НАСТАВНА ЈЕДИНИЦА 10НАСТАВНА ЈЕДИНИЦА 10

АМИНО КИСЕЛИНЕ И ПРОТЕИНИАМИНО КИСЕЛИНЕ И ПРОТЕИНИ

МЕДИЦИНСКИ ФАКУЛТЕТ КРАГУЈЕВАЦИнтегрисане академске студије медицинеКатедра за општу и клиничку биохемију

Да обновимо о ПРОТЕИНИМА….Да обновимо о ПРОТЕИНИМА….

• Органски макроелементи изграОргански макроелементи изграђђени ени од атома од атома CC, , HH, , OO, , NN као као ии SS, , PP, , ZnZn, , FeFe, , CuCu

• Налазе се уНалазе се у крви, микрви, мишшиићћима, коима, кожжи, и, костимакостима, , у свим у свим жживимивим материјама укљуматеријама укључчујуујућћии вирусе и бивирусе и биљљкеке

• Мономерне јединице су аминокиселинеМономерне јединице су аминокиселине (у природи се налази (у природи се налази 20-25 врста20-25 врста

аминокиселина)аминокиселина) • Разликују се поРазликују се по броју аминокиселинаброју аминокиселина, , облику облику молекула и молекула и фреквенцијифреквенцији јављања, као и ујављања, као и у функцијифункцији

• Протеинска вредност у биљним и Протеинска вредност у биљним и жживотињским ивотињским намирницама зависи однамирницама зависи од аминокиселинског саставааминокиселинског састава

• Амино киселинеАмино киселине које секоје се НЕ синтетиНЕ синтетишшуу у насем организму и у насем организму и искљуискључчиво их уносимо исхраном суиво их уносимо исхраном су ЕСЕНЦИЈАЛНЕ АМИНО ЕСЕНЦИЈАЛНЕ АМИНО КИСЕЛИНЕКИСЕЛИНЕ::

Триптофан (W), Фенил-аланин (F), Лизин (K), Триптофан (W), Фенил-аланин (F), Лизин (K), Треонин (T), Валин (V) , Метионин (M), Леуцин (L), Треонин (T), Валин (V) , Метионин (M), Леуцин (L), Изолеуцин (I),Изолеуцин (I), АргининАргинин (R)(R),, Хистидин (H) Хистидин (H)

• Амино киселинеАмино киселине које које се синтетисе синтетишшуу у на у нашшем организму су ем организму су НЕЕСЕНЦИЈАЛНЕ АМИНО КИСЕЛИНЕНЕЕСЕНЦИЈАЛНЕ АМИНО КИСЕЛИНЕ:: Глицин, Аланин, Серин, Глутамат, Аспартат, Пролин, Глицин, Аланин, Серин, Глутамат, Аспартат, Пролин, Хидроксипролин, Тирозин, Цистин, Цистеин,Хидроксипролин, Тирозин, Цистин, Цистеин,

Особине аминокиселинаОсобине аминокиселина

Амино киселине

Протеини животињског порекла садрже све есенцијалне амино-киселине те сметрају висококвалитетним протеинима.

Месо, риба, јаја, млеко и млечни производи су намирнице са највећом количином протеина.

Есенцијалне амино киселине

ПЕПТИДИ...ПЕПТИДИ...

... су ... су амиди киселинаамиди киселина. . Настају сједињавaнјем аминокиселина Настају сједињавaнјем аминокиселина пептидном везомпептидном везом уз уз издвајање молекула воде. издвајање молекула воде.

Пептидна веза настаје Пептидна веза настаје реaкцијом карбоксилне групе реaкцијом карбоксилне групе једне аминокиселине са једне аминокиселине са аминоамино групом друге групом друге аминокиселине.аминокиселине.

Две аминокиселине граде Две аминокиселине граде дипептиддипептид, три , три трипептидтрипептид, до десет , до десет аминокиселина граде аминокиселина граде олигопептидолигопептид, а преко десет аминокиселина , а преко десет аминокиселина граде граде полипептидполипептид..

Секвенца амино киселина...Секвенца амино киселина...

…… или или редослед амино киселинаредослед амино киселина у протеину је КЉУ у протеину је КЉУЧЧНА за НА за функцијуфункцију , а сам тим и , а сам тим и конформацију протеинаконформацију протеина..

…… је генетски контролисанаје генетски контролисана

… … у два разлиу два различчита протеина моита протеина можже садре садржжати исти састав (КВАЛИТЕТ)ати исти састав (КВАЛИТЕТ) ии исту коли исту количчину амино киселина (КВАНТИТЕТ), а ОПЕТ БИТИ ину амино киселина (КВАНТИТЕТ), а ОПЕТ БИТИ ТОТАЛНО РАЗЛИТОТАЛНО РАЗЛИЧЧИТА.ИТА.

