Aminoasit Metabolizması

Dosyayı isterseniz görüntüleyebilir isterseniz indirebilirsiniz.


GoogleDocs üzerinden indirmek için : İndir –Açılan sayfadan indirebilirsiniz–

Önizleme ;

 

AMİNOASİT METABOLİZMASI
Aminoasitler proteinlerin yapıtaşıdır.
Proteinlerin yıkılımı ile C ve H atomlarından da son ürün olarak CO2 ve H2O oluşurken,
%16 oranında bulunan azot, sadece proteinlere özgü üre ve amonyak gibi atılım ürünlerinin oluşumuna yol açar.
Amino asitler depolanamazlar.
Hem proteinlerin normal turnoveri sırasında oluşan amino asitler, hem de proteinden zengin bir diyet sonrası alınan amino asitler, vücudun protein sentez gereksinimini aşıyorsa oksitlenirler.
Amino asitler okside olurken önce amino gruplarını kaybederler ve kalan karbon iskeletleri α-ketoasitleri oluşturur.
α-ketoasitlerin oksitlenmesiyle karbondioksit ve su oluşur veya daha sıklıkla bu α-ketoasitler glukoneojenezde kullanılırlar.
Ayrılan amino gruplarından ise organizma için toksik bir madde olan amonyak meydana gelir.
Oluşan amonyak daha ileri bir işlemle toksik olmayan üreye dönüştürülerek vücuttan atılır.
Protein Döngüsü
Sağlıklı kişilerde yapım, yıkım hızı birbirine eşittir. Turnover hızı proteinin cinsine göre değişir. Sindirim enzimleri ve plazma proteinleri gibi hücre dışı  alanda görev yapan proteinler çabuk yıkılırken (t ½ = saat, gün), kollajen gibi yapısal proteinler dayanıklıdır (t ½ = ay, yıl).
Kimyasal yapısı okside olmuş olan veya ubikitin (ısıya dirençli küçük protein) ile birleşmiş olan bazı proteinler daha önce yıkılırlar.
Ubikitin yıkılacak proteinleri işaretlemekte kullanılamaktadır.
Ayrıca prolin, glutamat, serin, treonin dizesi (PETS dizesi) bakımından zengin proteinler daha çabuk yıkılırlar.
Besinsel proteinlerin biyolojik değeri:
Diyetsel proteinin biyolojik değerinin olabilmesi için, tüm esansiyel aminoasitleri içermesi gerekir. Herhangi bir aminoasit olmadığında protein sentezi sona erer.
Genelde hayvansal proteinler yüksek biyolojik değere sahiptir. Bunun en belirgin istisnası esansiyel aminoasit olan triptofanı içermeyen jelatindir. Jelatinin biyolojik değeri yoktur. Bitkisel proteinler ise düşük biyolojik değere sahiptir.
PROTEİNLERİN SİNDİRİMİ
Besinlerle alınan proteinlerin sindirimi için gerekli olan enzimler mide, pankreas ve ince barsaktan salgılanır ve sindirim midede başlar ince barsakta sonlanır.
Polipeptid zincirinin her iki ucundaki ilk peptid bağını hidroliz eden proteazlara “ekzopeptidazlar ”, iç kısımlardaki peptid bağlarına etkili olan proteazlara ise “endopeptidazlar ” denir.
Ekzopeptidazlar da etkili oldukları uca göre aminopeptidaz (duodenumdan salgılanır) ve ya karboksipeptidaz (pankreastan salgılanır) olarak adlandırılır.
Midede;
mukoza hücrelerinden→ gastrin
esas (chief) hücrelerden → pepsinojen
parietal hücrelerden→HCI
          KCI
          intrinsik faktör
          ATPaz
Ayrıca mideden salınan diğer aspartat proteinazlar katepsin D ve katepsin E’dir.
Katepsinler aynı zamanda lizozomlarda da yer alır ve glikoproteinlerin yıkımına katılır.
