Μεταβολισμός αμινοξέων και πρωτεϊνών

Ο μεταβολισμός αμινοξέων και πρωτεϊνών καλύπτει τον τρόπο με τον οποίο τα πρωτεϊνικά τρόφιμα και οι πρωτεΐνες του σώματος ανανεώνονται, τη σύνθεση και αποδόμηση των είκοσι αμινοξέων, καθώς και τον χειρισμό του αζώτου και των ανθρακικών σκελετών τους. Επειδή τα αμινοξέα φέρουν άζωτο που ο οργανισμός δεν μπορεί να αποθηκεύσει ως τέτοιο, ο μεταβολισμός τους συνδέεται στενά με την απέκκριση αζώτου μέσω του κύκλου της ουρίας και με τη χρήση των ανθρακικών σκελετών για ενέργεια ή βιοσύνθεση.

Definition

Ο μεταβολισμός αμινοξέων και πρωτεϊνών είναι το ολοκληρωμένο σύνολο μεταβολικών οδών που διέπει τη σύνθεση και αποδόμηση πρωτεϊνών και αμινοξέων, συμπεριλαμβανομένης της μεταφοράς και διάθεσης του αζωτούχου αμίνου και της αξιοποίησης των ανθρακικών σκελετών των αμινοξέων για ενέργεια ή βιοσύνθεση.

Scope

Η εν λόγω καταχώριση καλύπτει την ανακύκλωση των πρωτεϊνών και την ισορροπία αζώτου, την καταβολή αμινοξέων με τρανσαμίνωση και αποαμίνωση, τον κύκλο της ουρίας, τη σύνθεση μη απαραίτητων αμινοξέων, καθώς και τη διάκριση μεταξύ απαραίτητων και μη απαραίτητων αμινοξέων. Πρόκειται για θέμα αναφοράς στο πλαίσιο της διατροφικής βιοχημείας, χωρίς να αποτελεί κλινική ή διατροφική κατεύθυνση.

Key concepts

• Ανακύκλωση πρωτεϊνών και ισορροπία αζώτου
• Απαραίτητα και μη απαραίτητα αμινοξέα
• Τρανσαμίνωση και αποαμίνωση
• Κύκλος ουρίας και διάθεση αμμωνίας
• Γλυκογενετικά και κετογενετικά αμινοξέα
• Βιοσύνθεση αμινοξέων
• Ροή μεθυλίου (άνθρακα ένα) και αζώτου

Mechanisms

Οι πρωτεΐνες του σώματος συνθέτονται και αποδομούνται συνεχώς, και τα ελεύθερα αμινοξέα που προκύπτουν ενώνονται με εκείνα από τη διατροφή σε κοινή δεξαμενή. Όταν τα αμινοξέα καταβολίζονται, η αμινομάδα τους αφαιρείται μέσω τρανσαμίνωσης και οξειδωτικής αποαμίνωσης, απελευθερώνοντας αμμωνία που αποτοξινώνεται στο ήπαρ μέσω του κύκλου της ουρίας και αποβάλλεται ως ουρία. Οι εναπομείναντες ανθρακικοί σκελετοί ταξινομούνται ως γλυκογενετικοί, κετογενετικοί ή και τα δύο, εντασσόμενοι ανάλογα στη γλυκονεογένεση ή τον κύκλο του κιτρικού οξέος. Τα μη απαραίτητα αμινοξέα μπορεί να συντεθούν από κοινά μεσοπροϊόντα, ενώ τα απαραίτητα αμινοξέα πρέπει να χορηγούνται από τη διατροφή. Η συνολική ροή μέσα από αυτές τις οδούς ρυθμίζεται από την ισορροπία αζώτου και την ορμονική και διατροφική κατάσταση, με το ήπαρ ως τον κύριο τόπο ενσωμάτωσης της διάθεσης αμινοξέων με τον υπόλοιπο ενεργειακό μεταβολισμό.

Clinical relevance

Ο μεταβολισμός αμινοξέων και πρωτεϊνών υποστηρίζει έννοιες όπως οι πρωτεϊνικές ανάγκες, η ισορροπία αζώτου και οι συνέπειες της μειωμένης απέκκρισης αμμωνίας. Η καταχώριση παρουσιάζει αυτούς τους μηχανισμούς ως γενικό υπόβαθρο και δεν προσφέρει εξατομικευμένους διατροφικούς στόχους ή συμβουλές θεραπείας.

History

Οι Hans Krebs και Kurt Henseleit περιέγραψαν τον κύκλο της ουρίας το 1932, παρέχοντας τον πρώτο μεταβολικό κύκλο και εξηγώντας πώς ο οργανισμός απαλλάσσεται από το άζωτο αποβλήτων. Οι μελέτες ισοτόπων του Rudolf Schoenheimer στη δεκαετία του 1930 αποκάλυψαν τη δυναμική, συνεχή ανανέωση των πρωτεϊνών του σώματος, ανατρέποντας την αντίληψη ότι οι ιστικές πρωτεΐνες ήταν στατικές.

Key figures

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

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

Γιατί ορισμένα αμινοξέα πρέπει να προέρχονται από τη διατροφή;

Τα απαραίτητα αμινοξέα δεν μπορούν να συντεθούν από τον ανθρώπινο οργανισμό, ή όχι σε επαρκείς ποσότητες, οπότε πρέπει να λαμβάνονται από τις πρωτεΐνες της διατροφής· τα μη απαραίτητα αμινοξέα μπορεί να παραχθούν από κοινά μεταβολικά μεσοπροϊόντα.

Πώς απαλλάσσεται ο οργανισμός από το άζωτο των αμινοξέων;

Οι αμινομάδες που αφαιρούνται κατά τη διάσπαση αμινοξέων σχηματίζουν αμμωνία, την οποία το ήπαρ μετατρέπει σε ουρία μέσω του κύκλου της ουρίας για απέκκριση, καθώς το άζωτο δεν μπορεί να αποθηκευτεί όπως οι υδατάνθρακες ή τα λίπη.