На пример: На пример: 1. Трипептид : гамма глутамил-цистеин-глицин1. Трипептид : гамма глутамил-цистеин-глицин

2. Трипептид : глицин-гама глутамил-цистеин2. Трипептид : глицин-гама глутамил-цистеин

Функција протеинаФункција протеина

Градивне материјеГрадивне материје које улазе у састав које улазе у састав хормонахормона, , плазма плазма протеинапротеина (албумин, глобулин, фибриноген), (албумин, глобулин, фибриноген), антителаантитела, , витамина витамина (триптофан, ниацин), кости, зуба, хемоглобина, ми(триптофан, ниацин), кости, зуба, хемоглобина, мишшиићћа (миоглобин)а (миоглобин)

Обезбедују раст и обнову Обезбедују раст и обнову ћћелије - елије - есенцијални нутријенсиесенцијални нутријенси

ВаВажжну улогу у метаболизму: као ну улогу у метаболизму: као ензимиензими катализују катализују биолобиолошшке и хемијске реакције, а као ке и хемијске реакције, а као неуротрансмитери неуротрансмитери омогуомогућћавају преноавају преношшење информација до CNS-а ење информација до CNS-а

ОдрОдржжавају авају ацидо-базну и осмотскуацидо-базну и осмотску равноте равнотежжу у

Имају улогу Имају улогу пуферапуфера

Извор су енергије 1gИзвор су енергије 1g протеина = протеина = 4 kcal,4 kcal,

Варење и апсорпција протеинаВарење и апсорпција протеина

Дневне потребе износе 0.5 - 0.7 g/kg Дневне потребе износе 0.5 - 0.7 g/kg телесне масе. телесне масе.

Варење протеина траје два до три сатаВарење протеина траје два до три сата

Скоро целокупна количина протеина Скоро целокупна количина протеина унетих храном се вари и апсорбује, унетих храном се вари и апсорбује, док веома мале количине протеина се у фецесу док веома мале количине протеина се у фецесу потичу од бактерија, десквамираних ћелија и потичу од бактерија, десквамираних ћелија и протеина из мукуса колона.протеина из мукуса колона.

Варење протеина у Варење протеина у жжелуцуелуцу

• Варење протеина ЗАПОВарење протеина ЗАПОЧЧИЊЕ у ИЊЕ у жжелуцуелуцу

• ПротеолитиПротеолитиччки ензими ки ензими пепсини (пепсин I или гастриксин и пепсин II пепсини (пепсин I или гастриксин и пепсин II или пепсиногенили пепсиноген) који хидролизују протеине до полипептида(пептона).) који хидролизују протеине до полипептида(пептона).

• Пепсин = ендопептидаза = кида пептидне везе измеПепсин = ендопептидаза = кида пептидне везе измеђђу у АРОМАТИАРОМАТИЧЧНИХ а.к.НИХ а.к.

• Пепсин настаје активацијом неактивног прекурсора Пепсин настаје активацијом неактивног прекурсора ПЕПСИНОГЕНА под дејством HCL ПЕПСИНОГЕНА под дејством HCL жжелудаелудаччног сока (pH=2)ног сока (pH=2)

HCl луце HCl луце жжелудаелудаччне не жжлезде под дејством лезде под дејством ацетохоламина, гастрина, хистамина.ацетохоламина, гастрина, хистамина.

Варење протеина у Варење протеина у жжелуцуелуцу

Варење Варење полипептида у полипептида у танком цревутанком цреву

Настали Настали пептони дигестије протеина у желуцупептони дигестије протеина у желуцу су су стимулус устимулус у дуоденуму задуоденуму за секрецију хормонасекрецију хормона за стимулацију секреције за стимулацију секреције протеаза панкреаса:протеаза панкреаса:

СекретинСекретин стимулисе секрецију стимулисе секрецију трипсиноген из панкреасатрипсиноген из панкреасаХолицистокининХолицистокинин – химотрипсиноген – химотрипсиногенАцетилхолинАцетилхолин - прокарбоксипептидаза - прокарбоксипептидаза

• Панкреасни ензимиПанкреасни ензими се лусе лучче у лумен е у лумен дуоденума у НЕАКТИВНОМдуоденума у НЕАКТИВНОМ облику :облику :

ЕндопептидазаЕндопептидаза• Трипсиноген,Трипсиноген,• ХимотрипсиногенХимотрипсиноген• Проеластазаеластаза и и Егзопептидаза Егзопептидаза • Прокарбоксипептидазе А и БПрокарбоксипептидазе А и Б

Варење полипептида у Варење полипептида у танком цревутанком цреву

Карбоксипептидаза А садрКарбоксипептидаза А садржжи цинк и одваја ароматичне или и цинк и одваја ароматичне или алифатичне аминокиселине са карбоксилног крајаалифатичне аминокиселине са карбоксилног краја пептида.пептида.