Rennin bebeklerde sindirimde önemlidir. Rennin Ca+2 varlığında sütün kazeinini parakazeine çevirir ve sonra buna pepsin etki eder.
Diyetle alınan proteinlerin mideye ulaşması ile gastrik mukozadan gastrin hormonunun salınımı uyarılır.
Gastrin, parietal hücrelerden HCl, gastrik glandların chief hücrelerinden pepsinojen salınmasını uyarır.
Pepsinojen, zimojendir ve aktivitesi için kısmen hidroliz edilmesi gerekir.
Bunu HCl asit sağlar.
Pepsin bir endopeptidazdır;
Aromatik amino asitlerin (fenilalanin-tirozin-triptofan) ve dikarboksilik amino asitlerin (glutamat-aspartat) oluşturduğu peptid bağlarını yıkar.
Mide içeriği (oligopeptidler ve aminoasitler) ince barsağa ulaşınca kolesistokinin (pankreozimin) ve sekretin salgılanır.
Kolesistokinin pankreastan; tripsinojen, kimotripsinojen, prokarboksipeptidaz A-B gibi proenzimlerin salınımını uyarır.
Kolesistokinin pH değeri 7,5-8,0 arasında değişen pankreatik sıvının salınımınıda uyarır.
Duodenum ve jejunumdan salgılanan sekretin,
    pankreastan su ve HCO3 salgılanmasını uyarır.
    Bu salgı ana olarak mide asiditesini nötralize eder ve ince barsak enzimlerinin aktivitesini sağlarken, pepsin aktivitesini durdurur.
Karboksiterminalden koparma yapan karboksipeptidaz A-B ve aminoterminalden koparma yapan aminopeptidaz oligopeptidlere etki eder ve serbest aminoasitler oluşturulur.
Tripsin→ lizin ve arginin,
Kimotripsin→ aromatik ve apolar aa’lere,
Elastaz→ glisin ve alanin
Otokataliz ile aktive olan tek bir tripsin molekülü, bütün bu sistemi harekete geçirme yetisine sahiptir.
Pankreas kendini bu proteolitik enzimlerden korumak amacı ile zimojen formda salgılama yapmaktadır.
Ayrıca kendini korumak amacı ile ek olarak pankreatik tripsin inhibitör” denilen bir maddede salgılamaktadır.
Endopeptidazlar: Tripsin, Kimotripsin, Pepsin, Katepsin, Elastaz
Ekzopeptidazlar: Karboksipeptidaz A,B ve aminopeptidaz
Karboksipeptidaz A-B pankreas kaynaklı, Zn taşıyan enzimlerdir. Peptid zincirinin karboksiterminalinden koparma yapar.
Aminopeptidazlar aminoterminalinden koparma yapar ve enterosit kökenlidir.
Diğer enterosit kökenli ekzopeptidaz prolidazdır. Proline bağlı terminal peptid bağını koparır.
Aminopeptidazlar, dipeptidazlar, tripeptidazlar ve endopeptidazlar enterosit kökenlidir. 
Bu enzimlerin etsikisiyle serbestleşen aminoasidler ince barsak epitel hücrelerince absorbe edilirler ve villuslardaki kapillerlere geçip karaciğere taşınırlar.
Amino asitler en fazla jejunumdan olmak üzere ince barsağın tamamından aktif transport ile emilir (lümenden barsak hücresine).
Emilen amino asitlerin bir çoğu glukoz gibi Na+ bağımlı taşıyıcı mekanizmaları kullanırlar.
Aminoasidlerin hücre içine taşınması aktif transportla olmaktadır.
