Метаболизм белков и аминокислот
Метаболизм белков и аминокислот — это раздел метаболизма, который регулирует процессы образования, соединения в белки, расщепления двадцати протеиногенных аминокислот, а также утилизации содержащегося в них азота. Он связывает генетические инструкции по синтезу белков с энергетическим балансом клетки и процессами выведения азотистых отходов из организма.
Definition
Метаболизм белков и аминокислот включает синтез аминокислот и белков, распад аминокислот с переносом и утилизацией их аминоазота, а также интеграцию этих путей с энергетическим метаболизмом и выведением азота.
Scope
Эта область знакомит читателя с основными процессами, связанными с аминокислотами и белками, построенными из них: их катаболизмом и переносом аминогрупп, синтезом заменимых аминокислот, сборкой полипептидов в процессе трансляции, превращением избыточного азота в мочевину и общим метаболизмом азота и аммиака. Она рассматривает эти процессы как справочные биохимические данные, а не как клинические рекомендации.
Sub-topics
Core questions
- Как синтезируются аминокислоты, и какие из них должны поступать с пищей?
- Как углеродный скелет аминокислоты используется для получения энергии или биосинтеза после удаления ее аминогруппы?
- Как генетический код транслируется в определенную последовательность аминокислот?
- Как азот, высвобождающийся при распаде аминокислот, превращается в нетоксичную, выводимую форму?
Key concepts
- Незаменимые и заменимые аминокислоты
- Трансаминирование и окислительное дезаминирование
- Генетический код и трансляция
- Азотистый баланс
- Цикл мочевины
- Глюкогенные и кетогенные аминокислоты
Mechanisms
Аминокислоты находятся на перекрестке метаболических путей. Их аминогруппы направляются, в основном через трансаминирование, к нескольким переносчикам, таким как глутамат, из которого азот высвобождается в виде аммиака и, у млекопитающих, превращается в мочевину для выведения. Их углеродные скелеты поступают в центральные метаболические пути в качестве предшественников глюкозы (глюкогенные) или ацетил-КоА и предшественников кетоновых тел (кетогенные). В обратном направлении, заменимые аминокислоты строятся из тех же промежуточных продуктов, и все двадцать аминокислот присоединяются к транспортным РНК и считываются с матрицы матричной РНК во время трансляции для образования белков.
Clinical relevance
Понимание этих путей лежит в основе того, как клиницисты интерпретируют нарушения азотистого обмена и врожденные ошибки метаболизма аминокислот, а также как оцениваются питание и белковый обмен. Эта статья представляет собой справочный обзор, описывающий принципы работы этих путей, а не основу для индивидуальных диагностических или лечебных решений.
Evidence & guidelines
Обобщенная здесь биохимия является общепризнанным знанием, закрепленным в стандартных справочниках и обзорах. В тех случаях, когда эти пути пересекаются с клинической практикой, например, при нарушениях цикла мочевины, существуют профессиональные консенсусные рекомендации, которые описываются в соответствующих тематических статьях, а не здесь.
History
Эта область развивалась на основе исследований выведения азота и химии белков в XIX и XX веках. Описание цикла мочевины Гансом Кребсом и Куртом Хензеляйтом в 1932 году дало первый метаболический цикл и основу для утилизации азота; расшифровка генетического кода в 1960-х годах связала последовательность аминокислот с нуклеиновыми кислотами, а десятилетия энзимологии позволили картировать синтез и распад отдельных аминокислот.
Key figures
- Hans Krebs
- Kurt Henseleit
- Marshall Nirenberg
Related topics
Seminal works
- wu-2009
- rennie-tipton-2000
Frequently asked questions
- В чем разница между незаменимыми и заменимыми аминокислотами?
- Заменимые аминокислоты могут синтезироваться организмом из других метаболитов, тогда как незаменимые аминокислоты не могут быть синтезированы в достаточном количестве и должны поступать с пищей.
- Что происходит с азотом при распаде аминокислоты?
- Аминогруппа переносится и в конечном итоге высвобождается в виде аммиака, который у млекопитающих превращается в мочевину через цикл мочевины и выводится, поддерживая низкий уровень токсичного аммиака.