Карбоксипептидаза Б садрКарбоксипептидаза Б садржжи и цинкцинк одваја одваја базнебазне аминокиселине са аминокиселине са карбоксилног краја пептидакарбоксилног краја пептида

ТрипсиногенТрипсиноген ТрипсинТрипсин цревна ентеропептидазацревна ентеропептидаза

Трипсин = пептидне везе са Трипсин = пептидне везе са карбоксилне стране БАЗНИХ а.ккарбоксилне стране БАЗНИХ а.к

ХимотрипсиногенХимотрипсиноген трипсинтрипсин Химотрипсин (pH8)Химотрипсин (pH8)

Химотрипсин =пептидне везе са карбоксилне стране Химотрипсин =пептидне везе са карбоксилне стране ароматичних а.кароматичних а.к

ПроеластазаПроеластаза ЕластазаЕластазатрипсинтрипсин

Еластаза = Еластаза = пептидне везе са карбоксилне стране пептидне везе са карбоксилне стране неутралнихнеутралних а.к а.к

Варење полипептида у танком цревуВарење полипептида у танком цреву

Варење полипептида у Варење полипептида у танком цревутанком цреву

• ИНТЕСТАЛНЕ ПептидазеИНТЕСТАЛНЕ Пептидазе локализоване у локализоване у четкастом покрову четкастом покрову дуоденума и проксималног јејунумадуоденума и проксималног јејунума (интестална мукоза) (интестална мукоза) хидролизују пептиде настале деловањем панкреасних протеазахидролизују пептиде настале деловањем панкреасних протеаза . .

• Активирају Активирају сесе цинком, манганом и цистеиномцинком, манганом и цистеином под дејством под дејством следецих хормона:следецих хормона:• ГастринГастрин – – аминопептидазааминопептидаза• ХолицистокининХолицистокинин - - дипептидазудипептидазу

• ИНТЕСТАЛНЕ Пептидазе:ИНТЕСТАЛНЕ Пептидазе:

• аминопептидазе аминопептидазе (одвајају појединачне амино киселине од N-краја пептида)(одвајају појединачне амино киселине од N-краја пептида)• дипептидазедипептидазе (цепају дипептиде до амино киселина) и (цепају дипептиде до амино киселина) и • дипептидил аминопептидазедипептидил аминопептидазе (одвајају дипептиде са N (одвајају дипептиде са N--терминала пептида). терминала пептида).

•Продукти панкреасних протеаза и интесталних пептидаза у танком цреву су Продукти панкреасних протеаза и интесталних пептидаза у танком цреву су ди-, ди-, ттри-пептидири-пептиди и и слободне амино киселинеслободне амино киселине

Апсорпција и транспорт протеинаАпсорпција и транспорт протеина, , пептида и аминокиселина пептида и аминокиселина кроз мембрану ентероцитакроз мембрану ентероцита

• Интактни протеини се транспортују ендоцитозом и егзоцитозом Интактни протеини се транспортују ендоцитозом и егзоцитозом (имуни одговор). (имуни одговор).

• Мали пептиди (ди-, три-) се транспортују активним транспортом Мали пептиди (ди-, три-) се транспортују активним транспортом Na+,K+ ATP-аze (Вит Б6 или Пиродоксал Фосфат)Na+,K+ ATP-аze (Вит Б6 или Пиродоксал Фосфат)

• Слободне амино киселине се транспортују Слободне амино киселине се транспортују транспортним транспортним механизмима у мембрани ентероцита специфицних механизмима у мембрани ентероцита специфицних за одреза одређђену групу амино киселинаену групу амино киселина (циклицикличчне, неутралне, базне, не, неутралне, базне, киселе).киселе).

Варење протеина

Гама-глутамил циклусГама-глутамил циклус • Транспортни механизамТранспортни механизамсвих амино киселинасвих амино киселина сем пролинасем пролинакроз мембранукроз мембрану тубулоцита тубулоцита ии хепатоцитахепатоцита

• Захтева присЗахтева присууство ство глутатиона глутатиона (гамa-глутамил-цистеин-глицин) и (гамa-глутамил-цистеин-глицин) и ензима гама-глутамил ензима гама-глутамил трансферазе (транспептидаза)трансферазе (транспептидаза) везаног везаног за спољну страну за спољну страну целијске мембране.целијске мембране.

• Гама-глутамил трансферазе катализује Гама-глутамил трансферазе катализује транфер гама-глутамил транфер гама-глутамил остатка са глутатионаостатка са глутатиона на слободну амино киселину и формирање на слободну амино киселину и формирање ДВА ДВА ДИПЕПТИДА : ДИПЕПТИДА : гама-глутамил амино киселингама-глутамил амино киселинуу, а од глутатиона настaје , а од глутатиона настaје дипептид цистеинил-глицин.дипептид цистеинил-глицин.

•Обa дипептидa се трaнсферују кроз ћелијску мембрануОбa дипептидa се трaнсферују кроз ћелијску мембрану

Гама-глутамил циклусГама-глутамил циклус

•У цитоплазми, Гама-глутамил АК се циклизацијом претвара

у 5-оксопролин и почетну слободну АК која одлази у POOL слободних АК.

• Дипетид цистеинил-глицин серазлаже до цистеина и глицина(дипептидаза)

• 5-оксопролин се хидролизуједо глутамата (ATP)

•Глутамат, цистеин и глицинсе користе за ресинтезуГлутатиона (глутамил-цистеинсинтетаза и глутатион синтетаза – 2 ATP)

МетаболиМетаболиччка резерва амино киселина (“poоl”)...ка резерва амино киселина (“poоl”)...