Çünkü aminoasidlerin hücre içi konsantrasyonu hücre dışı konsantrasyonundan yüksektir. Bazı kısa di- ve tripeptidler de direkt olarak emilebilmektedir. Farklı aminoasidler için 7 ayrı transport mekanizması bilinmektedir:
Nötral aminoasidler (kısa polar yan zincirli): alanin, serin, treonin
Nötral aminoasidler (aromatik veya hidrofobik yan zincirli): Fenilalanin, trozin, metionin, val, lösin, izolösin
İminoasidler: Prolin, hidroksiprolin
b-aminoasidler: b-alanin, taurin
Bazik aminoasidler ve sistin (lizin, arjinin, sistin)
Asidik aminoasidler: Aspartik asid, glutamik asid
Di- ve tripeptidler
L-aminoasidlerin transportu konsantrasyon gradiyentine karşı olarak gerçekleştirilen aktif bir prosesdir  ve Na’a bağlı kotransport sistemi ile gerçekleştirilir.
Aminoasidlerin transportunun kalıtımsal defektleri gastrointestinal sistem ve renal tübüllerde epitelial hücreleri etkilemektedir. Hartnup hastalığında nötral aminoasidlerin transportu, sistinüride ise ornitin ve sistin aminoasidlerinin transportu etkilenmiştir.
Sistinozis RES, Kİ, böbrek ve gözde lizozomal sistin içeriğinin arttığı intrasellüler transport defektidir.
g-GLUTAMİL SİKLUSU
Aminoasidlerin hücreye girişlerinin açıklanmasında gglutamil siklusu kullanılmaktadır.
Bu siklusda 6 enzim (1 adet membrana bağlı, 5 adet sitozolik), glutatyon (GSH, gglutamilsisteinglisin) ve her aminoasid için 3 ATP gereklidir. Bu siklusda GSH’ın tüketimi gerçekleşmez.
Membrana bağlı olan enzim γ-glutamil transferaz (GGT)’dır ve temel olarak bu enzim sayesinde transport gerçekleştirilir.
AMİNOASİD YIKIMI:
Amino asitler okside olurken önce amino gruplarını kaybederler ve kalan karbon iskeletleri α-ketoasitleri oluşturur.
Amino gruplarının en önemli kaynağı diyetle alınan proteinlerdir. Bir çok aminoasid karaciğerde metabolize edilir. Bu yolla elde edilen amonyağın bir kısmı tekrar bazı biyosentetik reaksiyonlarda kullanılır.
Fazla miktarı ise atılmak üzere üreye çevrilir ve  böbrekler aracılığı ile direkt olarak atılır.
Ekstrahepatik dokularda üretilen amonyak da karaciğere gelerek karaciğerde metabolize edilir.
Azot metabolizmasında glutamat ve glutamin aminoasidleri merkezi bir rol oynar.
Aminoasid yıkımında temel işlem amino gruplarının uzaklaştırılıp yok edilmesidir.
Bu amaçla insanda temel iki sistem kullanılmaktadır:
Direkt deaminasyon
Transdeaminasyon/transaminasyon
Aminoasidlerin amino gruplarını yok edilmesinde vücutta temel kullanılan sistem transdeaminasyondur.
Direk deaminasyon yöntemleri çok fazla kullanılan yöntemler değildir.
Direkt deaminasyon sistemleri
Bir amino asitin, amino grubunun amonyak olarak ayrılması sonucunda α-ketoasite dönüşmesi deanimasyon olarak adlandırılır.
Başlıca karaciğer ve böbrekte deaminasyon gerçekleşir.
Enzim olarak L-amino asit oksidaz içeren deaminasyon tepkimeleri, koenzim olarak FAD ve FMN kullanırlar ve oksijen bulunan ortamda oksidasyon gerçekleştirirler.
Bu olay oksidatif ve nonoksidatif olabilir.
Serin ve treonin gibi hidroksil grubu içeren amino asitlerde koenzim olarak piridoksal fosfat içeren ve KC’de bulunan serin dehidrataz ve treonin dehidrataz  enzimleri ile deamine olurlar.
Oksidatif (örnek glisin oksidaz) ve nonoksidatif deaminasyonu (örnek serin, treonin dehidrataz) içeren direk aminsizleştirme reaksiyonları seyrektir.
