PROTEİN VE AMİNOASİT METABOLİZMASI

1. PROTEİN VE AMİNOASİT METABOLİZMASI

2. Proteinlerin Yıkımlanması ve sindirimi • Besinsel proteinler sindirim kanalında proteolitik enzimlerle amino asitlereparçalanır • Emilim amino asitler yada küçükpeptidler • halindegerçekleşir • L-amino asitler aktif taşıma ile(çabuk) • (Gerekli enerji anaerobik glikolizdensağlanır) • D-amino asitler difüzyonla (dahageç) • Emilen amino asitler daha sonra karaciğere taşınır ve oradan da dolaşıma verilir yada kendi proteinleri ile plazma proteinleri yapımında veya diğer organik moleküllerin sentezindekullanılır. • Amino asitlerin emiliminde, taşınmasında ve tüm metabolizmasında Vit B6gerekir.

3. Mide • - proteinlerin alımı gastrin adlı hormonun salınımınıuyarır, • gastrin de HCl ve pepsin salınımınıuyarır, • pepsin: zimogen (pepsinogen) şeklinde salgılanır, spesifikolarak aromatik amino asitleri, geniş olarak tüm peptidbağlarını koparır Optimum pH 2,0civarındadır • besinsel proteinler küçük peptidlere ve aa’lereparçalanırlar • Rennin (Labferment, kimozin): peynirmayasıolarak kullanılır • Katepsin: midedensalgılanır. • İncebağırsaklar • safra kesesi ve pankreas kanalı duodenumaaçılır • pankreassıvısı • bikarbonat - içeriğin pH sını 7 civarınayükseltir • hidrolitik enzimleriçerir • safra lipid sindiriminde.... • hormonlar • sekretin; pankreas enzimelerinin salınımınıuyarır • kolesistokinin; safra kesesi kasılmasınıve • pankreas enzim salgılanmasınıuyarır

4. 6 İnce bağırsaklar(hidroliz) enterokinaz; tripsinogeni tripsine çevirir,duodenumda • sentezlenir • tripsin Pankreastan salgılanır. Karboksil tarafındaki lizin yada arginin amino asitlerinin oluşturduğu peptid bağlarını parçalar. Optimum pH8,0’dir. • tripsinogeni otokatalitik olarakkoparır • kopma işlemi diğer zimogenleri aktifformlarına dönüştürür • kimotripsin (endopeptidaz – internal olarakkoparır) • pankreastan salgılanır. Phe, Trp ve Tyrpeptid bağlarını parçalar. Optimum pH 8,0civarında • elastaz (endopeptidaz) karboksipeptidaz(eksopeptidaz) • Tripsin, kimotripsin zimogenlerin salınımı kolesistokininve • sekretin ile düzenlenir; ve enteropeptidaz (enterokinaz) ile aktif hale çevrilir. Amino peptidazlar, Tripeptidazlar, Dipeptidazlar: İnce bağırsaktan salgılanır. Karboksipeptidaz, protaminaz: Pankreastan salgılanırlar.

5. Protein amino asitlerinindurumu Vücutproteini (400g/gün) Vücutproteini (400g/gün) Amino asit havuzu (100g) Diyetproteini (100g/gün) Enerji >glucose >ketones >CO2 >üre Esansiyelolmayan amino asit sentezi (değişir) Biyosentez >porfirinler >kreatin >nörotransmitterler >purinler >pirimidinler > diğer Nbileşikleri

6. PROTEİNDENGESİ pozitif: sentez > yıkım (örneğin, büyüme, vücut gelişmesi) negatif: sentez < yıkım (örneğin, açlık, travma, kanserzayıflık) VÜCUTPROTEİNİ Proteoliz Proteinsentez Amino AsitHavuzu insulin sentezi arttırır; yıkımı düşürür glikokortikoidler insulinin etkilerine zıt insulin/glikokortikoid oranıönemli lizozom ve sitoplazma büyük yıkımyerleridir

7. AzotDengesi • Diyet proteini biyosentez için azotsağlar • > esansiyel olmayan amino asitlerinsentezi • > spesifik sinyallere cevap olarak azotlu bileşiklerinsentezi • > azot fazlası derhal üre döngüsü yolu ileuzaklaştırılır • Azotlu bileşiklerin turnoverinin sabit olması nedeniylebeslenme • yada açlık ayırtetmeden sürekli azotuzaklaştırılır. • AzotDengesi • > pozitif denge: azot alımı atılandanfazla • net azot kazancıvardır • büyüme, gebelik, laktasyon, travma durumundagörülür • > negatif denge: azot alımı atılandan az; açlıkveyaşlılıkta görülür, negatif dengede, biyosentetik azot gereksinimiartar

