protein metabolizması di 2008-2009
TRANSCRIPT
Aminoasit ve Proteinlerin Yapımı ve Yıkımı
Dr. Akın YeşilkayaDönem I
2007-2008 Eğitim Dönemi
Öğrenim Hedefleri Aminoasit metabolizmasının
gözden geçirilmesi Aminoasitlerin yıkımı
Amino grubunun uzaklaştırılması Üre döngüsü
Aminoasitlerin sentezitartışılacaktır.
Amaç Aminoasit yıkımı
Amonyak metabolizması Üre döngüsü Karbon iskeletinin yıkımı
Önemli bazı aminoasitlerin yıkımı
Aminoasitlerin biyosentezi Essansiyel ve Nonessansiyel
aminoasitlerin sentezi
Kaynaklar: Renkli Biyokimya Atlası; J.
Koolman, KH Röhm, Nobel Kitabevi Harper’ın Biyokimyası (Harper’s
Biochemistry) Biochemistry, L. Stryer Biochemistry, Lehninger
C O H N
Temel Atomlar
Nitrojen (Azot) Aminoasit Nükleotid Kreatinin Porfirinler Bazı hormonlar Koenzimler Nörotransmitterl
er
Nonproteinik nitrojen bileşikler
(NPN)
Azot DöngüsüAtm osferik
N 2
Nitro jen fikse ed ic ibakteri
Am onyak
Nitratlar, n itrit ler
Bitkiler
Am inoasitler
Hay v an lar
D en itrifiy e ed ic ibakteriler
N itrifiy e ed ic ibakteriler
Üreotelik Canlı
Azot döngüsü
Amonyak
NH4+
N2
NitratNO3
-
NitritNO2
-
Aminoasitler Nükleotidler,
Amino şekerler,
Koenzimler,Porfirin
bileşikler
Mikroorganizma ve hayvanlar
tarafından degradasyon
Bitki ve mikroorganizma
da sentez
Nitrifikasyontoprak bakterileri(Örn. Nitrobacter)
Bazı anaerobik bakteriler ve bir
çok bitki tarafından redüksiyon
Nitrifikasyontoprak bakterileri
(Örn. Nitrosomonas)
DenitrifikasyonNitrojen
fiksasyonu
(Örn. Klebsiella,
Azotobacter, Rhizobium)
Lehninger Principle of Biochemistry, 2000
Lehninger Principle of Biochemistry, 2000
Rhizobium
Bezelye kök nodül kesiti
Simbiyotik nitrojen fikse edici bakteri (bakteroid)
Peribakteroid membran
H C COO-
NH3+
CH
CH3 CH3
H C COO-
NH3+
CH2
CH
CH3CH3
H C COO-
NH3+
CH
CH3 CH3
CH3
H C COO-
NH3+
H
H C COO-
NH3+
CH3
H C COO-
NH3+
CH2
OH
H C COO-
NH3+
CHOH
CH3
H C COO-
NH3+
CH2
SH
H C COO-
NH3+
CH2
CH2 S CH3
H C COO-
NH3+
CH2
CO O-
H C COO-
NH3+
CH2
C
O O-
CH2
H C COO-
NH3+
CH2
C
O NH2
H C COO-
NH3+
CH2
C
O NH2
CH2
H C COO-
NH3+
CH2
CH2
CH2
NH
C NH2+
NH2
H C COO-
NH3+
CH2
CH2
CH2
CH2
NH3+
NH N
CH2
CH
COO-
NH3+
CH2
CH
COO-
NH3+
CH2
CH
COO-
NH3+
OH
COO-
NH3+NH
CH2
CH
NH2
+ COO-
Glisin Alanin Valin Lösin Ýzolösin
Serin Treonin Sistein Metiyonin
Aspartat Glutamat Asparagin Glutamin
Arginin Lizin
Histidin Fenilalanin Tirozin
Triptofan
Prolin
20 Temel Aminoasit
CH CO
O
R
NH3
+
Vücüt Proteinleri
Aminoasitler
Diyet Proteinleri
GlikolizKrebs Döngüsü
CO2
Glukoz Ketonlar
NH3Üre
Aminoasitlerin Katabolizması Amino grubunun
uzaklaştırılması Karbon iskeletinin
metabolik ara ürünlere dönüştürülmesi
CH
CO
O
R
NH3
+
Vü c ü t P r o te in ler i
A m in o a s itle r
D iy et P r o te in ler i
G lik o lizKr eb s D ö n g ü s ü
C O 2
G lu k o z Keto n lar
N H 3Ü r e
Aminoasit Katabolizması
Amino grubunun uzaklaştırlması
• Transaminasyon• Deaminasyon (Oksidatif) • Amonyağın taşınması • Üre döngüsü reaksiyonları
Aminoasit Katabolizması
5-7 g/gün aminoasit nitrojeni
atılır.
