Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Aminosav anyagcsere Protein szintézis EnergiaN-tartalmú vegyületek szintézise AS Szintézis (nem esszenciális) Fehérje emésztés Szintézis (növények, állatok)

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Aminosav anyagcsere Protein szintézis EnergiaN-tartalmú vegyületek szintézise AS Szintézis (nem esszenciális) Fehérje emésztés Szintézis (növények, állatok)"— Előadás másolata:

1 Aminosav anyagcsere Protein szintézis EnergiaN-tartalmú vegyületek szintézise AS Szintézis (nem esszenciális) Fehérje emésztés Szintézis (növények, állatok) degra- dáció Felvétel (transzport)

2 Aminosavak Nem esszenciális: 17 enzim Ala Asp Asn Cys Glu Gln Gly Pro Ser Tyr Posttranszlációs: Gla Hyl Hyp Szemiesszenciális: Arg Esszenciális: 59 enzim Arg + His + Ile Leu Lys Met Phe Thr Trp Val + Gyerekeknél lassú szintézis

3 Fe 2+ Lys-hidroxiláz C-vit Lys O2O2 CO 2 Szénhidrát oldalláncok (kollagén)  -keto- glutarát szukcinát - N – C – C - CH 2 H –C - OH CH 2 H O NH 2 = 5 - Hyl skorbut C = O COO - C = O O-O- O 2 Fe 3+ Enzim – Fe 2+ C - Vit „Vissza” redukál

4 Pro Pro-hidroxiláz Kollagén stabilitás (Tm) hiány:érfalban „törékenység” „túlstabilitás”: öregedés, rugalmatlanság - N – C – C - CH 2 H O H2CH2C = HC – O H 4-Hyp Fe 2+ C-vit O2O2 CO 2  -keto- glutarát szukcinát

5 CO 2 Karboxiláz K-vitamin (karboxiláz- kofaktor) hidrokinon O2O2 H2OH2O Epoxid Dehidrogenáz NADPH Kinon Reduktáz Dikumarin -- CH 2 COOH Glu Gla CH 2 H C - COOH COOH 

6 Nitrogén fixálás A nitrogén redukált formában lép be az aminosavak szintézisébe: N N + 3H 2 2NH 3 Nitrogenáz, (biológiai rendszerben) Mr ≈ N N + 3H 2 2NH 3 Nitrogenáz, (biológiai rendszerben) Mr ≈ NADH NAD Ferredoxin 6 e - Reduktáz SH Fe Mo -fehérje N2N2 2NH ATP 12 H 2 O 12ADP 12 Pi 4 H + vas katalizátor 500 C° 300 atm (légköri: 0.03 atm) Csak bizonyos mikroorganizmusok (egyes talajbaktériumok, kékes-zöld algák, stb) képesek Nitrogén átalakításra

7 Az ammónia Glu-ba és Gln-ba épül be (minden organizmusban) COOH C O CH 2 COOH =  -keto glutarát NH 4 H2OH2O Glutamát dehidrogenáz + Gln NADPH NADP Glutamát szintáz (prokariotákban) 2Glu Glutamin szintetáz ATP ADP Pi NADPH COOH C NH 2 CH 2 COOH H NH 4 COOH C NH 2 CH 2 C – NH 2 H O =

8 Esszenciális aminosav bioszintézis szabályozása

9 Fehérjék, mint tápanyagok  40g/nap (1-2 g esszenciális aminosav) 70kg embernél  30 g fehérje és N-tartalmú vegyületek szintézise  10 g lebomlás Fehérje-éhezés: 30g/nap szöveti fehérje lebontás Kwashiorkor (fehérje) Marasmus (fehérje + energia) Energia-raktárak (kJoule) Máj Agy Izom Zsírszövet Glikogén Zsír Fehérje Vér

10 Szerin proteázok működése OCOC N H H O H = R1R1 R2R2 H O Ser His O HO C R 1 ═ NH 2 R 2 ε N ═

11 OCOC N H H O H = Zn 2+ Glu C = O O Cink proteáz (Karboxipeptidáz A) Asp O = C O C = O OH Karboxil proteáz (pepszin, lizoszóma virus AIDS virus) Cys S Tiol proteáz (papain, tumor procoaguláns)