8. Azotalım/uzaklaştırım Uzaklaştırım 6g N(g) Alım Denge yaklaşık 6 g N = yaklaşık 40 g proteingerektirir

9. Proteinyıkımı • diyet proteinlerindeartış, • absorbe olmuş amino asitlerinkompozisyonu • glikoneogenezis artışı protein yıkımınıarttırır. • Proteinyıkımı • Protein sentezi için gerekli aminoasitleri; • Azotlu maddeleriçin • gerekli azotatomunu; • Karbonbhidratlarınve lipidlerinuygun • olmadığıdurumlarda • enerjisağlarlar

10. ProteinMetabolism Metabolizma-Özet

11. Protein yıkımınıngörevleri • Enzimlerin (zimogenlerin),prohormonların • aktivasyonu • Kan pıhtılaşmayolu • Organ gelişmesininkontrolu • Diyet proteinlerininsindirimi • Yakıttakviyesi • Amino asit havuzunu eldeetme • Enzim aktivitesininregülasyonu • Anormal proteinlerin yokedilmesi • Dokuyenilenmesi

12. Amino asitlerinyıkımlanması • Amino asitlerin oksidasyonu(katabolizma) • ve enerji eldeedilmesi • Glikoza ve yağaçevrilmesi • Uredöngüsü

13. Azot havuzu(Pool) Azothavuzu Diyetproteini Doku proteini plazmaproteini Enzimler Hormonlar Antibadiler hemoglobin Glikoz Glikojen Lipidler Aminoasit havuzu Proteinolma- yan bileşikler Hem Heterosiklik aminler Diğeryeni Aminoasitler Katabolizma Karbondioksit Su, üre,enerji

14. Ketojenik aminoasitler • Karaciğerde asetoasetata yadaasetil- • CoA’ya dönüştürülebilen aminoasitler • – Enerjikazanılır • Sitozoldegörülür • Löysin ve izolöysin sadeceketojeniktir • lizin, threonin, triptofan, tirozin vefenilalanin • de ketojenikolabilir

15. Glikojenik aminoasitler • piruvata, α-ketoglutarata, süksinil-CoA, fumarat, okzaloasetata dönüştürülebilen amino asitlerglikojeniktir. • Glikoneogenezdekullanılırlar

16. Transaminasyonreaksiyonları • Esansiyel olmayan amino asitler arasında değişimisağlar • vitamin B6 bir koenzim olarakgereklidir • Amino grubu bir amino asitten bir ketoaside • transferolur. • Aminotransferazlar • Lizin, histidin, ve threonin transaminasyon reaksiyonlarına uygundeğildir.

17. Transaminasyon, bir amino asidin amino grubunun bir keto aside taşınması olayıdır; reversibldir Lizin, treonin, prolin ve hidroksiprolin gibi bazı α-amino asitler transaminasyon reaksiyonlarına katılmazlar

18. Transaminasyon reaksiyonları, prostetik grubu piridoksal fosfat (PLP) olan transaminazlar (aminotransferazlar) tarafından katalizlenirler Transaminasyon reaksiyonlarının çoğunda reaksiyona giren substrat çiftlerindeki substratlardan biri -ketoglutarattır

19. Ketoglutarik asit ve Glutamik asit– Amino asitlerin ve diğer azotlu bazlarınsentezi Transamination Azotlu bazlar Azotlu bazlar Transaminasyon Alfa-keto-glutarikasit Glutamikasit Transaminasyon Herhangi biramino asitinsentezi Ketoasit Azotlu bazlar

20. Transaminasyon Transamination Amino asitlerin karboniskeletleri Sitrik asit döngüsünegirerler alanin glisin sistein serin Löysin Lizin Fenilalanin tirozin Piruvikasit izolöysin löysin triptofan Asetil-CoA AsetoasetilCoA aspartikasit asparajin Sitrik asit Döngüsü tirozin fenilalanin aspartikasit glutamikasit glutamin histidin prolin arginin izolöysin metionin treonin valin