-Aminoasit
-Ketoglutarat Glutamat
-Ketoglutarat NH3
CO2
ÜreÜre döngüsü
Oksidatif DeaminasyonTransaminasyon
Transaminasyon
Alanin(-Aminoasit)
Piruvat(-Ketoasit)
Glutamat(-Aminoasit)
-Ketoglutarat(-ketoasit)
B6
Lizin, treonin, prolin ve hidroksiprolin transaminasyona uğrayamaz.
C
C
CH2
CH2
C
NH2
O
OO
O
H
Glutamat
Üre
Glutamat Dehidrojenaz
C
C
CH2
CH2
C
O
O
OO
O
-Ketoglutarat
NAD(P)+ NAD(P)H + H+
- GTP veya ATP+GDP veya ADP
Oksidatif Deaminasyon: Glutamat Dehidrojenaz
mNH3
Mitokondriyal
Amonyağın kaynakları
Dokular Barsak bakterileri Diyetsel protein GİS’de bulunan üre
Amonyak Taşınması
CH2
CNH2
CH2
CHNH3
+
C
O
O
O
CH2
CO
CH2
CHNH3
+
C
O
O
O
NH4
+H2O
Glutamin Sentetaz
GlutaminGlutamat
MgATP MgADP + Pi
Amonyak Taşınması
CH2
CNH2
CH2
CHNH3
+
C
O
O
O
CH2
CO
CH2
CHNH3
+
C
O
O
O
NH4
+H2O
Glutaminaz
Glutamin Glutamat
Amonyak Taşınması
NH4
+
NH4+ + MgATP MgADP + Pi
Glutamin
H2O
Glutaminaz
Glutamin sentetaz
Glutamat
Aminoasit
Transaminasyon-Ketoasit
-Ketoasit
Amonyak Taşınması Ekstrahepatik dokularda amonyak
uzaklaştırılması glutamin ile olmaktadır.
Karaciğere taşınan glutamin burada üreye çevrilerek dışa atılır.
Kaslarda oluşan amonyum iyonları alanin üzerinden karaciğere taşınır.
Glukoz-Alanin Döngüsü
G lu k o z
P ir u v a t
Alan in
N H 3
Am in o as it
T r an s am in as y o n
G lu k o z
P ir u v a t
Alan in
NH 3
Ü re
K a ra c iğ e r
K a s
G lu k o z
Alan in
K A N
T r an s am in as y o n
Üre
Ortalama günde 10-25 g üre sentezlenir.
Sentezlenen ürenin % 95’i böbrekler, % 5’i feçes ile dışarı atılır.
Üre karaciğer tarafından sentezlenir, kana verilir ve böbrekler ile atılır.
Üre Döngüsü 1. Reaksiyon
NH2 C O P O
O
O
O
CO2 + NH4+
Karbamil fosfat
2 Mg ATP
2 Mg ADP + Pi
Karbamil fosfatsentetaz I
Mitokondriyal
2. ReaksiyonNH2 C O P O
O
O
O
CH2 NH3
+
CH2
CH2
C NH3
+
CO O
H
CH2 NH2
+
CH2
CH2
C NH3
+
CO O
C
NH2
O
H
Pi Ornitintranskarbomilaz
L-Ornitin
L-Sitrulin
Karbamil fosfat
Mitokondriyal
CH2 NH2
+
CH2
CH2
C NH3
+
CO O
C
NH2
O
H
CH2 NH
CH2
CH2
C NH3
+
CO O
C
NH
H
NH
CH
C
O
O
CH2
C
O
O
CH
C
O
O
CH2
C
O
O
NH3
+ MgATP
AMP + MgPPi
L-Aspartat Arjininosüksinat
Arjininosüksinik asitsentetaz
L-Sitrulin Sitoplazmik
3. Reaksiyon
4. Reaksiyon
CH2 NH
CH2
CH2
C NH3
+
CO O
C
NH
H
NH
CH
C
O
O
CH2
C
O
O
CH2 NH
CH2
CH2
C NH3
+
CO O
C
NH
H
NH2
CH
C
O
O
CH
C
O
O
Arjininosüksinat
Fumerat
Arjininosüksinaz
L-Arjinin
Sitoplazmik
5. Reaksiyon
CH2 NH3
+
CH2
CH2
C NH3
+
CO O
HCH2 NH
CH2
CH2
C NH3
+
CO O
C
NH
H
NH2
C
NH2
NH2
O
H2OÜRE
Arjinaz
L-Arjinin
L-Ornitin
Sitoplazmik
NH2 C O P O
O
O
OC
NH2
NH2
O
CO2 + NH4
H2O
ÜRE
Pi
Ornitintranskarbomilaz
MgATP
AMP + MgPPi
L-Aspartat
Arjininosüksinat
FumeratArjininosüksinik asitsentetaz
Arjininosüksinaz
Arjinaz
L-Arjinin
L-Ornitin
L-Sitrulin
Karbamil fosfat
2 Mg ATP
2 Mg ADP + Pi
Karbamil fosfatSentetaz I
MİTOKONDRİ
SİTOZOL
Üre Döngüsnün Kontrolü N-Asetil Glutamat, allosterik olarak
Karbomil fosfat sentetaz I’i aktive eder.
