Метаболизъм на аминокиселини и протеини

Метаболизмът на аминокиселини и протеини обхваща начина, по който хранителните и телесните протеини се обновяват, как двадесетте аминокиселини се синтезират и разграждат и как се обработват техният азот и въглерод. Тъй като аминокиселините носят азот, който организмът не може да съхранява като такъв, техният метаболизъм е тясно свързан с изхвърлянето на азот чрез цикъла на уреята и с използването на въглеродните скелети за енергия или биосинтеза.

Definition

Метаболизмът на аминокиселини и протеини е интегрираната съвкупност от метаболитни пътища, управляващи синтеза и разграждането на протеини и аминокиселини, включително пренасянето и изхвърлянето на аминоазота и използването на въглеродните скелети на аминокиселините за енергия или биосинтеза.

Scope

Статията разглежда обновяването на протеините и азотния баланс, катаболизма на аминокиселините с трансаминиране и деаминиране, цикъла на уреята, синтеза на несъществените аминокиселини и разграничението между съществени и несъществени аминокиселини. Темата е справочна в областта на хранителната биохимия и не представлява клинично или диетично ръководство.

Key concepts

• Обновяване на протеините и азотен баланс
• Съществени и несъществени аминокиселини
• Трансаминиране и деаминиране
• Цикъл на уреята и изхвърляне на амоняк
• Глюкогенни и кетогенни аминокиселини
• Биосинтез на аминокиселини
• Поток на едновъглеродни съединения и азот

Mechanisms

Телесните протеини непрекъснато се синтезират и разграждат, а получените свободни аминокиселини се присъединяват към тези от храната в общ пул. При катаболизма на аминокиселините аминогрупата се отстранява чрез трансаминиране и окислително деаминиране, като се освобождава амоняк, който в черния дроб се детоксикира чрез цикъла на уреята и се екскретира като урея. Останалите въглеродни скелети се класифицират като глюкогенни, кетогенни или едновременно и двете, включвайки се съответно в глюконеогенезата или цикъла на трикарбоновите киселини. Несъществените аминокиселини могат да се синтезират от общи метаболитни интермедиати, докато съществените аминокиселини трябва да постъпят с храната. Общият поток през тези метаболитни пътища се регулира от азотния баланс и от хормоналното и хранителното състояние, като черният дроб е основното място, което интегрира изхвърлянето на аминокиселини с останалия горивен метаболизъм.

Clinical relevance

Метаболизмът на аминокиселини и протеини е в основата на концепции като протеинови потребности, азотен баланс и последствия от нарушеното изхвърляне на амоняк. Статията представя тези механизми като фонови знания и не предоставя индивидуализирани диетични цели или терапевтични препоръки.

History

Hans Krebs и Kurt Henseleit описват цикъла на уреята през 1932 г., предоставяйки първия метаболитен цикъл и обяснявайки как организмът изхвърля азотните отпадъци. Изотопните проучвания на Rudolf Schoenheimer от 30-те години на XX век разкриват динамичното, непрекъснато обновяване на телесните протеини, преобръщайки схващането, че тъканните протеини са статични.

Key figures

• Hans Krebs
• Kurt Henseleit
• Rudolf Schoenheimer
• Guoyao Wu

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

Защо някои аминокиселини трябва да постъпват с храната?

Съществените аминокиселини не могат да се синтезират от човешкия организъм или не се синтезират в достатъчни количества, поради което трябва да се набавят от хранителни протеини; несъществените аминокиселини могат да се синтезират от общи метаболитни интермедиати.

Как организмът се освобождава от азота на аминокиселините?

Аминогрупите, отстранявани при разграждането на аминокиселините, образуват амоняк, който черният дроб превръща в урея чрез цикъла на уреята за последваща екскреция, тъй като азотът не може да се съхранява подобно на въглехидратите или мазнините.