Aminoasidlerin amino gruplarının uzaklaştırılmasında esas yol transaminasyondur.
Transdeaminasyon sistemi:
Transdeaminasyon sistemi iki temel reaksiyondan oluşmaktadır:
Transaminasyon
Deaminasyon
Karaciğerde bu sistem sitozolde gerçekleşen transaminasyon ve mitokondride gerçekleşen deaminasyonu içerir.
  1. TRANSAMİNASYON:
  Karaciğere ulaşan L-aminoasidlerin katabolizmasında 1. Basamak aminoasidlerden amino grubunun aminotransferaz veya transaminaz olarak adlandırılan enzimlerle uzaklaştırılmasıdır.
   Transaminazlar (aminotransferaz) insan organizmasında yaygın olarak dağılmışlardır ve özellikle kalp kası, karaciğer, iskelet kası ve böbrekte aktiftirler.
 aKetoglutarat / L-glutamat çifti tüm transaminasyon reaksiyonlarında amino grup alıcı / verici çiftini oluşturur.
Bu transaminasyon reaksiyonunda a-amino grubu a-ketoglutaratın a-C atomuna aktarılır ve a-ketoasit ve L-glutamat  oluşur. Glutamat da biyosentetik reaksiyonlarda amino grubu vericisi olarak rol oynar.
Tüm aminoasidlerin amino grupları bu reaksiyon sayesinde aketoglutaratta toplanıp glutamat oluşmaktadır.
aketoglutaratın aa metabolizmasındaki tek rolü aa’lerden amino grubu alarak glutamat haline geçmektir.
Lizin, treonin, prolin ve hidroksiprolin aminoasidleri hariç tüm aminoasidler transaminasyona uğrar.
Serin ve treonin aminoasidleri serin dehidrataz ve treonin dehidrataz enzimleri ile direkt olarak deamine edilmektedir.
Hücreler çeşitli aminotransferaz enzimleri içermektedir:
En önemli iki tanesi (AST) aspartat transaminaz ve alanin transaminaz (ALT)’dır.
Tüm aminotransferazlar prostetik grup olarak piridoksal fosfata (PP) bağlıdır.
ALT; Glutamat pirüvat transaminaz da denir (SGPT).
Bir çok dokuda yer alır. Ancak en yoğun olduğu doku KC’dir.
Alanin amino grubunu a-KG’a aktarır. Sonuçta pirüvat ve glutamat oluşur.
AST,Glutamat oksaloasetat transaminazda (SGOT) denir.
Bu enzimin katalizlediği reaksiyon diğer aminotransferazlardan farklı olarak, glutamat oluşum yönünde değil, aspartat oluşum yönünde işler.
AST aminoasid katabolizması sırasında amino gruplarını glutamattan oksaloasetata transfer eder ve oluşan aspartat bir azot kaynağı olarak üre döngüsüne girer.
Üre molekülünün 2 tane azotu vardır.
Bunlardan biri serbest amonyaktan diğeri aspartattan sağlanmaktadır.
Bu nedenle AST reaksiyonu aminoasid katabolizmasında daha çok aspartat oluşum yönünde çalışmaktadır.
  1. DEAMİNASYON
  Aminoasidlerin çoğunun a-amino grubu aketoglutarat ile transaminasyona girerek glutamatta toplanır.
  Hepatositte glutamat sitozolden mitokondriye glutamat taşıyıcıları ile taşınır ve mitokondride glutamat dehidrogenaz ile oksidatif deaminasyona uğrar ve   a-ketoglutarat ve amonyak (amonyum iyonları) oluşur.
Böylece çeşitli amino asitlerden glutamata taşınan amino grupları daha sonra KCde glutamat dehidrojenaz enzimi (GDH) sayesinde serbest amonyak haline geçmektedir.
GDH enziminin karaciğerdeki etkinliği;
yüksek enerji durumunda (ATP; GTP ve NADH yüksek ise) inhibe,
düşük enerji durumunda (ADP yüksek ise) aktive edilir.
