Metabolizm aminokwasów i białek

Metabolizm aminokwasów i białek obejmuje przemiany białek pochodzących z diety i tkanek własnych organizmu, syntezę i degradację dwudziestu aminokwasów oraz losy ich azotu i węgla. Ponieważ aminokwasy zawierają azot, którego organizm nie może magazynować w tej postaci, ich metabolizm jest ściśle powiązany z usuwaniem azotu przez cykl mocznikowy oraz z wykorzystaniem szkieletów węglowych do pozyskania energii lub biosyntezy.

Definition

Metabolizm aminokwasów i białek jest zintegrowanym zbiorem szlaków regulujących syntezę i degradację białek oraz aminokwasów, obejmującym przenoszenie i usuwanie azotu aminowego oraz utilizację szkieletów węglowych aminokwasów do pozyskiwania energii lub biosyntezy.

Scope

Artykuł omawia obrót białek i bilans azotowy, katabolizm aminokwasów z transamidowaniem i dezaminacją, cykl mocznikowy, syntezę aminokwasów endogennych (niezbędnych i niezbędnych warunkowo) oraz rozróżnienie między aminokwasami egzogennymi a endogennymi. Jest to temat referencyjny z zakresu biochemii żywieniowej — nie stanowi wytycznych klinicznych ani żywieniowych.

Key concepts

• Obrót białek i bilans azotowy
• Aminokwasy egzogenne i endogenne
• Transaminowanie i dezaminacja
• Cykl mocznikowy i usuwanie amoniaku
• Aminokwasy glukogenne i ketogenne
• Biosynteza aminokwasów
• Przepływ jednowęglowy i azotowy

Mechanisms

Białka ustrojowe są nieustannie syntetyzowane i degradowane, a uwalniające się wolne aminokwasy dołączają do aminokwasów pochodzących z diety, tworząc wspólną pulę. Podczas katabolizmu aminokwasów ich grupa aminowa jest usuwana w procesach transaminowania i oksydacyjnej dezaminacji, uwalniając amoniak, który w wątrobie jest detoksykowany przez cykl mocznikowy i wydalany w postaci mocznika. Pozostałe szkielety węglowe są klasyfikowane jako glukogenne, ketogenne lub obu typów jednocześnie i wchodzą odpowiednio w glukoneogenezę lub cykl kwasu cytrynowego. Aminokwasy endogenne mogą być syntetyzowane ze wspólnych metabolitów pośrednich, natomiast aminokwasy egzogenne muszą być dostarczane z pożywieniem. Całkowity przepływ przez te szlaki jest regulowany przez bilans azotowy oraz stan hormonalny i żywieniowy, przy czym wątroba jest głównym miejscem integracji przemian aminokwasów z ogólnym metabolizmem energetycznym.

Clinical relevance

Metabolizm aminokwasów i białek stanowi podstawę koncepcji takich jak zapotrzebowanie na białko, bilans azotowy oraz skutki upośledzonego usuwania amoniaku. Artykuł przedstawia te mechanizmy jako wiedzę podstawową i nie oferuje indywidualnych zaleceń dotyczących diety ani leczenia.

History

Hans Krebs i Kurt Henseleit opisali cykl mocznikowy w 1932 roku, dostarczając pierwszego opisu cyklu metabolicznego i wyjaśniając, w jaki sposób organizm usuwa azot odpadowy. Badania izotopowe Rudolfa Schoenheimera z lat 30. XX wieku ujawniły dynamiczny, ciągły obrót białek ustrojowych, obalając pogląd, że białka tkankowe są statyczne.

Key figures

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

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

Dlaczego niektóre aminokwasy muszą pochodzić z diety?

Aminokwasy egzogenne nie mogą być syntetyzowane przez organizm ludzki lub nie mogą być wytwarzane w wystarczających ilościach, dlatego muszą być pozyskiwane z białka pokarmowego; aminokwasy endogenne mogą być wytwarzane ze wspólnych metabolitów pośrednich.

Jak organizm pozbywa się azotu pochodzącego z aminokwasów?

Grupy aminowe uwalniane podczas rozkładu aminokwasów tworzą amoniak, który wątroba przekształca w mocznik przez cykl mocznikowy w celu wydalenia, ponieważ azot nie może być magazynowany tak jak węglowodany czy tłuszcze.