AMNO AST ve PROTEN

METABOLZMASI

Proteinlerin yapsndaki C ve H atomlarndan son rn olarak H2O ve CO2 olumaktadr. Ayrca, proteinlerde %16 orannda bulunan azot, sadece proteinlere zg olan atlm rnlerinin (amonyak ve re) oluumuna yol amaktadr.

Havadan ve topraktan organik molekllerin yapsna katlan azotun, canl organizmada ki biyomolekllerden yeniden topraa ve havaya dnmesine azot dngs ad verilmektedir.

Protein yklm sonrasnda amino asitlerin yapsndaki karbon ve hidrojenden CO2 ve H2O olumakta, azot atomundan ise memeli iin toksik olan amonyak meydana gelmektedir. Amonyak, enerji gerektiren bir dizi tepkime ile toksik olmayan reye dntrlerek vcuttan atlmaktadr.

Metabolizmas azot ve azotlu bileikler aracl ile incelenen ve enerji kayna olarak deeri, dier makro molekllerden daha dk olan proteinlerin veya amino asitlerin fazlas depo edilememektedir.

Protein metabolizmas, proteinlerin hidrolizi (sindirim, proteoliz) ve hidroliz sonras aa kan amino asitlerin ykm olmak zere iki ana balk altnda incelenmektedir.

Amino asit havuzuna katlm yollar

Besin proteinlerinin amino asit havuzuna katlm

Besinlerde proteinin nemi Normal azot dengesinin salanmas iin bir erikinin gnde 60g ( 1g/kg vcut arl) kadar protein almas gerekmektedir.

Proteinlerin biyolojik deeri, yapsndaki esansiyel amino asit miktar ile ilikili olduu iin alnan proteinin nitelii, miktarndan ok daha fazla nem tamaktadr. insana en uygun proteinler ncelik srasyla memeli proteini, balk, kmes hayvanlar proteini ve bitki proteinidir.

Erikin iin esansiyel olanlar treonin, valin, lsin, izolsin, lizin, metiyonin, fenilalanin ve triptofan amino asitleridir. Bir amino asidin esansiyel olduu, deney hayvannda oluturulan besinsel eksikliin, byme gelime bozukluklarna yol amasndan anlalmaktadr.

Besin proteinlerinin sindirimiEtkili olduklar uca gre ektopeptidazlar, aminopeptidaz veya karboksipeptidaz olarak adlandrlmaktadr.

Mide mukozasnda bulunan otuz milyona yakn salg hcresinden salglanan sv, midede protein sindirimini balatmaktadr.

nce barsakta protein sindirimi, midede proteinlerin hidrolizinden aa kan oligopeptidleri ve amino asitleri ieren svnn duodenuma gemesi ile balamaktadr.

nce barsak salgsnda bulunan enteropeptidaz (enterokinaz), kaskad eklinde ilerleyen bu kovalent modifikasyonu balatan enzimdir. Pankreas kanalnn tkand durumlarda pankreasta balayabilen zimojen aktivasyonu, dokunun kendi proteinin sindirilmesine ve akut pankreatit diye adlandrlan olduka ar bir hastalk tablosunun ortaya kmasna yol aabilmektedir.

Amino asitlerin ince barsaktan emilimi En fazla jejunumdan olmak zere amino asitlerin L izomerleri, ince barsan her ksmndan aktif tama ile lumenden barsak hcresine alnmaktadr. Burada Na+ iyonlarna baml sekonder aktif tamann sz konusu olduu ve B6 vitaminin rol oynad gsterilmitir. Ntral amino asitler, fenilalanin ve metiyonin imino asitler, ntral lipofilik amino asitler ve katyonik amino asitler iin tayc sistemlerinin ince barsak duvarnda yer ald bilinmektedir. Son iki tayc iin Na+ gerekmedii dnlmektedir. Ayrca di- ve tripeptidler iin H+iyonlaryla eleimli bir tayc sistem bulunmaktadr.

Amino asit tanmasnda, ince barsak hcresinde membrana bal bir enzim olan -glutamil dngs (Meister dngs) olarak adlandrlan, imino asitler (prolin ve hidroksiprolin) dndaki btn amino asitlerin tanmasn salayan bir aktif transport sistemi rol oynamaktadr.

Barsak lmeninde bulunan amino asitler, hidroliz olan glutatyondan ayrlan glutamik asidin gama karboksil grubuna balanarak ieri tanmaktadr.

Baz durumlarda barsak mukozasndaki defekt nedeniyle proteinler tamamen hidroliz olmadan absorbe edilmektedir. Bu yabanc proteine veya oligopeptidlere kar vcutta antikor olumas sonucunda alerjik reaksiyon ortaya kmaktadr. Nontropikal sprue (liak) hastalna buday proteini olan gluten, hidroliz olmadan barsaktan emildii iin alerjik yanta yol amaktadr

Amino asitlerin vcutta dalmnce barsak hcresine giren amino asitlerin kk bir blm, o hcrede protein sentezinde kullanlmaktadr.