  Aminotransferaz ve glutamat dehidrogenazın etkisi transdeaminasyon olarak adlandırılır. Çok az bir aminoasid transdeaminasyonu atlar ve direkt olarak oksidatif deaminasyona uğrar.
  Glutamatın deaminasyonu ile oluşan a-ketoglutaratda TCA’da glukoz sentezinde kullanılır.
  Hem NAD hem de NADP’yi koenzim olarak kullanabilen nadir enzimlerdendir.
Allosterik bir enzimdir.
Reaksiyonun yönü glutamat, a-ketoglutarat ve NH3 konsantrasyonuna ve okside redükte koenzim oranlarına bağlıdır. Örneğin proteinli diyet sonrası enzim yönü aminoasid yıkımı yönüdür.
Hücre içi alanda GDP ve ADP yüksek yani enerji düzeyi düşük ise glutamat dehidrogenaz ile aminoasid yıkımı artar ve elde edilen aketoglutarat TCA için substrat olarak kullanılır.
Karaciğer:
Aminoasid katabolizmasında major rol oynayan organdır. Lösin, izolösin ve valin hariç tüm aminoasidlerin katabolizmasına katılır.
Ayrıca nonesansiyel aminoasidlerin uygun karbon zincirlerinden de sentezinden sorumludur.
Gastrointestinal sistemde ve diğer dokularda çeşitli deaminasyon reaksiyonları ile oluşan amonyak karaciğerde üreye çevrilip detoksifiye edilir ve idrarla atılır.
Üre siklusu reaksiyonları da sadece karaciğer mitokondrilerinde gerçekleşmektedir.
İskelet kası:
  * Vücutta en fazla yer kaplayan dokulardan biridir ve nonhepatik aminoasid katabolizmasının önemli bir kısmını gerçekleştirir.
  * Kas doku, dolaşımdan aminoasidleri spesifik proteinlerinin sentezi için alır ve alanin, aspartat, glutamat ve dallı zincirli aa’lerin katabolizmasına katılır. Nitrojen oluşturan a-aa’lerin %50 sini alanin ve glutamin oluşturur.
Ince barsak
Ince barsak mukoza hücreleri diyet kaynaklı glutamin, glutamat, asparajin ve aspartatı CO2 ve H2O’ya kadar yıkabilir veya laktat, alanin, sitrüllin ve NH3’e çevirebilir. Bu bileşikler ve metabolize olmayan diyet aminoasidleri daha ileri metabolizma için kan yolu ile KC’e taşınırlar.
Böbrekler:
Serin ve küçük fakat önemli miktarda alanini dolaşıma salarlar ve dolaşımdan glutamin, prolin ve glisini alırlar.
Aminoasidler renal glomerülden filtre edilirler ve renal tübülüslerde tekrar reabsorbe edilirler.
Glutamin böbrek tübülüs mitokondrilerinde glutaminaz ve glutamat dehidrogenaz enzimleri ile iki mol amonyak sağlar.
Glutaminin karbon iskeleti de böbreklerin kapasitesi ile orantılı olarak glukoneogenezde kullanılır.
Beyin:
  Önemli miktarda valin alır ve büyük olasılıkla dallı-zincirli aa’lerin major yıkılım yeridir.
   Glutamat, aspartat ve glisin nörotransmitterdir.
   Glutamat GABA’nın, tirozin dopamin, norepinefrin ve epinefrinin, triptofanda seratoninin öncülleridir.
  Nörotransmitterlerin yıkımı ile oluşan amonyak, glutamin halinde beyinden uzaklaştırılır.
Amonyak kaynakları:
Aminoasidler: Bir çok dokuda, özellikle de karaciğerde aminotransferaz ve glutamat dehidrogenaz reaksiyonları ile aminoasidlerden NH3 meydana getirir.
