromatické AMK – Phe, Tyr, Try nIle Konečný krok v katabolismu bílkovin nAMK vstupují do citrátového cyklu přímo či nepřímo n nCitrátový cyklus n↓ nDýchací řetězec n n => energie + CO2 + H2O n nEnergetický zisk při degradaci AMK – různý nDle jednotek ATP nAla - 16, Leu – 40, Ile – 41, Phe – 39, Tyr – 41 nOdpovídá zhruba 4 – 6 ATP na 1 atom C n nOxidační degradace – při hladovění Metabolismus amoniaku a tvorba močoviny nSyntéza biomolekul n obsahujících aminoskupinu – AMK, puriny… nči nPřevod na vhodný odpadní produkt nCyklus močoviny (malý Krebsův, ornithinový) nJátra nNH4+ vzniklé deaminací AMK => močovina nPři vyšším příjmu B n zvýšit příjem tekutin n(jinak riziko akumulace v krvi) n nDenně se vytvoří a vyloučí n 25 – 35 g močoviny nNejprve do krve a pak do ledvin Kyselina močová a dna nVznik rozpadem purinů nVylučuje se močí - denně 1 g nLedviny – filtrace, zpětná resorpce (98%), vyloučení (2%) (20%) n+ kyselina močová z tubulární sekrece (80%) n nDna – opakované záchvaty artritidy, ukládáním solí kyseliny močové v kloubech, ledvinách a jiných tkáních, zvýšenou hladinou kyseliny močové v krvi a v moči nNejčastější místo postižení – metatarsofalangeální kloub palce nPrimární dna – zvýšení k. močové v důsledku enzymových abnormalit nSekundární dna – selektivní porucha renálního tubulárního transportu k. močové nLéčba: zmírnění projevů artritidy, léky snižující hl. k. močové n Tělo obsahuje asi 14 000 g proteinů. Stravou přijímáme 70 – 100 g B denně. Proteosyntéza a proteolýza jsou v rovnováze. Biosyntéza AMk je daleko nižší než jejich biodegradace. Resyntetizovat se mohou pouze postradatelné AMK, esenciální musíme doplňovat pouze stravou. Proteosyntéza nMnohastupňový proces regulace nEnergeticky náročný nPodmínka: dostatečný přísun AMk při dostatečném příjmu energie n↑ přísun AMK => ↑ inzulinémie => ↑ proteosyntéze nNedostatek B => ↓ proteosyntézy nHormony: inzulin, testosteron, tyroxin, STH Dusíková bilance nPříjem dusíku – v podobě protinů ze stravy nVýdej dusíku – močí, stolicí, nJeli množství dusíku rovno přijmu = dusíková rovnováha nZvýšený příjem B → nnadbytečné AMK – deaminace a vzestup hl. močoviny pro její vyrovnání nZvýšená sekrece katabolických hormonů kůry nadledvin, snížená sekrece inzulinu či při hladovění => negativní bilance n nRůst, zotavování, anabolické hormony => pozitivní bilance n nChybí-li esenciální AMK n => nedojde k syntéze proteinu, který ji vyžaduje n => ostatní AMK z tohoto proteinu jsou deaminovány, stejně i ostatní nadbytečné AMK, dusík vyloučen močí n n => negativní bilance Reakce na hladovění nDostatek energie, málo B => snížení vylučování močoviny i kys. močové (50%) nMnožství vyloučeného kreatininu se nemění (přirozené opotřebování) nMnožství vyloučeného dusíku není nižší než 3,6 g/d nPokud je strava nedostatečná také kaloricky stoupá množství N na 10 g/d – katabolismus B pro zisk energie nVelmi malé množství glukózy sníží tento efekt, prostřednictvím zvýšení hl. inzulinu (brání rozpadu proteinů ve svalech) nTuky také šetří N, při hladovění používá mozek a jiné tkáně energii pocházející z tuků n Reakce na hladovění nSpalování proteinů při hladovění – z jater, sleziny, svalů nPo vyčerpání jaterního glykogenu vzniká ketóza a katabolizuje se tuk nPo spotřebě tuku, ještě se zvýší katabolismus B => smrt