12 Fehérje emésztés A táplálék fehérjéi peptidekre és aminosavakra hidrolizálódnak a gastrointestinális traktusban. Gyomor: Pepszin: Mr = , savanyú proteáz + (pH 1-2), elsősorban denaturált fehérjéket emészt aromás aminosavak (Tyr) és dikarbonsavak (Glu) mellett. „Nagy” peptidek keletkeznek. + Karboxil proteáz A fehérjék totális gasztrektómia után is felszívódhatnak (a gyomor „nem–esszenciális” emésztőszerv)

13 Fehérje emésztés Bél: Tripszin * Mr = , pH optimuma: Arg és Lys mellett hidrolizál peptid kötéseket. Tripszin aktiválja a kimotripszinogént. Kimotripszin * Mr = , endopeptidáz. Aromás aminosavak (Phe, Trp, Tyr) mellett hidrolizál peptid kötéseket. Elasztáz * o Mr = , endopeptidáz. Nem specifikus elasztinra. Gly, Ala, Ile, mellett hidrolizál peptid kötéseket. Karboxipeptidáz –A + Mr = , C-terminális aminosavat ismer fel * szerin proteáz + zink proteáz o pankreász PMN

14 Az emésztő enzimek aktivitásának szabályozása A gastrointestinális proteázok nagy része inaktiv prekurzor (zymogén, proenzim) formában szintetizálódik. Proteáz destrukció (önemésztődés) ellen a szervezet inhibitor rendszerrel védekezik.

15 Zimogén aktivációk AC C A

16 A pepszinogén aktivációja a gyomorban A pepszinogént, Mr , a gyomor szekréciós sejtjei termelik, szekrécióját gasztrin indukálja (a gasztrin-t a HCl stimulálja). Asp Lys Arg Lys Asp pH < 5 Pepszinogén pH = 7 Leu -Ile Asp Pepszin Pathológia Leu Ile

17 A pancreas emésztő enzimek aktivációja Tripszinogén, kimotripszinogén, proelasztáz és prokarboxipeptidáz a pankreászban szintetizálódik és tárolódik  1 -proteáz inhibitor (  1 – antitripszin) és tripszin-inhibitor jelenlétében. Gyomor tartalom Kolecisztokinin (pancreozymin) Epe Pancreas Duodenum Entero peptidáz Tripszinogen N-Val-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys-Ile-Val His Asp Ser Ile-Val Ser His Asp Tripszin Konformáció változás

18 Tripszin a pancreas zimogének közös aktivátora Tripszin 1 Arg –Ile 16 His Ser 245 s s Kimotripszinogen Proelasztáz Prokarboxi peptidáz Elasztáz Karboxipeptidáz Ile Ser His Asp s s Arg Kimotripszin Acut pancreatitis, Abszorpcios problémák Asp

19 A pancreas tripszin inhibitor (PTI) A tripszin aktiv centruma nagy affinitással (Kd  10 –13 M) kötődik az inhibitorhoz (Mr  6 000), komplementaritás és elektrosztatikus kölcsönhatások. Egy peptid kötés (Lys 15 – Ala 16 ) elhasad a PTI-ben, de a hidrolízis sebessége lassú: A komplex fél-élet ideje több hónap. PTI Lys-Ala Asp – His - Ser Tripszin O = C – O - Asp 189 NH + 3 PTI Lys 15 -Ala

20 Az  1 -Proteáz inhibitor (  1 PI) (  1 -antitripszin) Az elasztáz legjelentősebb inhibitora, vér plazma szintje >20  M, acute fázis fehérje (Mr  ). Az inhibitor egy karboxil csoportja és az enzim Ser hidroxil csoportja (aktiv centrum) között észter kötés alakul ki, ami csak rendkívül lassan hidrolízálódik el. Az inhibitor Met 358 nélkülözhetetlen az enzimhez történő kötődésban: Enzim Ser - OH HO - C O Met =  1 PI Dohányosoknál a Met metioninszulfoxiddá oxidálódhat Met –CH 2 –S - CH 3 O = PMN: Elasztáz + Mieloperoxidáz MetArg  1 PI ATAT 40  M 4M4M  1 PI: deficiencia emphysemához vezet