21. SPESİFİKAMİNOTRANSFERAZ’LAR Aspartataminotransferaz (glutamat-oksaloasetat transaminaz-SGOT yadaAST) O Oxaloacetate HOOC-CH-CH2COOH NH2Aspartat HOOC-CH-CH2COOH + glutamat + -ketoglutarat Alaninaminotransferaz (glutamat-piruvat transaminaz, SGPT yadaALT) O Piruvat HOOC-CH-CH3 NH2Alanin HOOC-CH-CH3 + -ketoglutarat + glutamat

22. NADH NAD+ -Ketoglutarat +NH4 Glutamat + NH + +ATP 4 Glutamatdehidrogenaz Glutaminsentetaz ADP +Pi Glutamin Karaciğer dışı dokularda, glutamat dehidrogenaz ve glutamin sentetazıbirleştiren reaksiyonlar dokulardan gelen iki molekül amonyağı yokeder.

23. Glutamin Glutaminaz NAD+ NADH NH4 + -Ketoglutarat +NH4 Glutamat + Glutamat dehidrogenaz Glutamindeki amino gruplarının peşpeşe ortadan kaldırılmasıiçin glutaminaz ve glutamat dehidrogenaz yolu ile böbrekte amonyaküretimi

24. -Ketoglutarat -Ketoglutarate NADH+NH4+ NH4+ -Aminoasit Üre döngüsü Aminotransferaz Gludehidrogenaz ÜRE -Ketoasit Glutamate Glutamat NAD+ +H2O Karaciğerde, amino asitlerin azotu üre şeklinde kaybedilir. Amino asitler değişik dokularda proteinlerin yıkımından yada bu dokulardakisentezden kökenalır.

25. Deaminasyonreaksiyonları • Bir amino grubunun kaldırılması, bir diğer moleküledoğrudan olmayan şekildetransferi • Amonyak (NH3)üretilir • Enzimler liyazlar, dehidratazlar, vedehidrojenaz’lar • Glutamat, histidin, serin, glisin, ve threonin benzer şekildedeamine olurlar. • Transaminasyon için alfa-ketoglutaratsağlar • Oksidatifdeaminasyon • Salınan NH3 üreyedönüştürülür • Karboniskeleti • Enerji için oksitlenebilir (TCAdöngüsü) • Glikoz sentezinde kullanılabilir(glikoneogenezis) • Yağ sentezindekullanılabilir • Glikoz ve enerji durumubelirleyicidir

26. Deaminasyon, bir amino asidin amino grubunun amonyak halinde ayrılması sonucunda α-ketoaside dönüşmesi olayıdır

27. Glutamik asit ve OksidatifDeaminasyon OxidativeDeamination Oksidatif deaminasyon glutamikasit Alfaketo-glutarikasit transaminasyon Herhangi bir aminoasit ketoasit

28. Amino asitler α-ketoasitlere, transaminasyon ve deaminasyon olayları sonucunda dönüşürler Transaminasyon olayına katılan bir amino asit başka amino asitlerin sentezinde de kullanılmış olur

29. Amino asitler biyojen aminlere, dekarboksilazların etkisiyle karboksil gruplarının uzaklaştırılması sonucunda dönüşürler

30. Amino asitlerden sentezlenen protein olmayan azotlu maddeler (NPN-bileşikleri) olarak pürinler, pirimidinler, porfirinler, glutatyon, kreatin, melanin, bazı hormonlar, bazı koenzimler, sfingolipidler, amino şekerler, poliaminler önemlidirler Glisin, glutamin ve aspartat, pürin biyosentezinde kullanılırlar Glutamin ve aspartat, pirimidin biyosentezinde kullanılırlar Glisin, porfirin biyosentezinde kullanılan amino asittir Glutatyon, glutamat, sistein ve glisinden oluşan bir tripeptittir Kreatin, glisin ve arjinin amino asitlerinden oluşur; S-adenozil metionin (SAM) de sentez sırasında metil vericisi olarak önemli rol oynar Nitrik oksit (NO.),nitrik oksit sentaz (NOS) etkisiyle arginin amino asidinden sentezlenir

31. Katekolaminler, tirozin amino asidinden sentez edilirler

32. Amino asitlerin protein sentezinde kullanılması translasyon olarak tanımlanır ki nükleik asitlerin fonksiyonudur

33. Amino asitlerin böbrekler yoluyla atılımı önemsiz derecededir

34. Amino asitlerdeki azotun akıbeti Amino asitlerin en büyük kısmının amino grupları, en sonunda transaminasyon sonucu -ketoglutarata taşınır ve glutamat oluşur

