Aminosavak bioszintézise

Az előadások a következő témára: "Aminosavak bioszintézise"— Előadás másolata:

1 Aminosavak bioszintézise
Növények, autotróf baktériumok: minden aminosav előállítására képesek Más élőlények (pl.: ember): egyesek előállítására képes, másokat csak korlátozottan vagy nem képes előállítani Nem esszenciális Alanin Aszparagin Aszpartát Cisztein Glutamát Glutamin Glicin Prolin Szerin Tirozin Esszenciális Arginin* Hisztidin Izoleucin Leucin Lizin Metionin* Fenilalanin* Treonin Triptofán Valin

2 Szénlánc: szénhidrát anyagcseréből származik.
Szénhidrát lebontás során keletkező a-ketosavak

3 A befejező lépés általában: transzaminálás

4 Nitrogénmegkötés Az autotróf élőlények a légkörből, vagy a talaj nitrátjáből kötik meg. A heterotróf élőlények már készen kapják aminosav, vagy azok bomlástermékeinek képében.

5 A nitrogénmegkötés mechanizmusa
Kevés élőlény képes a légköri nitrogént megkötni: kék-zöld algák a vizekben, Azotobacterterek a talajban és a Rhizobium-félék amelyek a növények gyökerein élnek szimbiózisban a növényekkel. A molekuláris nitrogén megbontása és redukciója energiaigényes: 600 kJ/mol N2. N2 + 8H+ + 8e ATP = 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi A reakcióra csak prokarióták képesek, a nitrogén fixálást végző enzimkomplex: a nitrogenáz

6 Az enzim egy Fe-t és egy Mo-Fe-t tartalmazó fehérje komplexe.
Erős funkcionális konzervativítás jellemzi a különböző törzsek nitrogenáz komplexeit. Képesek egymás alegységeivel (1.kx) működni.

7 Aerob Anaerob Hüvelyesek Egyéb növények
nitrogén-fixáló baktériumok (* fotoszintetizáló baktérium) Szabad forma Szimbiózis növényekkel Aerob Anaerob Hüvelyesek Egyéb növények Azotobacter Beijerinckia Klebsiella (néhány) Cianobacter (néhány)* Clostridium (néhány) Desulfovibrio Lila szulfát baktérium* Lila nem-szulfát bakterium* Zöld szulfát baktérium* Rhizobium Frankia Azospirillum

8 A nitrogenáz enzimkomplex hihetetlenül oxigénérzékeny.
Oxigénnek kitéve rögtön inaktíválódik. Oka: a fehérje Fe része reagál az oxigénnel. Aerob nitrogénfixálók számára problémát jelent. Megoldások: 1. Erős respirációs metabolizmus alacsony sejtbeli oxigénszint (Azotobacter) A NADH, FADH2 e-t hoz a resp. ciklusba; végülis az O2-re adódik át az e. Közben H+-pumpa => ez a gradiens csak ATP-szintézissel párhuzamosan tud kiegyenlítődni. Szétkapcsolószerek: ATP-szintézis nélkül kiegyenlítik a H+-koncentrációt -> felgyorsul a H+-pumpálás, mert kisebb gradiens ellenében kell hajtani. => több e adódik át => több O2 fogy 2. Extracelluláris poliszacharid kiválasztás (Azotobacter, Rhizobium) Diffúziólimitált oxigénszint. Nyálkát választ ki, ezen nehezen diffundál át az O2. 3. Oxigénkötő molekulákkal veszi magát körül pl.: leghemoglobin (szimbiotikus fajok, mint Rhizobium). A növény kiválasztja és körbeveszi vele a prokariótáját 4. Specializált sejtek (heterociszták) cianobaktériumokban, amelyek csak fotorendszer I-et tartalmaznak (ATP szintézis), oxigéntermelő fotorendszert nem, azt a többi sejttípus tartalmazza. A szimbióta bacik megfertőzik a növényt. Növény kap N-t az aminosav-szintézishez, baci kap piruvátot élelemnek és leghemoglobin védőburkolatot.

9

10 Szimbiózis Hüvelyesek, a leggyakrabban Rhizobium törzsekkel élnek együtt.

11 Lóhere gyökerén található, 2-3 mm hosszú Rhizobium egységek.

12 Ammónia megkötés glutamát,glutamin bioszintézis

13 A glutamát,glutamin szintézisének alternatív útjai

14 Glutamin-2-oxoglutarát amidotranszferáz
Glutamin szintetáz Glutamin-2-oxoglutarát amidotranszferáz

15

16 Transzaminálások az aminosavszintézisben

17 Szerin-család

18 Piruvát-család

19 Leucin bioszintézise

20 A prolin a glutaminsav-család tagjai közé tartozik.

21

22

23

24

25

26

27

28 acetil-KoA citoplazmába kijut citrát formájában zsírsavszintézis
Lipidek szintézise Zsírsavszintézis aminosavlebontás zsírsavlebontás szénhidrátlebontás acetil-KoA citoplazmába kijut citrát formájában zsírsavszintézis Két részre bontható: Zsírsavak de novo szintézise Zsírsavak lánchosszabbítása

29 Zsírsavak de novo bioszintézise
Helye: citoplazma Enzimkomplex: zsírsav szintáz: elektronmikroszkoppal látható, tömege 23 millió Da, 2 azonos alegység, fejenként 7 különböző fehérje Hordozófehérje: ACP (acil-carrier protein) Mechanizmus: a zsírsavlánc 2 szénatomos egységenként épül fel Végeredmény: palmitinsav (16 szénatom)

30

31

32 Lánchosszabbítás Helye: mitokondrium, endoplazmás retikulum Mechanizmus: két szénatomos egységek beépülése - mitokondrium: acetil-KoA - endopalmás retikulum: malonil-KoA Nincs enzimkomplex, különálló enzimek Ko-A-hoz kötöttek nem hordozófehérjéhez Deszaturáció Helye: endoplazmás retikulum Hozzávalók: NADP, O2 és még 3 enzim KoA-hoz kötötten zajlik

33 A szevezetben a zsírsavak trigliceridek képében raktározódnak
Szintézisük fő helyszínei: máj, zsírszövet Alapanyagok: glicerin-3-foszfát, zsírsavak Forrásuk: - zsírszövet: döntően szénhidrátanyagcsere - máj: főleg szénhidrát és zsíranyagcsere