21 Szöveti proteázok Szerepet játszanak: trofoblaszt implantációban, embrió morfogenezisben, szöveti újramodellezésben, angiogenesisben, bakteriális invázióban és tumor metastázisban. Makrofágok, neutrofilek, endotél sejtek termelik. Kollagének Fibronektin Laminin Elasztin Kollagenázok (metalloproteáz-1 Metalloproteáz-2 és-3Elasztáz (leukocita-PMN) Prokollagenázok Prometallo proteázok Plazmin 2M2M uPA MP-1 MP-20 Tumor (-SH proteáz, uPA) Baktérium, vírus, PMN, EC. TIMP

22 TIMP ( Tissue inhibitors of metalloproteinases – 1 – 4 ) Rheumatoid arthritis Atherosclerosis Tumor metastasis Aortic aneurysm

23 Matrix Metalloproteázok (MMP) Zn 2+ Propeptid Cys FN KatalitikusHP Transzmembrán Aktiváció: Zn S- Zn -SH MMP Zn Pro Intermedier Enzim Zn 2+ Matrilizin (MP-7) Kollagenázok (MP-1, MP-8) Stromelizinek (MP-3), MP-10) Zselatinázok (MP-2, MP-9) Membrán- metalloproteázok (MP-14, MP-15, MP-17) FN: Fibronectin-like repeate HP: Hemopexin P NO

24 Prokollagén s s s s Peptidázok „Ehlers-Danlos” szindroma (flexibilis izület, bőr) szuperhélix Intracellularis Extracellularis Tropocollagén 39% Gly 1 Gly mutáció „Osteogenesis imperfecta” Öregedés: rugalmasság csökkenés Erek: „törékenység” Keresztkötött tropocollagén Mikrofibrillumok Kollagének Fibroblast

25 Degradációs termékek Sebgyógyulás, rheumathoid arthritis, tumor metasztázis Kollagenázok Prokollagenázok Plazmin MMP „Clostridium hystolyticum” (gáz-gangrena) Kollagének degradációja Kollagének

26 A fehérjék intracelluláris degradációja A vérplazma glikoproteinjei és a sejten belüli fehérjék nagy része a lizoszomákban (katepszinek) degradálódnak. Proteinek fél-életideje: 30 perc-150 óra Receptor-mediált endocitózis ATP-függő fehérje emésztés Antigén-antitest komplexek, LDL, transkobalamin II (B 12 – vitamin), protein hormonok (inzulin), növekedési faktorok (epidermál-, nerve-), vírusok, toxinok, stb. receptor-mediált endocitózissal kerülnek degradációra. Rövid életű, anyagcsere szabályozó enzimek, abnormális proteinek (transzlációs hiba), károsodott fehérjék (oxidative) ubiquitinnel kapcsolódva (ATP-függő) kerülnek lebontásra.

27 Az asziál-glikoproteinek emésztése Sia Gal GA Cukorváz Fehérje Endotel sejt Sziáliláz Gal – GA – Cukorváz -Fehérje Y Aszial- glikoprotein receptor Máj Y Gal Protein Lizoszóma aminosavak CH 3 – C – NH R O COOH OH O = Gal: galaktóz GA: N-acetilglukozamin Sia: sziálsav

28 Az ubiquitin (UB) Rövid élettartalmú anyagcserét szabályozó enzimek Abnormális fehérjék (szintézisben tévesztések) Károsodott fehérjék (denaturáció, oxidació, részleges proteolysis) Lys NH 2 N Ubiquitin Mr = 8500 Gly – C - OH = O ATP AMP E 1 - SH E 2 - SH E 3 - SH UB – C – S Enzim (protein) UB Gly – C - NH – Lys = O izopeptid kötés AminosavakDegradáció protein O

29 Az aminosavak transzportja Bél lumen Aminosavak Peptidek Fehérjék TS AP Aminopeptidáz Citoszol Di- és tripeptid peptidézok Diffuzió transzport Portális vér TS: Na + függő transzport rendszerek Máj Abszorpció lényegtelen, de immunválaszhoz elégséges Hartnup betegség Gyulladások, ferőzések Felszívódási zavarok tumorok

