Aminozuurkatabolisme en transaminatie

Aminozuurkatabolisme is het geheel van routes dat aminozuren ontmantelt wanneer ze in overschot zijn of wanneer eiwitten worden omgezet. De eerste gemeenschappelijke stap voor de meeste aminozuren is transaminatie: de overdracht van de aminogroep naar een ketovetzuur, waardoor de stikstof van het koolstofskelet wordt gescheiden zodat elk afzonderlijk kan worden verwerkt.

Definition

Aminozuurkatabolisme is de afbraak van aminozuren, te beginnen met de verwijdering van de alfa-aminogroep (doorgaans door transaminatie) en de daaropvolgende vrijmaking als ammoniak, gevolgd door omzetting van het koolstofskelet in glucogene of ketogene tussenproducten.

Scope

Dit artikel behandelt hoe aminogroepen worden verwijderd en verzameld, voornamelijk door aminotransferasen en glutamaatdehydrogenase, en hoe de resterende koolstofskelet worden geleid naar het centrale metabolisme. Het behandelt de degradatieve kant van het aminozuurmetabolisme; synthese komt aan bod in een verwant artikel en stikstofverwijdering in de artikelen over de ureumcyclus en stikstof.

Core questions

• Hoe wordt de aminogroep gescheiden van de rest van het aminozuur?
• Hoe wordt de verzamelde stikstof geleid naar verwijdering?
• In welke centrale metabolieten komen de koolstofskelet terecht?

Key concepts

• Transaminatie
• Aminotransferasen (transaminasen) en pyridoxaalfosfaat
• Glutamaat als centrale stikstofdrager
• Oxidatieve desaminatie door glutamaatdehydrogenase
• Glucogene versus ketogene aminozuren
• Katabolisme van vertakt-keten-aminozuren

Mechanisms

Bij transaminatie verplaatst een aminotransferase de alfa-aminogroep van een aminozuur naar alfa-ketoglutaraat, waarbij glutamaat en het overeenkomstige ketovetzuur ontstaan; de reactie is afhankelijk van een pyridoxaalfosfaatcofactor die de aminogroep via een Schiff-base-tussenproduct vervoert. Hierdoor wordt stikstof van vele aminozuren op glutamaat gebundeld. Glutamaat kan vervolgens oxidatieve desaminatie ondergaan door glutamaatdehydrogenase, waarbij alfa-ketoglutaraat opnieuw gevormd wordt en ammoniak vrijkomt voor verwijdering. De gedesamineerde koolstofskelet worden geclassificeerd als glucogeen, wanneer ze pyruvaat of tussenproducten van de citroenzuurcyclus opleveren die tot glucose kunnen worden omgezet, of als ketogeen, wanneer ze acetyl-CoA of acetoacetaat opleveren; sommige aminozuren zijn beide. Aspartaat- en alanineaminotransferasen zijn klinisch bekend omdat hun uittreding in het bloed op weefselschade wijst.

Clinical relevance

Serum-aminotransferaseactiviteiten, zoals alanine- en aspartaataminotransferase, zijn veelgemeten indicatoren van weefsel- en met name leverschade, en het katabole lot van aminozuren vormt de basis voor de manier waarop eiwitten bijdragen aan energie- en glucoseaanbod. Dit artikel verklaart de onderliggende biochemie en vormt geen basis voor individuele diagnostiek of behandeling.

Evidence & guidelines

De hier beschreven reacties zijn gevestigde enzymologie die is geconsolideerd in standaard biochemieteksten en overzichtsartikelen; dit is referentiemateriaal en geen klinisch richtlijndomein.

History

Transaminatie werd in de jaren 1930 gekarakteriseerd door Alexander Braunstein en collega's, en de rol van pyridoxaalfosfaat als cofactor van aminotransferasen werd in het midden van de twintigste eeuw verduidelijkt door Esmond Snell en anderen, waarmee transaminatie werd vastgesteld als de centrale beginstappe van aminozuurafbraak.

Key figures

• Alexander Braunstein
• Esmond Snell
• Hans Krebs

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

Waarom is transaminatie gewoonlijk de eerste stap bij de afbraak van een aminozuur?

Het scheidt de stikstofhoudende aminogroep op een heldere manier van het koolstofskelet door deze over te dragen naar een ketovetzuur, zodat de cel de stikstof kan verwijderen en de koolstof onafhankelijk kan hergebruiken.

Wat is het verschil tussen glucogene en ketogene aminozuren?

Glucogene aminozuren worden afgebroken tot tussenproducten die tot glucose kunnen worden omgezet, terwijl ketogene aminozuren acetyl-CoA of precursoren van ketonlichamen opleveren; sommige aminozuren zijn beide.