…… се користи за се користи за за синтезу:за синтезу:

• ткивних протеинаткивних протеина ((јетра и мијетра и мишшиићћии• непротеинских азотних једињењанепротеинских азотних једињења као сто су пурини, као сто су пурини, пиримидини, порфирини, холини, креатини, витамини, пиримидини, порфирини, холини, креатини, витамини, коензими, неуротрансмитери итд.коензими, неуротрансмитери итд.

Угљених хидратаУгљених хидрата ((глуконеогенезу и гликогенезу)глуконеогенезу и гликогенезу) Масних киселина, стероида и кетонских телаМасних киселина, стероида и кетонских тела

...се катаболи...се катаболишше и слуе и служжи каои као енергетски материјал.енергетски материјал.

… … сесе избацују урином само у траговима, избацују урином само у траговима, посто се вепосто се већћина исфилтрираних амино киселина ина исфилтрираних амино киселина еефикаснофикасно реапсорбују у тубулоцитима.реапсорбују у тубулоцитима.

КАТАБОЛИЗАМ АМИНОКИСЕЛИНАКАТАБОЛИЗАМ АМИНОКИСЕЛИНА

• За добијање енергије у стању гладовања највенајвећћим делом у јетри им делом у јетри

•ККатаболиатаболиччки путеви амино киселина укљуки путеви амино киселина укључчују:ују:

1.Декарбоксилацију или процес у оквиру алфа-COОH групе аминокиселине1.Декарбоксилацију или процес у оквиру алфа-COОH групе аминокиселине

2.Путеве уклањања или конверзије азота из 2.Путеве уклањања или конверзије азота из амино киселина као амино киселина као шшто су :то су :

• Трансаминација; Трансаминација; • Оксидативна дезаминација;Оксидативна дезаминација;• Метаболизам амонијака и Циклус синтезе уреје Метаболизам амонијака и Циклус синтезе уреје

3. Деградација бо3. Деградација боччног ланца аминокиселинаног ланца аминокиселина

ДЕКАРБОКСИЛАЦИЈА алфа-карбоксилне групеДЕКАРБОКСИЛАЦИЈА алфа-карбоксилне групе

ДекарбоксилацијаДекарбоксилација јеје процес при коме долази до oслобапроцес при коме долази до oслобађђањa ањa COCO22 и из з алфа-карбоксилне (COOH) групе амино киселинеалфа-карбоксилне (COOH) групе амино киселине ии

биогеног аминабиогеног амина под дејством ензима под дејством ензима декарбоксилазедекарбоксилазе и и коензима пиродoксал фосфатaкоензима пиродoксал фосфатa..

Амино киселинаАмино киселина

ДекарбоксилазаДекарбоксилаза

Угљен диоксидУгљен диоксидVitB6VitB6

Биогени аминБиогени амин

БиБиоогени амини су вагени амини су важжни фармаколони фармаколошшки агенси, коензими, ки агенси, коензими, хормонхормони и као и прекурсори хормона као и прекурсори хормона ..

ДЕКАРБОКСИЛАЦИЈА алфа-карбоксилне групе амино киселинаДЕКАРБОКСИЛАЦИЈА алфа-карбоксилне групе амино киселина

Биосинтеза биогених амина (хормона)Биосинтеза биогених амина (хормона)

УКЛАЊАЊЕ АЗОТА (АМОНИЈАКА ИЗ ОРГАНИЗМА)УКЛАЊАЊЕ АЗОТА (АМОНИЈАКА ИЗ ОРГАНИЗМА)

Уклањање азота из амино киселина се деУклањање азота из амино киселина се дешшава у слуава у случчају када :ају када :

• Исхраном уносимо виИсхраном уносимо вишше амино киселина него е амино киселина него шшто је потребно то је потребно организмуорганизму

• Прехрана не задовољава потребе организма, при Прехрана не задовољава потребе организма, при ччему долази до ему долази до разградње ткивних протеинаразградње ткивних протеина

• Угљеникови атоми амино киселина се користе као извор енергијеУгљеникови атоми амино киселина се користе као извор енергије

Амино група (азот) из амино киселина које се не искористи за Амино група (азот) из амино киселина које се не искористи за метаболиметаболиччке потребе организма мора се елиминисатике потребе организма мора се елиминисати из организма јер је из организма јер је АМОНИЈАК врло реактиван и токсиАМОНИЈАК врло реактиван и токсиччан ан молекул !!!!молекул !!!!