30 Amino acid transport ( γ – Glutamyl Cycle) COOH C – NH 2 R H γ-Glutamyl transpeptidase (transferase) Cell membrane Glutatione (GSH) HOOC - C - CH 2 - CH 2 - C - N - C - C - N -CH 2 - COOH NH 2 O H O (Glu) ( Cys) ( Gly) H H CH 2 H cytosol SH Cys - Gly Peptidase COOH H - C – NH 2 CH 2 C = O N – H H- C – R COOH Gly Cys COOH C – NH 2 R H Oxoproline ═══

31 H 2 C CH 2 H C C O COOH N H 5 - Oxoproline 5 - Oxoprolinase ADP Pi ATP Glutamyl- cyclotransferase ADP Pi GSH- synthetase Genetic defect Gly ATP γ-Glutamyl- cysteine Glu γ-Glutamyl- cystein- synthetase Genetic defect Cys ADP Pi ATP GSH * no GSH: hemolytic anemia COOH H - C – NH 2 CH 2 C = O N – H H- C – R COOH

32 Glukóz-alanin ciklus v. Portae-ban : As  1 mM, K M  2 mM Glu: K M  100  M Val : K M  20 mM Glukóz Máj Glukoz Piruvát Ala NH 4 Urea Izom Glukóz Piruvát Ala Aminosavak Ala Vese Ser Gln Agy Val „Aminosav pool”

33 Redukált és oxidált glutation Glu Cys ADP Pi ATP Glu - Cys Gly ADP Pi ATP (GSH) Glu – Cys - Gly Glutamil- cisztein szintetáz Glutation szintetáz SH R – O - OH Glutation peroxidáz R –OH H 2 O NADPH >500 ~1~1 Glutation reduktáz Glu – Cys - Gly s s (GSSG) GSH ~ 5 mM a sejtekben GSH-GSSG „szulfhidril buffer” Detoxikáció: -hidrogén peroxid és organikus peroxid (az aerob élet „rettenetes” melléktermékei) -halogénnel szubsztituált aromás és alifás vegyületek vízoldékonnyá válnak (vese ki tudja választani) ACC-200: N –acetil-cisztein „antioxidáns” (EC-PMN interactio)

34 Glutathion peroxidase (E-Se) The enzyme contains a covalently bound selenium atom (S); in its active site in a Cys analog,where S is replaced by Se R O OH R OH H + E Se - selenolate H+H+ GSSG GSH E Se SG selenosulfide H2OH2O GSH E Se OH selenic acid SeH CH 2 O N C C H H E ═

35 Aminosav metabolizmus: a nem esszenciálisak szintézise, aminosavak lebomlása-átalakulása „Általános reakciók”: 1. Glu-dehidrogenáz 2. Transzaminázok 3. C – töredékek Tetrahidrofolát (THF) S-Adenozil Met

36 Glu-dehidrogenáz COOH C O CH 2 COOH =  -keto glutarát NH 4 H2OH2O Glutamát dehidrogenáz NADPH COOH C NH 2 CH 2 COOH H Glu

37 A transzaminázok (aminotranszferázok) által katalizált reakciók Aminosav 1 H – C - COOH NH 2 R1R1  -ketosav 2 + H – C - COOH O R2R2 = Aminosav 2 H – C - COOH NH 2 R2R2  -ketosav 1 H – C - COOH O R1R1 = +

38 Aminotransferases, call also transaminases (AT) contain pyridoxal phosphate (PP), a derivative of pyridoxine (vitamin B 6 ), which forms Schiff-base intermediate In native enzyme without substrate Lys (CH 2 ) 4 N C H P ═ Schiff base H – C - COOH NH2 R1R1 H – C - COOH NH 2 R 2 = H – C - COOH N C H P R1R1 ═ Aldimine α-ketoacid C - COOH O R1R1 = O R2R2 = NH 2 CH 2 P C - COOH N R1R1 = CH 2 P H2OH2O H2OH2O Ketimine α-ketoacid Pyridoxamine phosphate Sum: AA 1 + α-keto A 2 AA 2 + α-keto A 1 H+H+

39 O C H O….HO Tyr CH 3 N + H O O Asp O - O P O - O CH 2 ═ ═ ═ Arg + C ¯ N + Lys (CH 2 ) 4 NH 2 H α – helix dipole Van der Waals Hydrophob