Plazmada amino asitlerin dzeyi, endojen proteinlerinden aa kan ve dokular tarafndan kullanlan amino asitlerin arasndaki dengeye baldr.. Plazmada en fazla glutamin,glisin, alanin, valin ve serin en az aromatik ve kkrtl aminoasitler bulunmaktadr. Amino asitler plazmadan aktif tama ile dokulara gemektedir. Bbrek yoluyla 24 saatte 0.5g kadar amino asit atlmaktadr.

Endojen proteinlerin amino asit havuzuna katlm Protein dnm Valin, lsin,izolsin, treonin, lizin, metiyonin, fenilalanin ve triptofan esansiyel amino asitlerdir. Erikinde dardan alnmamas herhangi bir bozuklua yol amad iin arginin ve histidin yar esansiyel kabul edilmektedir. Karacier fonksiyon bozukluunda ve prematrelerde sistein ve tirozin esansiyeldir.

Gnde toplam 300-400g kadar olan protein dnmnn 100 gram- (1/3) kas proteini, 50 gram sindirim enzimleri, 20 gram ince barsak hcre proteini, 15 gram hemoglobin ile ilikilidir. Kalann ise dier hcrelerden gelen proteinlerin ykm oluturmaktadr.

Protein yapm ve ykmn dzenleyen faktrlerProteinler, lizozomal ve sitozolik protezalar tarafndan yklmaktadr.

Protein iaretlenmesinde kullanlan drt faktr bilinmektedir. 1.Ubikuitinasyon.

2. Oksidasyon.

3. PEST dizilimi.

4. N- Ucu amino asitleri.

Vcut proteinlerinin dnm srasnda serbest kalan amino asitlerin %75-80 kadar yeniden protein sentezinde kullanlmaktadr. Geriye kalan amino asitlerden glukoz, keton cisimleri, azotlu son rn ve CO2 olumaktadr.

Endojen sentezlenen amino asitlerin havuza katlm

- - Ketoasidler Piruvat Alanin Oksaloasetat Aspartat Baz eksojen amino asidler Fenilalanin Tirozin Metiyonin + Serin Sistein -Metabolizma ara rnleri 3- Fosfogliserik asit Serin Baz endojen amino asidler Glutamik asit Pirolin Serin Glisin

AMNO ASTLERN KATABOLZMASI Genel olarak, fazlalk amino asitlerin amino gruplar, oksidatif dezaminasyon ile ortadan kaldrlr ve karbon artklar asetil, asetoasetil-KoA, piruvat ya da TCA dngs ara rnlerinden birine dntrlr. Baz organizmalar (balklar), serbest amonyak atlm yaparlar ve bunlara ammonotelik ad verilir. Baz organizmalar, ( kular, srngenler), rik asid atlm yaparlar ve rikotelik olarak adlandrlrlar. Baz organizmalar da (memeliler), re atlm yaparlar ve bunlara reotelik ad verilir.

Yksek organizmalar, azot metabolizmasnn son rnlerinin hibirini iyi tolere etmezler.

Dolaysyla insanlar ve dier memeliler, azotlu artklarn ok znebilir, toksik olmayan bir bileik olan reye evirme yeteneini gelitirmilerdir.

re biyosentezi, tantm iin drt olaya blnebilir:Transaminasyon

Oksidatif dezaminasyon

Amonyak tanm

re dngs reaksiyonlar.

TransaminasyonPridoksal fosfat, amino asidlerin transaminasyon reaksiyonlarnda enzime bal amino gruplar iin bir ara tayc olarak hizmet grr.

- amino asidlerin en byk ksm, transaminasyon iin substrattr. Ancak lizin, treonin, prolin ve hidroksiprolin, istisnadr. Transaminasyon, -amino gruplarna kstlanm deildir. Ornitin (delta- amino grubu, glutamat-gama-semialdehid oluturarak) transamine olur. Transaminazlarn serum dzeyleri, baz hastalklar srasnda ykselir.

Oksidatif dezaminasyon Transaminazlar ve L- glutamat dehidrogenaz etkilerinin yannda hem L-, hem de D- amino asit oksidaz aktiviteleri, memeli karacier ve bbrek dokusunda mevcuttur. Amino asit oksidazlar, kendi kendine okside olabilen flavoproteinlerdir.

L-glutamat dehidrogenaz Karacierde glutamat dehidrogenaz, bu enzimi inhibe eden ATP, GTP ve NADH ile, bu enzimi aktive eden ADP gibi allosterik deitiriciler tarafndan etkilenmi, dzenlenmi bir enzimdir. Glutamat dehidrogenaz, ko-substrat olarak ya NAD ya da NADP kullanlr.