УКЛАЊАЊЕ АЗОТА (АМОНИЈАКА ИЗ ОРГАНИЗМА)УКЛАЊАЊЕ АЗОТА (АМОНИЈАКА ИЗ ОРГАНИЗМА)

Азот из амино киселина моАзот из амино киселина можже е се се елиминисати из организма елиминисати из организма у облику једињена:у облику једињена:

•АмонијаАмонијачног јоначног јона•МокраМокраћћне киселинене киселине•УрејеУреје•КреатининКреатининаа

ТРАНСАМИНАЦИЈАТРАНСАМИНАЦИЈА

• Пренос α-амино групеПренос α-амино групе (-NH(-NH22 ) ) са аминокиселине донора,са аминокиселине донора,

на α-угљеников атомна α-угљеников атом (α-C)(α-C) одговарајуће α-кето киселине одговарајуће α-кето киселине акакццептора под дeјствoмептора под дeјствoм АМИНОТРАНСФЕРАЗААМИНОТРАНСФЕРАЗА

• НајчешћиНајчешћи акцепторакцептор амино групе јеамино групе је α-кетоглутаратα-кетоглутарат дају дајућћи и L-L-глутаматглутамат који касније слукоји касније служжи каои као донор амино група за биосинтезу донор амино група за биосинтезу аминокиселинааминокиселина, или , или за путеве за путеве елиминације азотних једињењаелиминације азотних једињења ..

ТРАНСАМИНАЦИЈАТРАНСАМИНАЦИЈАЋелије садрже бројне аминотрансферазе, које су добиле име према супстрату Ћелије садрже бројне аминотрансферазе, које су добиле име према супстрату на који делују (нпр. аспартат аминотрансфераза, аланин аминотрансфераза). на који делују (нпр. аспартат аминотрансфераза, аланин аминотрансфераза).

Трансаминација амино групе са аспaрТрансаминација амино групе са аспaртaтaтaтa нa α-кетоглутaрну киселину нa α-кетоглутaрну киселину добијa се ОКСАЛОАЦЕТАТ И ГЛУТАМАТдобијa се ОКСАЛОАЦЕТАТ И ГЛУТАМАТ

Трансаминација амино групе са аланина на α-кетоглутарну киселинуТрансаминација амино групе са аланина на α-кетоглутарну киселину добијадобија се се ПИРУВАТ И ГЛУТАМАТПИРУВАТ И ГЛУТАМАТ

Механизам трансаминацијеМеханизам трансаминације

Све аминотрансферазе имају исту простетичну групу Све аминотрансферазе имају исту простетичну групу пиридоксал-5-фосфатпиридоксал-5-фосфат ((PLPPLP) или ) или коензимски облик витамина коензимски облик витамина Б6Б6, као и механизам деловања. , као и механизам деловања.

PLP се јавља у таутомерним облицима, што је приказано PLP се јавља у таутомерним облицима, што је приказано формулама: формулама:

PLP је ковалентно везан за е-амино групу лизина у PLP је ковалентно везан за е-амино групу лизина у активном центру аминотрансферазе и функционише као активном центру аминотрансферазе и функционише као интермедијарни носач амино група.интермедијарни носач амино група.

Механизам трансаминацијеМеханизам трансаминације

ААмино група аминокиселине мино група аминокиселине се се везујевезује са алдехидном групом са алдехидном групом PLPPLP-а-а и и дају дају алдиминалдимин. . Таутомеризацијом Таутомеризацијом настаје кетимин. Алдимин и кетимин су настаје кетимин. Алдимин и кетимин су Schiff-оvе bazе ( ─CSchiff-оvе bazе ( ─C═N─).N─). Кетимин се у хидролитичкој реакцији разлаже на Кетимин се у хидролитичкој реакцији разлаже на кето киселину и пиридоксамин-5-фосфат-ензим, који уз акцептор кето киселину кето киселину и пиридоксамин-5-фосфат-ензим, који уз акцептор кето киселину прелази поново у кетимин, па алдимин, из кога се ослобађа нова аминокиселина, прелази поново у кетимин, па алдимин, из кога се ослобађа нова аминокиселина, при чему се регенерише PLP. при чему се регенерише PLP.

Оксидативна дезаминацијаОксидативна дезаминација

Директна оксидативна дезаминација је процес који катализујДиректна оксидативна дезаминација је процес који катализујуу аминооксидазе аминооксидазе који се налазе у пероксизомима. Ослобакоји се налазе у пероксизомима. Ослобађђа се алфа-амино група из амино киселине а се алфа-амино група из амино киселине у виду имино киселине, а затим у виду амонијака који се користити за синтезу уреје. у виду имино киселине, а затим у виду амонијака који се користити за синтезу уреје. Од амино киселине настају кето киселине или неке друге органске киселине.Од амино киселине настају кето киселине или неке друге органске киселине.

Две врсте аминооксидаза : Две врсте аминооксидаза : • L- (катализује L-амино киселине и FMN коензим)L- (катализује L-амино киселине и FMN коензим)• D-(катализује D-амино киселине и FAD коензим)D-(катализује D-амино киселине и FAD коензим)

•FAD FAD ии FMN се редукују, а затим спонатно оксидују са О2 при цему FMN се редукују, а затим спонатно оксидују са О2 при цему такотакођђе настаје реактивни Hе настаје реактивни H22OO22 (каталаза разла (каталаза разлажже на Hе на H220+O0+O22).).

ТрандезаминацијаТрандезаминацијаОксидативна дезаминацијаОксидативна дезаминација која следи која следи након трансаминацијенакон трансаминације назива се назива се трандезаминацијатрандезаминација под дејством ензима под дејством ензима глутамат дехидрогеназаглутамат дехидрогеназа који који садрсадржжи и NADP+ NADP+ ии NAD+ NAD+ као коензиме.као коензиме.

