Метаболизм аминокислот и белков

Метаболизм аминокислот и белков охватывает процессы обновления белков, поступающих с пищей и синтезируемых в организме, синтез и распад двадцати аминокислот, а также утилизацию их азота и углерода. Поскольку аминокислоты содержат азот, который организм не может запасать в чистом виде, их метаболизм тесно связан с выведением азота через цикл мочевины и использованием углеродных скелетов для получения энергии или биосинтеза.

Definition

Метаболизм аминокислот и белков — это интегрированный набор метаболических путей, регулирующих синтез и распад белков и аминокислот, включая перенос и выведение аминоазота, а также использование углеродных скелетов аминокислот для получения энергии или биосинтеза.

Scope

Данная статья охватывает обновление белков и азотистый баланс, катаболизм аминокислот с трансаминированием и дезаминированием, цикл мочевины, синтез заменимых аминокислот, а также различие между незаменимыми и заменимыми аминокислотами. Это справочная тема в рамках нутриционной биохимии, а не клиническое или диетологическое руководство.

Key concepts

• Обновление белков и азотистый баланс
• Незаменимые и заменимые аминокислоты
• Трансаминирование и дезаминирование
• Цикл мочевины и выведение аммиака
• Глюкогенные и кетогенные аминокислоты
• Биосинтез аминокислот
• Поток одноуглеродных соединений и азота

Mechanisms

Белки организма непрерывно синтезируются и распадаются, а образующиеся свободные аминокислоты поступают в общий пул вместе с аминокислотами из пищи. При катаболизме аминокислот их аминогруппа удаляется путем трансаминирования и окислительного дезаминирования, высвобождая аммиак, который обезвреживается в печени через цикл мочевины и выводится в виде мочевины. Оставшиеся углеродные скелеты классифицируются как глюкогенные, кетогенные или те и другие, поступая соответственно в глюконеогенез или цикл лимонной кислоты. Заменимые аминокислоты могут синтезироваться из общих промежуточных продуктов, тогда как незаменимые аминокислоты должны поступать с пищей. Общий поток через эти пути регулируется азотистым балансом, а также гормональным и пищевым статусом, при этом печень является основным местом, интегрирующим утилизацию аминокислот с остальным метаболизмом топлива.

Clinical relevance

Метаболизм аминокислот и белков лежит в основе таких концепций, как потребность в белке, азотистый баланс и последствия нарушения выведения аммиака. Статья представляет эти механизмы в качестве базовых знаний и не предлагает индивидуальных диетических рекомендаций или советов по лечению.

History

Ганс Кребс и Курт Хензеляйт описали цикл мочевины в 1932 году, представив первый метаболический цикл и объяснив, как организм избавляется от избыточного азота. Изотопные исследования Рудольфа Шенхаймера в 1930-х годах выявили динамичный, непрерывный обмен белков в организме, опровергнув представление о статичности тканевых белков.

Key figures

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

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

Почему некоторые аминокислоты должны поступать с пищей?

Незаменимые аминокислоты не могут синтезироваться человеческим организмом или синтезируются в недостаточном количестве, поэтому они должны поступать с пищевым белком; заменимые аминокислоты могут быть синтезированы из общих метаболических промежуточных продуктов.

Как организм избавляется от азота аминокислот?

Аминогруппы, удаляемые при распаде аминокислот, образуют аммиак, который печень превращает в мочевину через цикл мочевины для выведения, поскольку азот не может запасаться, как углеводы или жиры.