متابولیسم پروتئین و اسید آمینه
متابولیسم پروتئین و اسید آمینه شاخهای از متابولیسم است که چگونگی ساخت بیست اسید آمینه پروتئینزا، پیوستن آنها به پروتئینها، تجزیه آنها، و دفع نیتروژن حمل شده توسط آنها را تنظیم میکند. این فرآیند، دستورالعملهای ژنتیکی برای سنتز پروتئین را به اقتصاد انرژی سلول و نحوه مدیریت مواد زائد نیتروژنی توسط بدن پیوند میدهد.
Definition
متابولیسم پروتئین و اسید آمینه شامل سنتز اسیدهای آمینه و پروتئینها، تجزیه اسیدهای آمینه با انتقال و دفع نیتروژن آمینویشان، و یکپارچگی این مسیرها با متابولیسم انرژی و دفع نیتروژن است.
Scope
این حوزه خواننده را با فرآیندهای اصلی که اسیدهای آمینه و پروتئینهای ساخته شده از آنها را مدیریت میکنند، آشنا میسازد: کاتابولیسم آنها و انتقال گروههای آمینویشان، سنتز اسیدهای آمینه غیرضروری، مونتاژ پلیپپتیدها در ترجمه، تبدیل نیتروژن اضافی به اوره، و مدیریت گستردهتر نیتروژن و آمونیاک. این مباحث به عنوان بیوشیمی مرجع مورد بررسی قرار میگیرند، نه به عنوان راهنمای بالینی.
Sub-topics
Core questions
- اسیدهای آمینه چگونه سنتز میشوند و کدام یک باید از طریق رژیم غذایی تأمین شوند؟
- پس از حذف گروه آمینو، اسکلت کربنی یک اسید آمینه چگونه برای انرژی یا بیوسنتز بازیابی میشود؟
- کد ژنتیکی چگونه به یک توالی مشخص از اسیدهای آمینه ترجمه میشود؟
- نیتروژن آزاد شده از تجزیه اسید آمینه چگونه به شکلی غیرسمی و قابل دفع تبدیل میشود؟
Key concepts
- اسیدهای آمینه ضروری و غیرضروری
- ترانسآمیناسیون و دآمیناسیون اکسیداتیو
- کد ژنتیکی و ترجمه
- تعادل نیتروژن
- چرخه اوره
- اسیدهای آمینه گلوکوژنیک و کتوژنیک
Mechanisms
اسیدهای آمینه در چهارراه متابولیسم قرار دارند. گروههای آمینویشان، عمدتاً از طریق ترانسآمیناسیون، به چند حامل مانند گلوتامات هدایت میشوند، که از آن نیتروژن به صورت آمونیاک آزاد شده و در پستانداران، برای دفع به اوره تبدیل میشود. اسکلتهای کربنی آنها به عنوان پیشسازهای گلوکز (گلوکوژنیک) یا پیشسازهای استیل-کوآ و اجسام کتونی (کتوژنیک) وارد مسیرهای مرکزی میشوند. در جهت مخالف، اسیدهای آمینه غیرضروری از همین واسطهها ساخته میشوند، و هر بیست اسید آمینه بر روی RNAهای ناقل بارگذاری شده و در طول ترجمه از روی الگوی RNA پیامرسان خوانده میشوند تا پروتئینها را تشکیل دهند.
Clinical relevance
درک این مسیرها اساس چگونگی تفسیر اختلالات مدیریت نیتروژن و خطاهای مادرزادی متابولیسم اسید آمینه توسط پزشکان، و نحوه ارزیابی تغذیه و گردش پروتئین است. این مدخل یک مرور کلی مرجع است که نحوه عملکرد مسیرها را توصیف میکند، نه مبنایی برای تصمیمگیریهای تشخیصی یا درمانی فردی.
Evidence & guidelines
بیوشیمی خلاصه شده در اینجا دانش تثبیت شده کتابهای درسی است که در مراجع و بررسیهای استاندارد گردآوری شده است. در مواردی که این مسیرها با عمل بالینی تلاقی پیدا میکنند، مانند اختلالات چرخه اوره، دستورالعملهای اجماع حرفهای وجود دارد و در مدخلهای موضوعی مربوطه توضیح داده شدهاند، نه در اینجا.
History
این رشته از مطالعات قرن نوزدهم و بیستم در مورد دفع نیتروژن و شیمی پروتئین رشد کرد. توصیف چرخه اوره در سال 1932 توسط هانس کربس و کورت هنسلیت اولین چرخه متابولیکی و چارچوبی برای دفع نیتروژن را ارائه داد؛ رمزگشایی کد ژنتیکی در دهه 1960 توالی اسید آمینه را به الگوهای اسید نوکلئیک متصل کرد، و دههها آنزیمشناسی سنتز و تجزیه اسیدهای آمینه منفرد را ترسیم کرد.
Key figures
- Hans Krebs
- Kurt Henseleit
- Marshall Nirenberg
Related topics
Seminal works
- wu-2009
- rennie-tipton-2000
Frequently asked questions
- تفاوت بین اسیدهای آمینه ضروری و غیرضروری چیست؟
- اسیدهای آمینه غیرضروری میتوانند توسط بدن از سایر متابولیتها سنتز شوند، در حالی که اسیدهای آمینه ضروری نمیتوانند به مقدار کافی ساخته شوند و باید از طریق رژیم غذایی تأمین گردند.
- هنگامی که یک اسید آمینه تجزیه میشود، چه اتفاقی برای نیتروژن میافتد؟
- گروه آمینو منتقل شده و در نهایت به صورت آمونیاک آزاد میشود، که در پستانداران از طریق چرخه اوره به اوره تبدیل شده و دفع میگردد، و سطح آمونیاک سمی را پایین نگه میدارد.