Yemek sonrası glutamat ve dolayısıyla N-asetil glutamat miktarı artacaktır
Asetil CoA + Glutamat N-Asetil-glutamat
Arjininosüksinat
Arjinin
Üre
Ornitin Sitrülin
CO2
Fumarat
Aspartat
NH4++
MalatTCA
döngüsü
Üredöngüsü Sitrülin
Ornitin
Okzaloasetat
OkzaloasetatAspartat
Sitrat
Asetil CoA
Fumarat
Malat
Glutamat
Mitokondri
Sitoplazma
Piruvat
Aspartat-Arjininosüksinik asitDöngüsü
Diyet Proteinleri
Aminoasitler İntrasellüler proteinler
NH4+ Karbon iskeleti
-Ketoasitler
CO2 + H2O +
ATPOkzaloasetat
Arjininosüksinat
Arjinin
Üre
Ornitin
Sitrülin
CO2
Amin grubu içerenbileşiklerin sentezi;katekolaminler, hem,poliaminler, porfirinlervs. (Nonproteiniknitrojen bileşikleri)
Fumerat
Aspartat
NH4++
Malat
TCAdöngüsü
Üredöngüsü
Aspartat-Arjininosüksinik asitDöngüsü
D iy e t Pro te in le ri
A m in o a s it le r
Piru v a t
G lu k o z
L a k ta t
Trig lis e rid
K o le s te ro l
A s e t il C o AD o k u Pro te in i
Ü re
H + + e -
C O 2
A TP
A m in o a s ith a v u zu
K e to n C is im le ri
K re bsD ö n g ü s ü
Ele k tro nTra n s po rt
Zin ciri
A TP
-Ketoglutarat
Süksinil CoA
Fumarat
Okzaloasetat
Sitrat
Asetil CoA
Glutamat
Aspartat
Piruvat
Sitrik AsitDöngüsü(TCA)
Glukoz
Malat
Fosfoenol piruvat
Okzaloasetat
Malat
Aminoasitlerin Metabolizmanın Amfibolik Ara Maddelerine Çevrilişi Okzaloasetat oluşturanlar -Ketoglutarat oluşturanlar Piruvat oluşturanlar Fumarat oluşturanlar Asetil CoA oluşturanlar Süksinil CoA oluşturanlar
-Ketoglutarat
Süksinil CoA
Fumarat
Okzaloasetat
Sitrat
Asetil CoA
Glutamat
Aspartat
Piruvat
Sitrik AsitDöngüsü
(TCA)
Glukoz
Malat
Fosfoenol piruvat
Okzaloasetat
Malat
Aminoasitlerin Metabolizmanın Amfibolik Ara Maddelerine Çevrilişi
Glikojenik aminoasitler Ketojenik aminoasitler Glikoketojenik aminoasitler
Glikojenik Aminoasitler
Piruvat (3C) oluşturanlar
Fumarat (4C) oluşturanlar
Süksinil CoA (4C) oluşturanlar
Okzaloasetat (4C) oluşturanlar
-Ketoglutarat (5C) oluşturanlar
GlisinAlaninSerinSisteinTriptofanTreonin
FenilalaninTirozin
ValinİzolösinMetiyonin
AsparajinAspartat
GlutamatGlutaminProlinArjininHistidin
Ketojenik Aminoasitler
Asetil CoA (2C) oluşturanlarİzolösinFenilalaninTirozinTriptofanLizin Lözin
Piruvat oluşturan aminoasitler Potansiyel Ketojeniktir
İzolösin, Fenilalanin, Tirozin ve Triptofana dönüşen
aminoasitler glikoketojenikdir.
