Katabolismus aminokyselin a transaminace

Katabolismus aminokyselin je soubor metabolických drah, které aminokyseliny rozkládají, jsou-li nadbytečné nebo probíhá-li obrat bílkovin. Prvním společným krokem většiny aminokyselin je transaminace — přenos aminoskupiny na ketokyselin — která odděluje dusík od uhlíkové kostry tak, aby s každou z těchto složek mohlo být nakládáno nezávisle.

Definition

Katabolismus aminokyselin je degradace aminokyselin, začínající odstraněním alfa-aminoskupiny (typicky transaminací) a jejím následným uvolněním ve formě amoniaku, po němž následuje přeměna uhlíkové kostry na glukogenní nebo ketogenní intermediáty.

Scope

Toto heslo pojednává o tom, jak jsou aminoskupiny odstraňovány a shromažďovány, zejména prostřednictvím aminotransferáz a glutamátdehydrogenázy, a jak jsou zbývající uhlíkové kostry směřovány do centrálního metabolismu. Zabývá se degradační stránkou metabolismu aminokyselin; syntéza je zahrnuta v sesterském hesle a odstraňování dusíku v heslech o cyklu močoviny a dusíku.

Core questions

• Jak je aminoskupina oddělena od zbytku aminokyseliny?
• Jak je shromážděný dusík směřován k odstraňování?
• Do jakých centrálních metabolitů vstupují uhlíkové kostry?

Key concepts

• Transaminace
• Aminotransferázy (transaminázy) a pyridoxalfosfát
• Glutamát jako centrální nosič dusíku
• Oxidační deaminace glutamátdehydrogenázou
• Glukogenní versus ketogenní aminokyseliny
• Katabolismus aminokyselin s rozvětveným řetězcem

Mechanisms

Při transaminaci přenese aminotransferáza alfa-aminoskupinu z aminokyseliny na alfa-ketoglutarát za vzniku glutamátu a odpovídající ketokyseliny; reakce závisí na kofaktoru pyridoxalfosfátu, který přenáší aminoskupinu prostřednictvím Schiffovy báze jako intermediátu. Tímto způsobem je dusík z mnoha aminokyselin převeden na glutamát. Glutamát může poté podstoupit oxidační deaminaci katalyzovanou glutamátdehydrogenázou, přičemž se regeneruje alfa-ketoglutarát a uvolňuje amoniak k odstraňování. Deaminované uhlíkové kostry jsou klasifikovány jako glukogenní, pokud poskytují pyruvát nebo intermediáty cyklu kyseliny citronové, z nichž lze tvořit glukózu, nebo jako ketogenní, pokud poskytují acetyl-CoA nebo acetoacetát; některé aminokyseliny jsou obojí. Aspartát a alanin aminotransferázy jsou klinicky dobře známé, protože jejich únik do krve je znakem poškození tkání.

Clinical relevance

Aktivity sérových aminotransferáz, jako jsou alaninaminotransferáza a aspartátaminotransferáza, jsou široce měřenými ukazateli poškození tkání, zejména jater, a katabolický osud aminokyselin vysvětluje, jak bílkoviny přispívají k energetické a glukózové nabídce. Toto heslo vysvětluje základní biochemii a není podkladem pro individuální diagnostiku nebo léčbu.

Evidence & guidelines

Reakce zde popsané jsou ustálená enzymologie konsolidovaná ve standardních biochemických učebnicích a přehledech; jde o referenční materiál, nikoli o oblast klinických doporučení.

History

Transaminaci charakterizoval ve třicátých letech dvacátého století Alexander Braunstein a spolupracovníci; role pyridoxalfosfátu jako kofaktoru aminotransferáz byla objasněna v průběhu dvacátého století Esmondem Snellem a dalšími, čímž byla transaminace ustanovena jako ústřední vstupní krok degradace aminokyselin.

Key figures

• Alexander Braunstein
• Esmond Snell
• Hans Krebs

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

Proč je transaminace obvykle prvním krokem při odbourávání aminokyseliny?

Čistě odděluje dusík nesoucí aminoskupinu od uhlíkové kostry přenosem na ketokyselin, takže buňka může dusík odstranit a uhlík znovu využít nezávisle.

Jaký je rozdíl mezi glukogenními a ketogenními aminokyselinami?

Glukogenní aminokyseliny jsou degradovány na intermediáty, z nichž lze syntetizovat glukózu, zatímco ketogenní aminokyseliny poskytují acetyl-CoA nebo prekurzory ketolátek; některé aminokyseliny jsou obojí.