Amonyak oluumu Vcutta amonyak yerden kaynak alr,Dokularda metabolizma sonucuDiyetteki proteinlerden barsak bakterileri aracl ileGastrointestinal kanal iine salglanan svlar iindeki reden Bu amonyak barsaktan, tipik olarak iinde sistemik kandan daha yksek amonyak dzeyleri bulunan vena porta kan iine absorbe olunur.

Amonyak zehirlenmesinin semptomlar Tuhaf bir flapping tremor, konumann pelteklemesi, grmede bulanklk, ar vakalarda kusma ve lm olur. Porta kaval antlar, gastrointestinal kanamalar, v.b (siroz), amonyak zehirlenmesi grlebilir. Bbrek tubuluslarnn asit baz dengesini olduu kadar, katyonlarnda korunmasn dzenleyen nemli bir mekanizmas, amonyak retimidir.

Amonyan tanm

Glutaminaznkine benzer bir tepkime, hayvan, bitki ve mikroplardaki doku L-asparaginaz tarafndan gerekletirilir. Asparginaz ve glutaminazn her ikisi de, anti tmr ajanlar olarak aratrlmlardr. nk baz tmrler, ar derecede glutamin ve asparagine gereksinim gsterirler. Her ne kadar beyinde, amonyan ortadan kaldrlmas, balca glutamin sentezi ile ise de karacierde bu, re sentezi eklindedir.

Absorbsiyon sonrasnda organlar arasnda amino asit al- verii Denge salanmas, endojen protein depolarndan salverim ile eitli dokular tarafndan kullanm arasndaki dengeye baldr. Kaslar

Karacier ve Barsaklar

Bbrekler Beyin

Glukoz alanin dngs

Toklukla organlar aras amino asit deiimi

re sentezi

re dngs reaksiyonlarReaksiyon: 1 Karbamil fosfat sentezi:

Reaksiyon: 2 Sitrullin sentezi:

Reaksiyon: 3 Argininosuksinat sentezi:

Reaksiyon: 4 Argininosksinatn arginin ve fumarata paralan

Reaksiyon: 5 Arginin, ornitin ve reye paralanr

re sentezinin dzenlenmesi Karbamil fosfat sentaz, azotu glutamattan karbamil fosfat iine re yapsna almak iin mitokondriyal glutamat dehidrogenaz ile birlikte hareket eder. Amonyan ortadan kaldrl ve mitokondrideki TCA enzimleri - ketoglutarattan glutamat oluumunu kolaylatrr. Bu etki, ATP tarafndan uyarlr. ATP, karbamil fosfat sentezi iin substrat tekil etmesi yannda, glutamat dehidrogenaz aktivitesini, amonyak oluumu ynnde ok gerekli olarak uyarr.

re dngsnn metabolik bozukluklar re sentezinin hz snrlayc reaksiyonlar: Karbamil fosfat sentaz (reaksiyon 1) Ornitin transkarbamilaz (reaksiyon 2) ve Arginaz (reaksiyon 5) tarafndan katalizlenen reaksiyonlardr. re dngs, amonya toksik olmayan bir bileik olan reye evirdiinden buradaki btn bozukluklar amonyak zehirlenmesine yol aar. Engelleme metabolik 1. ve 2. reaksiyonlarda olursa zehirlenme daha ardr. nk amonyan karbona bir miktar kovalan balanmas, eer sitrullin sentez edilirse zaten meydana gelir.

re dngs basamaklarnn hepsinde ortak olan klinik semptomlarBebeklik anda kusmaYksek proteinli yiyeceklerden kanmaAralkl (intermittan) ataksirritabiliteLetarji ve mental retardasyonla birliktedir.(kapsar)

re dngsnn nemli metabolik kaltsal hastalklar Hiperammonemi tip I

Hiperammonemi tip II

SitrullinemiProblem, argininosuksinat sentaz enzimindedir. ok ender grlmektedir. Resesif, kaltsal bir hastalktr. drarda, byk miktarlarda sitrullin dar atlr. Hem plazma hem de santral sinir sisteminde sitrullin dzeyleri ykselmitir. Enzim, tam eksik olabilecei gibi baz hastalarda daha az iddetli modifikasyonlar grlr. Arginin ile beslenme, bu hastalarda sitrullin atln artrr. Benzoat ile beslenme, amonyum azotunu glisin yolu ile hippurata evirir.