ТрансдезаминацијаТрансдезаминација глутаминске киселине се одиграва у глутаминске киселине се одиграва у митохондријама митохондријама постепено тако постепено тако шшто прво настаје имино облик глутаминске киселине, то прво настаје имино облик глутаминске киселине, а добијена а добијена α-иминоглутарна киселинаα-иминоглутарна киселина реагује са молекулом воде и у реагује са молекулом воде и у хидролитичкој реакцији настаје ослобађање хидролитичкој реакцији настаје ослобађање амонијака и амонијака и α-кетоглутарне киселине.α-кетоглутарне киселине. Ослобођен амонијак се укључује у циклус синтезе урееОслобођен амонијак се укључује у циклус синтезе урее

Алостеријска регулација глутамат дехидрогеназе (GDHАлостеријска регулација глутамат дехидрогеназе (GDH))

• алостеријски инхибитори GDHалостеријски инхибитори GDH:: ATP, GTP ATP, GTP и и NАDHNАDH

• алостеријскиалостеријски активатори ADP активатори ADP ии GDP GDP

•Дакле кад је енергетски ниво у организму низак, Дакле кад је енергетски ниво у организму низак, ниво ADP И GDP је повиниво ADP И GDP је повишшен, а глутамат дехидрогеназа ен, а глутамат дехидрогеназа је активна која катализује деградацију амино киселина. је активна која катализује деградацију амино киселина.

• На тај наНа тај наччин организам користи угљоводониин организам користи угљоводониччни скелетон ни скелетон

аминокиселина аминокиселина (алфа-кетоглутарат) (алфа-кетоглутарат) за своје енергетске потребеза своје енергетске потребе..

• РЕАКЦИЈА ЈЕ РЕВЕРЗИБИЛНА ,а ссмер трансдезаминације мер трансдезаминације зависи од колицине супстрата глутамата и продуката, зависи од колицине супстрата глутамата и продуката, амонијака и α-кетоглутарне киселинеамонијака и α-кетоглутарне киселине

ВиВишакшак ГЛУТАМАТА фаворизује деградацију а.к. ГЛУТАМАТА фаворизује деградацију а.к.

Транспорт амонијакa до јетре за синтезу урејеТранспорт амонијакa до јетре за синтезу уреје

Два механизма транспорта:Два механизма транспорта:

1. Везивање амонијака1. Везивање амонијака заза глутаматглутамат и стварањеи стварање глутамина глутамина -- ензимензим глутамин синтетазе (глутамин синтетазе (у веу већћини наини нашших ткиваих ткива).).Глутамин одлази до јетре где се разграГлутамин одлази до јетре где се разграђђује до глутаматаује до глутаматаи амонијака под дејством ензимаи амонијака под дејством ензима глутаминазе глутаминазе

2. Трансаминација2. Трансаминација пируватапирувата, , добијеног аеробном добијеног аеробном гликолизом, и стварањегликолизом, и стварање аланина у миаланина у мишићшићном ткиву. ном ткиву. ААланин се транспортујеланин се транспортује до јетредо јетре где се:где се:

• ТрансаминацијомТрансаминацијом претварапретвара у пируват (за глуконеогенезу).у пируват (за глуконеогенезу).Добијена глукоза се транспортује до мисица за поновну Добијена глукоза се транспортује до мисица за поновну синтезу аланина (Глукоза-Аланин Циклус).синтезу аланина (Глукоза-Аланин Циклус).

•ТрансаминацијомТрансаминацијом претварапретвара у глутамат,у глутамат, а затим оксидативном а затим оксидативном дезаминацијом додезаминацијом до алфа-кето глутарата и амонијака (за алфа-кето глутарата и амонијака (за синтезу уреје).синтезу уреје).

ЦИКЛУС СИНТЕЗЕ УРЕЈЕЦИКЛУС СИНТЕЗЕ УРЕЈЕ

Амонијак се елиминише из организма у виду:Амонијак се елиминише из организма у виду:• амонијакаамонијака или или амонијуамонијуммових солиових соли код код амониотелних амониотелних организамаорганизама (пијавице, речни ракови, рибе)(пијавице, речни ракови, рибе) • мокраћне киселине мокраћне киселине код код урикотеличних урикотеличних организама (птицеорганизама (птице))• урејеуреје код код уреотеличних уреотеличних организма (организма (сисарисисари))

Уреа је нетоксично једињење, добро растворљиво, тако да се лакоУреа је нетоксично једињење, добро растворљиво, тако да се лакоелиминише путем урина.елиминише путем урина. До 90% излученог непротеинског азота у урину чини уреа.До 90% излученог непротеинског азота у урину чини уреа.