Glutamin: Böbrekler renal glutaminaz etkisi ile glutaminden NH3 oluşturur. Bu amonyağın çoğu idrardan serbest amonyak olarak atılır. Bu mekanizma vücudun asit baz dengesinin devamı içinde önemlidir.
Barsak mukoza hücreleri glutamini hem kandan hem de diyet proteinlerinin sindirimiyle elde eder. Amonyak aynı zamanda glutaminin intestinal glutaminazla sindirimi ile de oluşur.
Barsak bakterileri: Amonyak barsak lümenindeki ürenin bakteriyel yıkımı ile elde edilir. Portal vene geçen amonyak karaciğerce tutulup üreye çevrilir.
Aminler: Besinlerden veya hormon ve nörotransmitterler gibi monoaminlerden elde edilen aminler, MAO ile amonyağa çevrilir.
Pürin ve pirimidinler: Pürin ve pirimidin katabolizmasında halkalardaki amin grupları amonyak olarak serbestleşir.
Yüksek amonyağın oluşturduğu toksisite iki reaksiyona bağlıdır:
Hiperamonyemi:
Tremor, konuşmanın peltekleşmesi ve bulanık görme gibi semptomları vardır.
Kazanılmış: Alkolizm, hepatit ve bilier obstrüksiyon sonucu oluşmuş siroz karaciğer çevresinde kollaterallere yol açar. Portal kan şantlar aracılığı ile karaciğere uğramadan sistemik dolaşıma katılır ve kan amonyak konsantrasyonları artar.
Herediter: Üre siklusu enzim eksiklikleri ile oluşur. Yaşamın ilk haftasında hiperamonyemi oluşur. Mental retardasyon kaçınılmazdır.
Aminoasitlerin karbon iskeletlerinin uzaklaştırılması:
Aminoasidlerin katabolik yolları normalde insan enerji gereksiniminin %10-15’ini sağlamaktadır. Bu yollar glikoliz ve yağ asidi oksidasyonu sırasında aktif değildir.
Yaklaşık olarak 20 katabolik yol vardır, fakat hepsi TCA’ya katılan 5 ürünü oluşturur. Karbon iskeletleri glukoneogenez ve ketogenezde kullanılır veya tamamen CO2 ve H2O’ya kadar parçalanır.
  
Enzim kofaktörleri:
Transaminasyon reaksiyonlarında piridoksal fosfat koenzim olarak gereklidir.
Aminoasid katabolizmasında diğer önemli reaksiyon grubu 1 C’lu grupların transferidir. Bu reaksiyonlarda da biotin, THF ve S-adenozilmetionin koenzim olarak kullanılır.
C5 ailesi birçok aa glutamat üzerinden aKG’a çevrilir.
Glutamin glutamata glutaminaz ile çevrilir.
Histidinin glutamata çevriminde ara ürün olarak Figlu (N-formiminoglutamat) oluşur. Figlu formimino grubunu THF’a aktararak glutamata çevrilir. Eğer folat eksikliği varsa histidin yıkımında figlu birikimi ortaya çıkar ve idrarla atılır. Folat eksikliğinin saptanmasında kullanılmaktadır.
Yüksek serum folat düzeyleri ve yüksek figlu atılımıda beraber görülebilir.
Vitamin B12 eksikliğinde THF oluşturulamaz ve figlu’dan formimino grubu transferi gerçekleştirilemez.
Arjinin yıkımı sırasında oluşan ornitin spermidin ve spermin sentezinde kullanlır.
Treonin, glisin, serin, sistin, sistein ve alanin pirüvata döner: Alanin direkt olarak pirüvata çevrilir:
Süksinil KoA çeşitli nonpolar aa’lerin metabolizmaya katılma noktasıdır:
Pirüvat oluşturan aminoasitlerin tümü     ( alanin, sistein, sistin, glisin, hidroksiprolin, serin ve treonin) pirüvat dehidrogenazla asetil KoA’ya çevrilir.

Bir Cevap Yazın