-Ketoglutarat
Süksinil CoA
Fumarat
Okzaloasetat
SitratAsetil CoA
Glutamat
Aspartat
Piruvat
Sitrik AsitDöngüsü
(TCA)
Aminoasitlerin Metabolizmanın Amfibolik Ara Maddelerine Çevrilişi
Okzaloasetat oluşturanlar Asparajin Aspartat
-Ketoglutarat
Süksinil CoA
Fumarat
Okzaloasetat
SitratAsetil CoA
Glutamat
Aspartat
Piruvat
Sitrik AsitDöngüsü
(TCA)
Okzaloasetat oluşturan aminoasitler
CONH2
CH2
CH
C
NH2
O OH
COOH
CH2
CH
C
NH2
O OH
COOH
CH2
C
C
O
O OH
NH3H2O -KG Glutamat
Asparajinaz Transaminaz
L-Asparajin L-Aspartat Okzaloasetat
-Ketoglutarat oluşturan aminoasitler
Glutamat
Glutamin
Prolin
Arjinin
Histidin
-Ketoglutarat
Süksinil CoA
Fumarat
Okzaloasetat
SitratAsetil CoA
Glutamat
Aspartat
Piruvat
Sitrik AsitDöngüsü
(TCA)
CH2
CNH2
CH2
CHNH3
+
C
O
O
O
CH2
CO
CH2
CHNH3
+
C
O
O
O
NH4
+CH2
CO
CH2
CO
C
O
O
O
H2O
Glutaminaz
Glutamin Glutamat -Ketoglutarat
Piruvat
Transaminaz
Alanin
-Ketoglutarat oluşturan aminoasitler
Glutamat ve glutamin, asparajin ve aspartat gibi katabolize edilir.
-Ketoglutarat oluşturan aminoasitler
Prolin Su ilavesi ile glutamat -semialdehit
denilen bir dihidroprolin’e okside olur. Bu da glutamata okside olduktan
sonra -ketoglutaratta transamine olur.
Prolin
Prolinoksidaz
NAD+
NADH + H+
Pirolin5-karboksilat
Nonenzimik
H2O
L-Glutamat semialdehit
Glutamat
Piruvat
Alanin
-Ketoglutarat
Glutamat semialdehitdehidrojenaz
NAD+
NADH + H+
Transaminaz
-Ketoglutarat oluşturan aminoasitler
Arjinin Arjinin önce 2 azot atomunu
kaybetmesi gerekir. İlk önce guanidino grubunu kaybeder
ve ornitin meydana gelir. Ornitin de transamine olarak, prolinde
olduğu gibi glutamat -semialdehit oluşturur.
-Ketoglutarat oluşturan aminoasitler
H C COO-
NH3
+
CH2
CH2
CH2
NH
C NH2
+
NH2
H C COO-
NH3
+
CH2
CH2
CH2
NH3
+
C NH2
NH2
O
H C COO-
NH3
+
CH2
CH2
CH
OOH2
-Ketoglutarat Glutamat
Transaminaz
Üre
Arjinaz
Arjinin Ornitin Glutamat--semialdehit
NH4
+
Prolin
Prolinoksidaz
NAD+
NADH + H+
Pirolin5-karboksilat
Nonenzimik
H2O
L-Glutamat semialdehit
Glutamat
Piruvat
Alanin
-Ketoglutarat
Glutamat semialdehitdehidrojenaz
TransaminazOrnitin
Arjinaz
Arjinin
Üre
NAD+
NADH + H+
-KetoglutaratGlutamat
H2O
Transaminaz
GlutaminGlutaminaz
-Ketoglutarat oluşturan aminoasitler
NH+
NH
CH
2
CH
NH2
C
O
O
NH4
+
NH2
+NH
CH
CH
C
O
OO
C
NH2
CH C
H
CH
C
O
OO
O
HistidinN5-formiminoglutamat
(Figlu)
THF
Glutamat formiminotransferaz
L-Glutamat
N5-FormiminoTHF
PiruvatAlanin
-KetoglutaratTransaminaz
Piruvat Oluşturan Aminoasitler
Glisin Alanin Serin Sistein Triptofan Treonin
NH3
Treonin
Glisin
Serin
Piruvat
Asetil-CoA
L-Alanin
Sistein
Sistin
CO2
Piruvat Oluşturan Aminoasitler
Alanin ve Serin Alanin için transaminasyon
reaksiyonu gerekir. Serin için ise Serin dehidrataz
reaksiyonu kullanılır. Reaksiyon 2 basamaktan oluşur.
Büyük ihtimal ile bir iminoasit ara ürün olarak oluşabilir. Koenzim olarak piridoksal fosfata gereksinim vardır.