1828 Friedrich Wöhler

ЦИКЛУС СИНТЕЗЕ УРЕЈЕЦИКЛУС СИНТЕЗЕ УРЕЈЕ

Биосинтеза урееБиосинтеза урее одвија се одвија се у јетриу јетри, током 5 повезаних ензимски-катализованих, током 5 повезаних ензимски-катализованих реакција. Током овог циклуса реакција. Током овог циклуса уреауреа се синтетише из се синтетише из 2 молекула амонијака2 молекула амонијака и и једног молекула угљендиоксидаједног молекула угљендиоксида.. Два молекула амонијака настају током Два молекула амонијака настају током катаболизма две аминокиселине: катаболизма две аминокиселине: глутамата и аспартатаглутамата и аспартата

Mg2+N-acetil-glutamat

ЦИКЛУС СИНТЕЗЕ УРЕЈЕЦИКЛУС СИНТЕЗЕ УРЕЈЕ

• Прве две реакције се одвијају у митохондријама хепатоцита ,Прве две реакције се одвијају у митохондријама хепатоцита , а остале 3 у цитоплазми хепатоцитаа остале 3 у цитоплазми хепатоцита

• Орнитин Орнитин ии Цитрулин се транспортују кроз унутра Цитрулин се транспортују кроз унутрашшњу мембрану њу мембрану

митохондрија помомитохондрија помоћћу специфицних транспортних системау специфицних транспортних система

AспартатAспартатБикарбонатБикарбонат

Амонијак Амонијак (Глутамат)(Глутамат)

• Енергија из :Енергија из : 33 ATP- 2ATP-ортофосфатно и 1ATP -пирофосфатно цепањеATP- 2ATP-ортофосфатно и 1ATP -пирофосфатно цепање• Уреа се циркулацијом транспортује до бубрега где се филтрира и Уреа се циркулацијом транспортује до бубрега где се филтрира и елиминисе урином.елиминисе урином. Људи излуЉуди излучче око 10kg уреје годие око 10kg уреје годишшње.ње.

Пептидна веза

Збирна реакција синтезе урејеЗбирна реакција синтезе уреје

Синтеза уреје је ИРЕВЕРЗИБИЛНИ процесСинтеза уреје је ИРЕВЕРЗИБИЛНИ процес

Регулација циклуса синтезе урејеРегулација циклуса синтезе уреје

Регулација осталих ензима циклуса синтезе уреје зависи од Регулација осталих ензима циклуса синтезе уреје зависи од концентрације њихових супстратаконцентрације њихових супстрата..

Гликокортикоиди Гликокортикоиди и и глукагонглукагон повеповећћавају авају активност ензима циклуса активност ензима циклуса синтезе урејесинтезе уреје..

•Синтеза карбамоил-фосфата је регулаторна реакција у Синтеза карбамоил-фосфата је регулаторна реакција у синтези уреје.синтези уреје. N-ацетил глутаматN-ацетил глутамат је неопходан је неопходан алостерни активатор kарбамоил фосфат синтетазе I.алостерни активатор kарбамоил фосфат синтетазе I.

• N-ацетил глутаматN-ацетил глутамат се синтетисе изсе синтетисе из Ацетил-CoА Ацетил-CoА и и глутамата глутамата у реакцији у којој јеу реакцији у којој је аргинин активатораргинин активатор ензима ензима N-ацетил глутамат синтетазе.N-ацетил глутамат синтетазе.

ПовеПовећћана концентрација N-ацетил глутамата је у ана концентрација N-ацетил глутамата је у слуслуччају повеају повећћане разградње ткивних протеина или после узимања оброка ане разградње ткивних протеина или после узимања оброка богатог беланбогатог беланччевинама (долази до повеевинама (долази до повећћане концентрације ГЛУТАМАТА).ане концентрације ГЛУТАМАТА).

Синтеза уреје Синтеза уреје ии Кребсов циклус Кребсов циклус

Синтеза урее је повезана са циклусом трикарбонских киселина преко Синтеза урее је повезана са циклусом трикарбонских киселина преко

ФУМАРАТАФУМАРАТА и преко оксалсирћетне киселинеи преко оксалсирћетне киселине

Фумарат се хидролизује у малат који оксидиФумарат се хидролизује у малат који оксидишше у оксалоацетат који:е у оксалоацетат који:• Трансаминацијом прелази у аспартат (циклус синтезе уреје)Трансаминацијом прелази у аспартат (циклус синтезе уреје)• Се конвертује у глукозу током глуконеогенезеСе конвертује у глукозу током глуконеогенезе• Кондезацијом са ацетил CoA ствара цитрат (Кребсов циклус)Кондезацијом са ацетил CoA ствара цитрат (Кребсов циклус)• Се конвертује у пируват Се конвертује у пируват

ПоремеПоремећћаји у циклусу синтезе урејеаји у циклусу синтезе урејеТотална инхибиција синтезе карбамоил-фосфата, а затим и Тотална инхибиција синтезе карбамоил-фосфата, а затим и уреје има ОГРОМНЕ последице за организам,јеруреје има ОГРОМНЕ последице за организам,јер не постоји не постоји алтернативан метаболиалтернативан метаболиччки пут. ки пут.

ПоремеПоремећћај у синтези уреје доводо до нагомилавања ај у синтези уреје доводо до нагомилавања амонијака у крви (хиперамониемија).амонијака у крви (хиперамониемија).