35. Sitozolde oluşan glutamat, sitozolden mitokondriye taşınır

36. Glutamat, mitokondride glutamat dehidrojenaztarafından katalizlenen oksidatif deaminasyona uğrar ve böylece amonyak serbestleşir

37. Amonyak, hayvansal dokular için oldukça toksiktir Hayvanların çoğunda amonyak, ekstrahepatik dokulardan kana ve oradan da karaciğer ve böbreklere gönderilmeden önce nontoksik bileşik haline dönüştürülür. Beyin dahil birçok dokuda amonyak, glutamin sentetazetkisiyle glutamat ile kombine olarak glutamin oluşturur

38. Amonyağın kaslardan karaciğere taşınmasında alanin önemli rol oynar 38

39. Amonyak, karaciğerde üre döngüsüne girer ve üreye dönüştürülür

40. Amonyağın kaderi – Üredöngüsü • Vücutta amonyak kaynakları • – Deaminasyon gibi kimyasal reaksiyonlar • Besin/yem ile alınan veemilen • Mide-bağırsak kanalında ürenin ve amino asitlerin bakteriyel yıkımından gelen • Amonyağın karaciğerdedaha • az toksik olan üreyeçevrilmesi O H2N – C –NH2 Üre

41. Üredöngüsü OxidativeDeamination Üre döngüsü: Amino asit yıkımından gelenamonyum iyolarını detoksifiyeeder. Amonyum iyonları karaciğerde üreyeçevrilir. Bir insan günde 25-30 g üreyi böbreklerde idrar yapımındakullanır.

42. UreaCycle Üredöngüsü Glutamikasit oksidatif Sitrikasit döngüsü deaminasyon Alfa-ketoglutarik asit Karbamil-fosfat ornitin üre sitrulin Ketoglutarik asit transaminasyon arginin glutamik asit Sitrikasit Döngüsü

43. Fumarat (TCA döngüsüne geridönüş) O ÜRE 2ATP + HCO3- +NH4+ H2N-C-NH2 Karbamoil fosfat sentetaz Arginin     2ADP +Pi Argininosuksinat Ornitin Ornitin Ornithine Karbamoilfosfat AMP+PPi  Ornitin- Sitrulin transkarbamoilaz  Pi sitrullin -Aspartat ATP SİTOPLAZMA MITOKONDRIA -OOC-CH-NH+ 3  CH2COO- argininosuksinatsentetaz arginaz argininosuksinaz KFS reaksiyonu () ve üre döngüsü (enzimler  - )). Üredeki iki azotun vekarbonun kaynağı. 5 reaksiyonunbilançosu: - + 3ATP + HCO3 + NH4 + aspartat  2ADP + AMP + 2Pi + PPi + fumarat +üre

44. Üre döngüsü – aşama1 • Amonyak CO2 yada HCO3- ile birleşir karbamoil- fosfatoluşur • 2 ATP ve Mg2+kullanılır • N-asetilglutamat (NAG) karaciğerde ve bağırsakta yapılırve gereklidir • Mitokondriyal karbamoil-fosfatsentetaz-I • Üre döngüsü – aşama2 • Karbamoil-fosfat ornitin ile reaksiyon verir ve sitrulinoluşur • Ornitin transkarbamoilaz(OTC)

45. Üre döngüsü – aşama3 • Sitrulin sitozoletaşınır • Aspartat sitrulin ile reaksiyonverir • argininosüksinatoluşur • Argininosüksinatsentetaz • HIZ SINIRLAYICIAŞAMA • ATP den AMP ye 2 yüksek enerjili bağ ve Mg2+ gereklidir

46. Üre döngüsü – aşama4 • Argininosüksinat fumarat vearginine • parçalanır • Argininosüksinaz • Argininin yüksek düzeyleri NAG senteziniuyarır Üre döngüsü – aşama5 • Arginin üre ve ornitineparçalanır • ArginazI • Mngerektirir

47. Üre döngüsü –genel • 4 yüksek enerjili bağkullanılır • Üre azotunun biri amonyaktan,diğeri • aspartattan; karbon CO2 yada HCO3-dan • Üre idrarla atılmak üzere kan yoluile böbreğetaşınır

48. İdrar azotatılımı KARACİĞER Aminoasitler ketoasitler NH3 CO2 Üre Kan BÖBREK Üre İdrar

49. İdrarla uzaklaştırılan azotbileşikleri