Piruvat Oluşturan Aminoasitler
Alanin ve Serin
Alanin Piruvat
-KG Glu
Transaminaz
NH3CH2
CH NH2
CO OH
OH
CH3
C
CO OH
OH2O
spontan
H2O
SerinDehidrataz
L-Serin Piruvat
Piruvat Oluşturan Aminoasitler
Sistein ve Sistin Sistin bir NADH’a bağımlı oksidoredüktaz
tarafından sisteine dönüştürülür.
CH
C
CH2
SH
NH3
+O
O
CH
C
CH2
S
NH3
+O
O
S
CH2
CH
C
O
ONH3
+
Sistein
NADH + H+ NAD+
Sistein redüktaz2
Sistin
Sistein
Transaminasyon H2S kaybı
Farklı basamaklarda meydana gelebilir.
NH3
CH2 SH
C O
CO OH
CH3
C O
CO OH
CH2 SO2H
CH NH2
CO OH
CH2 SO2H
C O
CO OH
CH2
C NH2
CO OH
CH3
C NH
CO OH
Sistein
Transaminaz
Tiolpiruvat(Merkaptopiruvat)
Transsülfüraz
Piruvat
-Ketoasit
-Aminoasit
L-Sisteinsülfonik asit
-Sülfinilpiruvat
Desülfinaz
(spontan)
Sistein Desülfhidraz
H2S
H2O
H2S
-KA
-AA
Transaminaz
NH3
CH3C OC
O OH
Sistein
Transaminaz
Piruvat
-Ketoasit
-Aminoasit
H2S
H2OH2S
-KA
-AA
Transaminaz
H2S
Piruvat Oluşturan Aminoasitler
Treonin ve Glisin Glisinin her iki karbon atomu, fakat treonin sadece
- ve karboksil atomları piruvat oluşturabilir. Treonin - ve - karbon atomları, doğrudan
doğruya asetil-CoA’ya çevrilebilen asetaldehit meydana getirir.
Karboksil ve - karbonları ise glisine sonra serin’e ve piruvat’a dönüşür. Yalnız glisin katabolizması için en önemli yıkım yolu glisin sentetaz kompleksi ile glisin’in CO2, NH4
+ ve 5,10-metilentetrahidrofolat şeklinde parçalanmasıdır.
CH
CNH3
+
CH OH
CH3
O
O
CH2
CNH3
+ O
OCH O
CH3
C O
CH3
O
C O
CH3
S
CoA
CH
CNH3
+ O
O
CH2
OH
NH4
+
C COO
O
CH3
NH4
+
Treonin
Asetaldehit
Aldehitdehidrojenaz
FAD
FADH2
Asetat
CoA-SH ATP
Mg2+
AMP + PPi
Asetil CoAsentetaz
Asetil CoA
Glisin
Serin hidroksimetilaz
L-Serin
Serin dehidrataz
PLP
Piruvat
Piruvat DehidrojenazCoA-SH
NAD+
NADH + H+
CO2
F5,10-THF
THF
H2O
THF
N5,N10-metilenTHF
+ CO2
NAD+ NADH + H+
Glisin sentaz
Treonin aldolaz
NH3
Treonin
Asetaldehit
Aldehitdehidrojenaz
FAD
FADH2
Asetat
CoA-SH ATP
Mg2+
AMP + PPi
Asetil CoAsentetaz
Asetil CoA
Glisin
Serin hidroksimetilaz
L-Serin
Serin dehidratazPLP
Piruvat
Piruvat Dehidrojenaz
CoA-SHNAD+
NADH + H+CO2
f5,10-THF
THF
H2O
Treonin aldolaz
Asetil CoA oluşturan Aminoasitler
Piruvattan asetil CoA oluştuğu için piruvata dönüşen tüm aminoasitler de bu gruba sokulurlar.
Yalnız bazı aminoasitler piruvat oluşturmadan doğrudan doğruya asetil CoA’ya dönüşürler.
Asetil CoA oluşturan Aminoasitler
İzolösin Fenilalanin Tirozin Triptofan Lizin Lözin
-Ketoglutarat
Süksinil CoA
Fumarat
Okzaloasetat
SitratAsetil CoA
Glutamat
Aspartat
Piruvat
Sitrik AsitDöngüsü
(TCA)
Asetil CoA oluşturan Aminoasitler
Fenilalanin ve Tirozin Fenilalanin’in tirozine dönüşme reaksiyonu geri
dönüşümlü değildir. Bu yüzden tirozin fenilalanine karşı besinsel ihtiyacını karşılayamaz.
Fenilalanin’in tirozine çevrilişi memeli karaciğerinde ve böbrekte bulunan görevli (miks fonksiyonlu) bir oksijenaz olan Fenilalanin hidroksilaz tarafından katalize olur.