УроУрођђени поремеени поремећћаји се могу уоаји се могу уоччити након роити након рођђења, ења, а симптоми су ментална ретардација а симптоми су ментална ретардација (нагомилавање глутамата -(нагомилавање глутамата - глутамин- глутамин- GABА GABА неуротрансмитер), летаргија, иритабилност, неуротрансмитер), летаргија, иритабилност, одбијање хране богатом протеинима и атаксија, кома и одбијање хране богатом протеинима и атаксија, кома и трајно отрајно ошштетећћење мозга.ење мозга.Недостатак карбамоил фосфат синтетазе моНедостатак карбамоил фосфат синтетазе можже се лее се леччити ити узимањем узимањем бензоатабензоата ии фенилацетатафенилацетата у храни, а азот се у храни, а азот се излуизлуччује у виду ује у виду хиппурата и фенилацетилглутаминхиппурата и фенилацетилглутамин..

НЕПРОТЕИНСКА АЗОТНА ЈЕДИЊЕЊА КРВНЕ ПЛАЗМЕ

Слободне амино киселине

УреаКреатин и креатининМокраћна киселина

Слободне амино киселине у плазми

Садржај АА у циркулацији назива се “резерва амино киселина организма“ или “pool“ амино-киселина

Јетра и бубрези имају главну улогу у одржавању концентрације АА у крви

Организам човека АА добија: Путем хране Разградњом сопствених протеина Синтезом неесенцијалних АА

Главно место метаболизма протеина и АА је јетра Важну улогу имају и скелетни мишићи

АМИНОАЦИДУРИЈЕУ тубуларном систему бубрегаФилтроване АА се скоро у потпуности реапсорбују и враћају у циркулацију, само мали део се изучује у дефинитиван урин.

Аминоацидурије су поремећаји који се карактеришу повећаним садржајем слободних АА у урину.Могу бити примарне и секундарне.

Примарне аминоацидурије су последица урођеног недостатка ензима важног у метаболизму одређене АА или поремећаја реапсорпције на нивоу тубула.

Секундарне аминоацидурије настају услед поремећаја рада јетре или услед генерализоване бубрежно-тубуларне дисфункције.

УРЕА Уреа чини 75% непротеинског азота у организму Синтетише се у јетри – начин да се организам

ослободи вишка NH3

Излучује се путем бубрега – изразито хигроскопна (везује воду) и има велики значај за хомеостазу воде у организму

Представља крајњи продукт метаболизма протеина

Одређивање концентације урее у плазми омогућава праћење :

функционалног стања јетре и бубрега поремећаја метаболизма протеина и АА

УРЕМИЈА – концентрација урее у плазми – 2,5 – 7,5 mmol/L

Уремија може бити: Пре-ренална Ренална Пост-ренална

ПРЕРЕНАЛНА УРЕМИЈА настаје услед: Дехидратације Високопротеинске исхране Гладовања – разградњом мишићних протеина

РЕНАЛНА – услед различитих обољења бубрега

ПОСТРЕНАЛНА – услед стања која ометају нормално отицање урина (бубрежни каменови, увећана простата, тумори мале карлице...)

КРЕАТИН И КРЕАТИНИНКРЕАТИН И КРЕАТИНИН Креатин се налази у свим

ћелијама човека Трипептид: аргинин +

глицин + метионин У бубрезима и панкреасу

од Arg и Gly настаје гуанидино-сирћетна киселина – циркулацијом долази до јетре

У јетри гуанидиноацетат се метилује (Меt) и настаје креатин

Креатин се циркулацијом доставља свим ткивима

КРЕАТИН И КРЕАТИНИНКРЕАТИН И КРЕАТИНИН Највећа концентрација креатина је у

ексцитабилним ткивима (скелетни мишићи, срчани мишић и ЦНС).

Фосфорилише се под дејством ензима креатин-киназе и служи за обнављање ATP-a.

Када изгуби молекул воде прелази у анхидровану форму – креатинин.

Креатинин се у потпуности излучује урином и има улогу у дијагностици филтрационе и секреторне функције бубрега.

НОРМАЛНА КОНЦЕНТРАЦИЈА У ПЛАЗМИ:

М: 53 – 106 μmol/L Ж: 44 – 97 μmol/L

МОКРАЋНА КИСЕЛИНАМОКРАЋНА КИСЕЛИНА

Мокраћна киселина је крајњи деградациони продукт пуринских база аденина и гуанина

АДЕНИН ГУАНИН

=

ХИПЕРУРИКЕМИЈАХИПЕРУРИКЕМИЈАПовећана концентрација мокраћне киселине у плазми – Повећана концентрација мокраћне киселине у плазми –

ХИПЕРУРИКЕМИЈАХИПЕРУРИКЕМИЈА

јавља се у обољењу коштано–везивног ткива – јавља се у обољењу коштано–везивног ткива – ГИХТГИХТ

- Долази до таложења кристала мокраћне киселине у - Долази до таложења кристала мокраћне киселине у синовијалним мембранама и делимично у хрскавицама синовијалним мембранама и делимично у хрскавицама малих зглобова малих зглобова