40 Aminotransferases in Hospitals SGPT glutamate + pyruvate alanine + α – ketoglutarate glutamate – pyruvate transaminase ALAT (alanin – aminotransferase) sGOT glutamate + oxalacetate α – ketoglutarate + aspartate glutamate – oxaloacetate transaminase ASAT (aspartate – aminotransferase) LDH lactate dehydrogenases GLDH glutamate dehydrogenase In myocardial infarction: sGOT peak at 20 hs, LDH 1 toxic liver damage: sGOT peak at <12 hs, LDH 5 Ketosteril (esszenciális aminosav ketosav formája) mentesít NH + 4 –től és pótol esszenciális aminosavakat (lehetővé teszi a fehérje diétát pl. vesebetegeknek)

41 Egy szénatomos csoportok transzfer reakciói: H2NH2N N N OH N H H2H2 H N H CH 2 N H C – N –C – CH 2 –CH 2 -- COOH COOH H Pteridine O = p-Amino benzoate Glutamate (THF)a tetrahidrofolát 5 10

42 Tetrahidofolate (THF): carries activated one- carbon units THF is essential (from diet or intestinal microorganism)

43 H N H S N R H O = O ═ Sulfonamide (antibiotikum)

44 CH 3 CH 2 CHO CHNH CH CO 2 Most reduced Most oxidized ═ Methyl Methylene Formyl Formimino Methenyl carried by carried also by S-adenosyl-Met (more efficient) They are interconvertable, serving as donors as well as acceptor biotin N5N5 C C N 10 Reactive portion of THF

45 Ser Gly

46 H2NH2N N N OH N H N CH 2 N H C – N –C – CH 2 –CH 2 -- COOH COOH H Pteridine O = p-Amino benzoate Glutamate 10 H2NH2N N N OH N H H2H2 H N H CH 2 N H C – N –C – CH 2 –CH 2 -- COOH COOH H O = 5 10 NADPH NADP Dihidrofolat reduktáz Folsav Folsavanalógok (Metotrexát, aminopterin) THF

47 Folsavhiány: A legáltalánosabb vitamin elégtelenség („harmadik világ”, „alacsony társadalmi réteg”; infekcio, malária, vérzések, terhesség, drog, stb…..) Első jel: megaloblasztos anémia Tumor kemoterápia

48 S-adenozil-metionin COOH C – NH 2 CH 2 S+S+ H H3CH3C H OH H O NH 2 N H N N H N Ribóz (R) Adenin (A) Metionin

49 COOH C – NH 2 CH 2 H H3CH3CC5C5 S+S+ COOH C – NH 2 CH 2 H S COOH C – NH 2 CH 2 H CH 3 S COOH C – NH 2 CH 2 H SH R A Methionine-adenosyl - transferase ATP Pi PPi Pi S-Adenosyl homocystein - methyl transferase CH 3 Acceptors S-Adenosyl methionine Activated-methyl cycle Met CH 3 N 5 – methyl – THF Homocysteine - methyltransferase (Vit B 12 ) Adenosyl S-Adenosyl-homocysteine H2OH2O Adenosyl Homocysteine diet

50 Homocystein és atherosclerosis Táplálék Met (1-2 g/nap) S-adenozil-Met Met Homo-Cys S – A - Homocys - CH 3 THF Ser Gly NADPH 5-metil- THF Metil-transferáz B 12 Reduktáz  Cisztation szintáz B 6 Cisztation Cys Sulfát vizelet Ser  Homo-Cys a vérben: 80% fehérjéhez disulfid  18% Homocys-Cys Homocys-Homocys  2% Szabad Homocys Genetika, öregedés, vese elégtelenség, B 12 /Folat hiány, Férfi >nő  Gyakori (5%)  Ritka Homo Cys: Thrombosis (endotel károsodás* TM diszfunkció, gátolt fibrinolizis, vérlemezke aggregáció, AT csökkenés, oxid- LDL raktározás) NO tPA TF PGl *


Letölteni ppt "Aminosav anyagcsere Protein szintézis EnergiaN-tartalmú vegyületek szintézise AS Szintézis (nem esszenciális) Fehérje emésztés Szintézis (növények, állatok)"

Hasonló előadás


Google Hirdetések