Reaksiyon için gerekli olan indirgeyici güç doğrudan NADPH tarafından sağlanır.
Fenilalanin hidroksilaz reaksiyonu
N
N
NCH
CH2
NH
NH2
CH
CH
CH3
OH OHO
N
N
NCH
CH2
NH
NH2
CH
CH
CH3
OH OHOH H
CH
CH
CH
CH
OH
CH2
CH
COO-
NH3
+
CH
CHCH
CH
CH
CH2
CH
COO-
NH3
+
Dihidrobiopterin
Tetrahidrobiopterin Fenilalanin
Tirozin
Fenilalanin hidroksilaz
NADPH + H+
NADP+
Dihidrobiopterinredüktaz
O2
H2O
Tirozin Katabolizması
1. p-Hidroksipiruvat’a transaminasyon2. 3 Karbonlu yan zincirin oksidasyonu ve
homogentizat oluşturan dekarboksilasyonu 3. Homogentizat’ın maleilasetoasetat’a
oksidasyonu,4. Maleilasetoasetatın fumarilasetoasetat
izomerizasyonu,5. Fumarilasetoasetat’ın fumarat ve asetoasetata
hidrolizi.6. Asetoasetat, tiyolitik parçalanmaya uğrayarak
asetat ve asetil CoA oluşur.
CH
CH
CH
CH
OH
CH2
CH
COOH
NH2
CH
CH
CH
CH
OH
CH2
C COOH
O
CH
CH
CH
OHCH2
OH
COOH
CH2
CH2
C
CCH2
O CH2
OH
COOH
O
O
L-Tirozin p-Hidroksifenilpiruvat
Tirozintransaminaz
p-Hidroksifenilpiruvathidroksilaz (oksijenaz)Cu
AskorbatCO2
-KG Glu
Homogentizat
Homogentizatdioksijenaz
Fe2+
O2Maleilasetoasetat
PLP
O2
CH2
CH2
C
CCH2
O CH2
OH
COOH
O
O
COH
O
CH
CH
C CH2
C CH2
COOH
OO
COH
O
CH
CH
C
O
O
CH3 C CH2
COOH
O
CH3
C
O
OCH3
C
O
S CoA
+
Maleilasetoasetatcis-trans izomeraz
Glutatyon
Maleilasetoasetat
Fumarilasetoasetat
Fumerat
Asetoasetat
-KetotiyolazCoA-SH
Asetil CoA Asetat
Fumarilasetoasetathidrolaz
+
H2O
Fenilalanin
Tirozin
p-Hidroksifenilpiruvat
Homogentisat
Maleilasetoasetat
Fumarilasetoasetat
Fumarat Asetoasetat
Fenilalanin hidroksilaz
Tirozin transaminaz (aminotransferaz)
p-Hidroksifenilpiruvat hidroksilaz; (monooksijenaz)
Homogentisat oksidaz (dioksijenaz)
Maleilasetoasetat izomeraz
Hidrolaz
Süksinil CoA oluşturan aminoasitler
-Ketobütirat Propiyonil CoA Metil malonil CoA
Metiyonin İzolösin Valin
Süksinil CoA
- CH3
- CO2
- CO2
- Asetil CoA
- CO2
Metiyonin Aktif metiyonin oluşumu Sülfonyum yapısının ortadan kalkması Metil grubu, alıcı bileşiklere geçmesi Homosisteinin, serin ile kondanse olarak
sistatyonin, bunun da hidrolitik parçalanışı sonucunda homoserin ve sistein oluşması bu reaksiyon, serinden sistein biyosentezi
nedeni ile ayrı bir önem kazanmaktadır. Homoserin sonra -ketobütirat’a dönüşür.
NH
N N
N
NH2
O
OHOH
CH2
S+
CH3
CH2CH2CH
NH3
+
CO O
NH
N N
N
NH2
O
OHOH
CH2
SH
+CH2CH2CH
NH3
+
CO O
SH2
+CH2CH2CH
NH3
+
CO O
S
CH3
CH2CH2CH
NH3
+
CO O
CH3
S-Adenozil metiyonin
ATP Pi + PPi
Alıcı
Alıcı
S-Adenozil L-homosistein
H2O
Adenozin
Homosistein
THF
N5-Metil THF
N5-Metil tetrahidrofolattransferaz
Metiyonin
B12
NH4
+
CH3
CH2
C
O
CoA
CH3
CH
C
O
CoA
CO
OH
CH3
CH
C
O
CoA
CO
OH
CH2
CH2
C
O
CoA
CO
OH
CH3
CH2
C
O
CO
O
Homosistein
Serin
Sistatyonin sentaz
H2O
SistatyoninH2O
Sistein
Sistatyoninaz
L-Homoserin
-KetobütiratCoA-SHCO2
NAD+ NADH + H+
Propiyonil CoA
ATP
ADP + Pi
D-Metilmalonil CoA
CO2
L-Metilmalonil CoA Süksinil CoA
Biotin
B12
PLP
Homoserindeaminaz
Rasemaz İzomeraz (Mutaz)
Lösin, Valin, İzolösin (Dallı aminoasitler)
Katabolizmaları kas, adipoz, böbrek ve beyin dokusunda olur.