Argininosuksinik asidri Sorun, argininosuksinaz enzimindedir.Resesif olarak kaltlan nadir bir hastalktr. Kanda BOSda ve idrarda, yksek Argininosuksinik asit dzeyleri ile tipiktir.2 yanda aka belli olur. erken yata lmle sonulanr. Bu hastalarn fibroblastlarnda argininosuksinaz enzimi bulunmaz. Argininosuksinaz n eritrosit dzeylerinin llmesi ile tan konur.( +amino asit kromatografisi) (kordon kannda tan) Amniyosentez aracl ile tan koymakta mmkndr. Arginin ve benzoat ile beslenme, azot artklarnn atlmasn artrr.

Enollemi sitrullin, Mg+2ve ATP yardmyla, aspartik asitle Argininosuksinik asidi oluturur. Argininosuksinaz sentaz olay katalizler. Oluan bileik de argininosuksinaz etkisiyle koparak, arginin ve fumarik aside paralanr. Argininden re ayrl meydana gelir. Arginaz, Co+ ve Mn+2 varlnda etkindir. (Hidroliz) Arginini re ve ornitine ykar. Ornitin, karacierde tekrar re dngs temel maddesi grevini srdrr. re ise kana verilir. Kanda sklkla %1535 mg orannda bulunur. Fazlas idrarla atlr.

renin vcuttan atlm

Amino asit ykmyla ortaya kan N-trevlerinin sonu Amino asitlerin spesifik ykm yollarnda amino asitlerin karbonlar; ya CO2 ye evrilirya da ana metabolik yolda ara rn olarak ortaya kar; ya asimile edilir, ya da CO2 ye okside edilir.Tatl su ve denizlerde yaayan baz hayvan trlerinde rnein protozoa, nematod ve hatta omurgal balklarla su amfibialar ve amfibiyan larvalarnda amonyak, son rn olarak grlen en byk azotlu maddedir.

Byle hayvanlar, ammonotelik olarak tanmlanr. Geri basit difzyonla NH3n kalmasnn (birikiminin) g olduu birok hayvanda re oluumu sz konusudur.Detoksifiye edilmi amonyan bir baka formu, azotun rik asit halinde atlmdr. (urikotelik canl) rik asit, kularda ve kara srngenlerinde azot ekstresyonunun stn (predominant) eklidir. Kaplumbaalar re ekstrete ederler, timsahlar, dehidrate etmeksizin amonyak ekstrete ederler. Ama sonu olarak her ikisi de rik asit trah ederler. rik asit formu, amino asit katabolizmasnn, purin biyosentezinin de novo yolunda antijenlerin ve NH3 nemli bir elemandr.

Hayvan karacierinde re oluumu: Krebs Dngs Hayvan karacierinde re oluumu, ornitinin arginine dnmn ieren bir tepkimeler zinciridir. re, argininden arginaz enzimi aracl ile oluurken ornitin de yeniden elde edilir. Ornitinden arginin oluumuna giden reaksiyon basamaklar glutamattan de novo karbamil (P) oluum eklini andrr. Ancak karbamil fosfat oluum ekli farkldr. Glutamin kullanlacana plant ve bakterilerde bulunan bir enzim kullanmyla karacierde pirimidinler sentez edilir

Biyolojik aminler R.CH(NH2)COOH R.CH2NH2 + CO2 Amino asitler Aminler Serin KolaminSistein TaurinP-oksifenil serin Noradrenalin5-oksi triptofan SeretoninHistidin HistaminGlutamik asit gamma-amino btr rik asitAspartik asit -alaninTirozin TiraminArginin Agmatin10-Lizin Kadaverin11- Ornitin Putressin

Amino asitlerin biyosenteziPiruvat Ailesi amino asitlerin biyosenteziBu grup iinde balca L-alanin, L-lsin, L-izolsin ve L- valin bulunur.Alanin biyosentezizolsin ve valin sentezi zolsin (-amino,-metil--etil propiyonik asit). Valin (-amino- izovalerik asit). Lsin (-amino -metil-izovalerik asit).

Alanin biyosentezi

Aromatik amino asitlerin biyosentezi Bu grupta yer alan fenilalanin, tirozin ve triptofan, hep benzen halkasnn yapsn (yapmn) esas alan yollarla sentezlenir. Bu yol, sk olarak shkimate yolu olarak anlr. Ve aromatik ekirdein ya da vit. E,K, folik asit, ubikinon ve prostaglandin gibi aromatik maddelerin ncllerinin yaps iin de gereklidir. Dallanma noktalarnda, hepsinde chorismate denilen prearomatik siklohegzidien nkleus yer alr.

NSANLARDA AMNO ASD METABOLZMASININ DOUTAN HASTALIKLARI1-Arginin ve re dngs 2-Glisin 3-Histidin 4- izolsin,Lsin ve Valin5- izolsin, Metionin,Treonin ve Valin6-Lsin7-Lizin8-Metionin9-Fenilalanin10-Prolin11-Tirozin12-Glutatyon ve Gamaglutamil dngs