C5720 Biochemie
15b+16-Metabolismus aminokyselin
11/5/2013
1
Petr Zbořil

Obsah
•Odbourávání aminokyselin, obecné přeměny. Transaminace, deaminace, dekarboxylace
(biogenní aminy). •Odbourávání jednotlivých aminokyselin (zvl. aromatické a esenciální).
•Dědičné poruchy metabolismu aminokyselin.
•
11/5/2013
Petr Zbořil
2

Metabolismus aminokyselin
•Katabolismus
oobecné a speciální pochody
oodstranění dusíku – mineralizace (NH4+)
opřeměna uhlíkového základu
oglukoplastické (glukogenní) a ketoplastické (ketogenní)
•
•Anabolismus
osyntéza uhlíkového základu
oaminace
oesenciální a neesenciální – otázka schopnosti syntetizovat uhlíkovou kostru
oVal, Leu, Ile, Lys, Met, Thr, Phe, Try
•
•
11/5/2013
Petr Zbořil
3

Metabolismus aminokyselin
•Katabolické hledisko
11/5/2013
Petr Zbořil
4

Obecné pochody
•
•Odstranění N – obecné a speciální způsoby
oOxidační deaminace
oTransaminace
oEliminace přímá (His) a nepřímá (dehydratasy Ser a Thr)
oSpeciální způsoby
•Dekarboxylace
oVznik aminů, speciální metabolity
•
•
11/5/2013
Petr Zbořil
5

Oxidační deaminace
•Různá specificita, kofaktory, aktivita
oOxidasy – H2O2
oFAD (D-AK + Gly)
oFMN (L-AK, zanedbatelné aktivity)
•Glu:NAD-oxidoreduktasa (deaminující)
•
•    R – CH – COOH + NAD+  =    R – C – COOH + NADH + H+
•          |                          ||
•          NH2 NH
•
•    R – C – COOH + H2O       =        R – C – COOH  +  NH3
•         ||              ||
•          NH                           O
•
•
11/5/2013
Petr Zbořil
6

Transaminace
•Přenos –NH2 – výměna za =O
•
•
•
•Kofaktor PALPO
•
•
11/5/2013
Petr Zbořil
7

Transaminace
•Přenos –NH2 – výměna za =O
•
•
•
•Kofaktor PALPO – R1 a R2 - obráceně
•
•
11/5/2013
Petr Zbořil
8

Transaminace
•Glu jako sběrnice NH2
•Spolupráce s
•GluDH
•
•Kofaktor PAPLO
oVratně na PAMPO
•
•
11/5/2013
Petr Zbořil
9

Transaminace
•Glu jako sběrnice NH2
•Spolupráce s GluDH
•
•
•
11/5/2013
Petr Zbořil
10

PALPO - enzymy
•Metabolismus aminosloučenin – AK
•Úloha apoenzymů – labilizace vazeb
oa – aminotransferasy
ob – dekarboxylasy
oc – aldolasy
•
11/5/2013
Petr Zbořil
11

PALPO - enzymy
•Stereochemické vlivy
•Nejlabilnější je vazba kolmá na π-orbitaly PALPO
•
11/5/2013
Petr Zbořil
12

Úloha apoenzymů
•Transaminace
•
11/5/2013
Petr Zbořil
13

Dekarboxylace
•Vznik biogenních aminů
oMono a diaminy
oDekarboxylázy (koenzym PALPO)
o
o
11/5/2013
Petr Zbořil
14

Biogenní aminy
•Biogenní aminy - nomenklatura
•Signální a regulační metabolity
oHormony
oNeurotransmitery
oDalší signální a regulační funkce
•Odpadní produkty posmrtného (mikrobiálního i spontánního) rozkladu
• Odbourání biogenních aminů oxidační deminací
oMAO a DAO
oInhibitory - psychofarmaka
•
•
o
11/5/2013
Petr Zbořil
15

Biogenní aminy
11/5/2013
Petr Zbořil
16
•Histamin
•
•
•
•
•Stanovení
oParametr kvality surovin, potravin
o
•Problematika
oFyziologický účinek – zánět
oPatologický – alergické reakce
oAntihistaminika
•
•
•