Yapısal benzerliklerinden dolayı katabolizmaların başlangıçları aynıdır.
Üç aminoasidin de ilk reaksiyonu bir transaminasyon reaksiyonudur. Muhtemelen hepsinin reaksiyonu aynı transaminaz tarafından katalizlenmektedir.
İkinci reaksiyon, açil CoA tiyoesterlere oksidatif dekarboksilasyonudur.
İnsanlarda da bu kademe 3 aminoasit için aynı oksidatif dekarboksilaz tarafından katalizlenmektedir. Bu enzim -ketoasit dekarboksilaz (Branched-chain -ketoasit dehydrogenase) olup mitokondriyal multienzim kompleksidir.
Akçaağacı şurubu kokusu hastalığı (Maple syrup urine disease) bu enzimin noksanlığı sonucudur.
Üçüncü ortak reaksiyon ise -doymamış açil CoA tiyoesterlere dehidrojenasyon reaksiyonudur.
Bu reaksiyon yağ asidi katabolizmasında görülen düz zincirli açil CoA tiyoesterlerin dehidrojenasyon reaksiyonuna benzer.
Muhtemelen lösin için ayrı, valin ve izolösin için ayrı bir dehidrojenaz bulunmaktadır.
Bu reaksiyonlardan sonra oluşan ürünlerin hepsi kendine ait spesifik mekanizmalarla son ürünlerine kadar parçalanırlar
Lösin’den-metil krotonil CoA -hidroksi -metil glutaril CoA
Valin’den metakrilil CoA süksinil CoA İzolösin’den Tiglil CoA propiyonil CoA ile asetil
CoA
oluşur
Lösin, Valin, İzolösin
TransaminasyonPLP
Bunlara uyan -ketoasitler
Oksidatif dekarboksilasyon
Bunlara uyan Açil CoA tiyoesterleri
Dehidrojenasyon
Bunlara uyana, doymamış açil CoA tiyoesterleri
-Hidroksi -metilglutaril CoA
Süksinil CoA Propiyonil CoA+
Asetil CoA
Lösin Valin İzolösin
CO2
1
2
3
-Ketoglutarat
Süksinil CoA
Fumarat
Okzaloasetat
SitratAsetil CoA
Glutamat
Aspartat
Piruvat
Sitrik AsitDöngüsü
(TCA)
Sistein
Sistatyonin
Serin
-Ketobütirat
Homosistein
Treonin
Serin
Glisin
Fenilalanin
Tirozin
p-Hidroksifenilpiruvat
Homogentizat
Fumarilasetoasetat
Asetoasetat
Alanin
Lösin
İzovaleril CoA
Asetoasetil CoA
Lizin
Triptofan
Glutamin
Figlu
Histidin
Ornitin
Arjinin
Prolin
Metil malonil CoA
Propiyonil CoA
-Ketobütirat
SistatyoninHomosisteinSAHSAM
Metiyonin
İzolösin
İzobütiril CoA
Valin
Metilmalonil Semialdehit
Maleilasetoasetat
Asparajin
Treonin
Serin
Sistein
Aminoasitlerin Biyosentezi
Essansiyel aminoasitler Nonessansiyel aminoasitler
Aminoasitlerin Biyosentezi Besinsel Essansiyel
Valin Lösin İzolösin Treonin Metiyonin Lizin Arjinin Fenilalanin Triptofan Histidin
Besinsel Nonessansiyel
Glisin Alanin Serin Tirozin Sistein Aspartat Glutamat Asparajin Glutamin Prolin Hidroksiprolin
Besinsel Nonessansiyel Aminoasitlerin Biyosentezi amfibolik ara maddelerden
piruvat, asetil CoA, sitrik asit döngüsü ara bileşikleri
diğer aminoasitlerden sentezlenmektedir
Alanin
CH3
C O
COH O
COH O
CH2
CH2
CHNH3
+
COH O
CH3
C H
COH O
NH3
+
COH O
CH2
CH2
C
COH O
O
+ +
Piruvat Glutamat Alanin a-Ketoglutarat
ALT(GPT)
B6
Glutamat
COH O
CH2
CH2
C
COH O
ONH4
+
COH O
CH2
CH2
CH
COH O
NH3
+
-Ketoglutarat
H2O++
Glutamat
Glutamat Dehidrojenaz
NAD(P)H + H+ NAD(P)+
Aspartat
CH2
C O
COH O
CO OH
COH O
CH2
CH2
CHNH3
+
COH O
CH2
C H
COH O
NH3
+
CO OH
COH O
CH2
CH2
C
COH O
O
+ +
Oksaloasetat Glutamat Aspartat -Ketoglutarat
AST(GOT)
B6
Asparajin
CH
CH2
CO O
NH3
+
COH O
CH
CH2
CO NH3
+
NH3
+
COH O
R NH3
+
MgATP MgAMP + PPi
+Asparajin sentetaz
Aspartat Asparajin
Glisin
NH3
+CH2
C O
O
CO2 + NH3
N5, N10 Metilen-THF THF
NADH + H+ NAD+
Glisin Sentaz
CH
C
O
ONH3
+CH2
OH
CH2
C
O
ONH3
+
H4 Folat Metilen H4 Folat
L-Serin Glisin
Serin hidroksimetiltransferaz
Prolin
C NH3
+CH2
CH2
CO O
CO O
H
CH2
CH2
NH2
+CHC
H2C
O
O
Glutamat
L-Glutamat--semialdehit 2-pirolidin-5-karboksilat
L-Prolin
NADH + H+
H2O
H2O
NADH + H+
NAD+
NAD+
N+
C
O
O
Hidroksiprolin
-Ketoglutarat (O) Süksinat
Fe+2
AskorbatO2
- Prolin -(Kollajen içinde)
- Prolin -(Kollajen içinde)
OH
Besinsel essansiyel aminoasitlerden sentezlenenler
Sistein Tirozin Hidroksilizin
A m in o a s it h a v u zu~1 0 0 g
D ok uP rotein i
S e n te z~3 0 0 g /g ü n
Y ık ım~3 0 0 g /g ü n
Ü re (İdra r)~ 3 5 - 5 5 g pro te in/g ün
D iye t P ro te ini0 .8 g /k g /g ün
N o n p ro te in ikn itro je n
bile ş ik le rin ins e n te zi
(pü rin le r ,pirim idin le r ,
n ö ro tra n s m it te rle r )
~3 0 g /g ü n
G lu k o z
G lik o je n v e y a L ipido la ra k de po e dile bilir
Protein Turnover (Dönüşümü)
Miktar Kullanım yeri70 g Sindirim enzimlerin ve barsak
hücrelerin dönüşümü
20 g Plazma proteinlerin sentezi
8 g Hemoglobin sentezi
20 g Beyaz kan hücrelerin sentezi
75-100 g Kas hücrelerin dönüşümü
80-100 g Diğer metabolik sentezler
70 kg ortalama ağırlığındaki bir insanın günlük protein dönüşüm yaklaşık 300 g’dır
Protein Dönüşümü Fonksiyon ve yapısına bağlıdır
Kısa süreli yarıömüre sahip proteinler Sindirim enzimleri Laktat dehidrojenaz RNA polimeraz
Uzun süreli yarıömüre sahip olan proteinler
Kollajen
Hemoglobin 120 gün
Protein Yıkımı
Proteinlerin Yıkımından iki önemli metabolik Yol sorumludur.
1. Übikitin Yolu (Übikitinizasyon)2. Lizozomal Yol
Übikitin YoluUb-E1
Ub-E2
E1+ATP
AMP + PPi
E2
E1
Hedef protein
E2
ATP
Ub-protein
Ub + Peptidler
Ub'nin aktivasyonu
E2'ye transfer
Proteine transfer
26S Proteaz
Yıkım
Ub
Sinyaller-N Ucu kuralı-Pest Kuralı-Konformasyonel değişim
Protein Yıkımı
Amino terminal ucu
Yarı-ömrü
Stabilize edici
Met, Gly, Ala, Ser > 20 saat
Destabilize edici
Phe, Trp, Asp, Arg,Lys, Glu, Gln
<30 dakika
N-Ucu Kuralı
Protein Yıkımı PEST kuralı
[-Pro-Glu-Ser-Thr-] Örnek: cAMP bağımlı protein kinaz
Konformasyonel Değişim
Protein Yıkımı
Lizozomal Yol
A) Endositozis• Ekstraselüler
proteinlerB) Otofaji
• İntraselüler proteinler
• Organeller
Hepinize Geçmiş Olsun.