Dekarboxylace
•Serotonin – 5’-hydroxytryptamin
ohormon a neurotransmiter
•
•
•
•
o
•
•Nedostatek – deprese
o„hormon štěstí“
owww.whatisserotonin.com
•
•
11/5/2013
Petr Zbořil
17

Biogenní aminy
•GABA
oGlutamát
oNevhodné pro děti – koření – polévky
•
•HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH → CO2 + HOOC-CH2-CH2-CH2NH2
•
•
•
•
•
11/5/2013
Petr Zbořil
18

Biogenní aminy
•Diaminy
•
•        H2N-(CH2)nCH(NH2)-COOH →    H2N-(CH2)n+1-NH2
•
•    ornitin (n = 3)  → putrescin, lyzin (n = 4)   →   kadaverin
•
•Polyaminy
oSpermin, spermidin
oRegulátory buněčné proliferace
•
11/5/2013
Petr Zbořil
19

Biogenní aminy
•Odbourání biogenních aminů
ooxidační deaminace
oMAO a DAO
•
•R – CH2 – NH2   = R – CH = NH  + 2H
•
•R – CH = NH  + H2O  =   R – CH = O  +  NH3
•
•Hromadění post mortem
oDekarboxylace probíhá
oOxidace nikoli
o„mrtvolné jedy“
o
11/5/2013
Footer Text
20

Biogenní aminy
•Rovnováha tvorby a eliminace
oTvorba anaerobně (dekarboxylace)
oOdbourání aerobní
oHromadění post mortem
•Význam pro praxi
oPsychofarmaka
oAntihistaminika
•Stanovení biogenních aminů
oKvalita potravin
oForenzní vyšetření
•Rostliny – alkaloidy (sekundární metabolity)
•
11/5/2013
Petr Zbořil
21

Speciální přeměny postranního řetězce
•
•
•Pochody lišících se mezi skupinami AK
oUvnitř skupin analogické
•Degradace do stupně navazujícího na jiný metabolismus
11/5/2013
Footer Text
22

Alifatické aminokyseliny
•Produkce α-oxokyselin – aktivních acylů
•
11/5/2013
Footer Text
23

Aromatické aminokyseliny
•Phe  a Tyr
oHlavní katabolická
odráha
o Gluko i ketoplastické
•
11/5/2013
Footer Text
24

Poruchy
•Chybějící enzymy
•Phe monooxygenasa
oFenylketonurie
oPhe se transaminuje na fenylpyruvát
oPoruchy vývoje mozku
oDieta bez Phe
oScreening
•Homogentisát oxidasa
oAlkaptonurie
oPoruchy vývoje fyzického i psychického
oDieta bez větvených AK
o
o
•
11/5/2013
Footer Text
25

Aromatické aminokyseliny
•Phe  a Tyr
oTvorba aminů
oFyziologicky významná dráha
•
11/5/2013
Footer Text
26

Tyr a melaniny
•
11/5/2013
Footer Text
27

Tryptofan
•Tryptofan
•
11/5/2013
Footer Text
28

Tryptofan
•
•
11/5/2013
Footer Text
29

Methionin
11/5/2013
Footer Text
30
•Aktivní metyl
oVyužití
oRegenerace
oCyklus THF + B12
o




Serin a treonin
•Návaznost na sacharidy
•Dehydratace – 1. krok
•
•
•
•
11/5/2013
Footer Text
32

Treonin a glycin
•
•
•
11/5/2013
Footer Text
33

Glutamát a související AK
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•           Ornitin                 Ornitin-δ-aminotransferasa
•
•
11/5/2013
Footer Text
34

Histidin
•Přímá eliminace aminoskupiny
oJiná cesta přes histamin
•
11/5/2013
Footer Text
35

Glutamát a související AK
•Pro a Arg
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
11/5/2013
Footer Text
36

Glutamát a související AK
•
•
•Glu         a-KG        TCA Glukosa
•
•Asp (Asn)      Oxalacetát TCA Glukosa
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
11/5/2013
Footer Text
37

Lyzin
11/5/2013
Footer Text
38

Vztah metabolismu aminokyselin k dalším
•
•
11/5/2013
Footer Text
39

Přehled toku materiálu z bílkovin
11/5/2013
Footer Text
40