เมแทบอลิซึมของกรดอะมิโนและโปรตีน
เมแทบอลิซึมของกรดอะมิโนและโปรตีนครอบคลุมถึงการหมุนเวียนของโปรตีนจากอาหารและโปรตีนในร่างกาย การสังเคราะห์และการสลายกรดอะมิโนทั้งยี่สิบชนิด และการจัดการกับไนโตรเจนและคาร์บอนของกรดอะมิโน เนื่องจากกรดอะมิโนมีไนโตรเจนที่ร่างกายไม่สามารถเก็บสะสมได้ เมแทบอลิซึมของกรดอะมิโนจึงเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการกำจัดไนโตรเจนผ่านวัฏจักรยูเรีย และการใช้โครงสร้างคาร์บอนเพื่อสร้างพลังงานหรือการสังเคราะห์ทางชีวภาพ
Definition
เมแทบอลิซึมของกรดอะมิโนและโปรตีนคือชุดของวิถีเมแทบอลิซึมที่ทำงานร่วมกันเพื่อควบคุมการสังเคราะห์และการสลายโปรตีนและกรดอะมิโน รวมถึงการถ่ายโอนและการกำจัดไนโตรเจนอะมิโน และการใช้โครงสร้างคาร์บอนของกรดอะมิโนเพื่อสร้างพลังงานหรือการสังเคราะห์ทางชีวภาพ
Scope
บทความนี้ครอบคลุมถึงการหมุนเวียนของโปรตีนและสมดุลไนโตรเจน การสลายกรดอะมิโนด้วยกระบวนการทรานส์อะมิเนชันและดีอะมิเนชัน วัฏจักรยูเรีย การสังเคราะห์กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็น และความแตกต่างระหว่างกรดอะมิโนจำเป็นและไม่จำเป็น นี่คือหัวข้ออ้างอิงภายในชีวเคมีโภชนาการ ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิกหรือโภชนาการ
Key concepts
- การหมุนเวียนของโปรตีนและสมดุลไนโตรเจน
- กรดอะมิโนจำเป็นและไม่จำเป็น
- ทรานส์อะมิเนชันและดีอะมิเนชัน
- วัฏจักรยูเรียและการกำจัดแอมโมเนีย
- กรดอะมิโนกลูโคเจนิกและคีโตเจนิก
- การสังเคราะห์กรดอะมิโน
- การไหลเวียนของคาร์บอนหนึ่งอะตอมและไนโตรเจน
Mechanisms
โปรตีนในร่างกายมีการสังเคราะห์และสลายอย่างต่อเนื่อง และกรดอะมิโนอิสระที่เกิดขึ้นจะรวมกับกรดอะมิโนจากอาหารในแหล่งรวมเดียวกัน เมื่อกรดอะมิโนถูกสลาย หมู่กรดอะมิโนจะถูกกำจัดออกโดยกระบวนการทรานส์อะมิเนชันและดีอะมิเนชันแบบออกซิเดทีฟ ซึ่งจะปล่อยแอมโมเนียที่ถูกกำจัดพิษในตับผ่านวัฏจักรยูเรียและขับถ่ายออกมาในรูปของยูเรีย โครงสร้างคาร์บอนที่เหลือจะถูกจัดประเภทเป็นกลูโคเจนิก คีโตเจนิก หรือทั้งสองอย่าง โดยจะเข้าสู่กระบวนการสร้างกลูโคสใหม่หรือวัฏจักรกรดซิตริกตามลำดับ กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นสามารถสังเคราะห์ได้จากสารตัวกลางทั่วไป ในขณะที่กรดอะมิโนจำเป็นจะต้องได้รับจากอาหาร การไหลเวียนโดยรวมผ่านวิถีเหล่านี้ถูกควบคุมโดยสมดุลไนโตรเจนและสถานะของฮอร์โมนและโภชนาการ โดยตับเป็นอวัยวะหลักที่รวมการกำจัดกรดอะมิโนเข้ากับการเผาผลาญเชื้อเพลิงส่วนที่เหลือ
Clinical relevance
เมแทบอลิซึมของกรดอะมิโนและโปรตีนเป็นพื้นฐานของแนวคิดต่างๆ เช่น ความต้องการโปรตีน สมดุลไนโตรเจน และผลที่ตามมาของการบกพร่องในการกำจัดแอมโมเนีย บทความนี้จะนำเสนอกลไกเหล่านี้เป็นความรู้พื้นฐาน และไม่ได้ให้เป้าหมายทางโภชนาการส่วนบุคคลหรือคำแนะนำในการรักษา
History
ฮันส์ เคร็บส์ และ เคิร์ต เฮนเซไลต์ ได้อธิบายวัฏจักรยูเรียในปี 1932 ซึ่งเป็นวัฏจักรเมแทบอลิซึมแรกที่ค้นพบและอธิบายว่าร่างกายกำจัดไนโตรเจนของเสียได้อย่างไร การศึกษาไอโซโทปของรูดอล์ฟ โชเอนไฮเมอร์ ในทศวรรษ 1930 ได้เปิดเผยการหมุนเวียนของโปรตีนในร่างกายที่มีพลวัตและต่อเนื่อง ซึ่งเป็นการล้มล้างมุมมองที่ว่าโปรตีนในเนื้อเยื่อเป็นสิ่งคงที่
Key figures
- Hans Krebs
- Kurt Henseleit
- Rudolf Schoenheimer
- Guoyao Wu
Related topics
Seminal works
- wu-2009
Frequently asked questions
- ทำไมกรดอะมิโนบางชนิดต้องมาจากอาหาร?
- ร่างกายมนุษย์ไม่สามารถสังเคราะห์กรดอะมิโนจำเป็นได้ หรือสังเคราะห์ได้ไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงต้องได้รับจากโปรตีนในอาหาร ส่วนกรดอะมิโนไม่จำเป็นสามารถสร้างขึ้นได้จากสารตัวกลางเมแทบอลิซึมทั่วไป
- ร่างกายกำจัดไนโตรเจนจากกรดอะมิโนได้อย่างไร?
- หมู่กรดอะมิโนที่ถูกกำจัดออกระหว่างการสลายกรดอะมิโนจะก่อตัวเป็นแอมโมเนีย ซึ่งตับจะเปลี่ยนเป็นยูเรียผ่านวัฏจักรยูเรียเพื่อขับถ่ายออก เนื่องจากไนโตรเจนไม่สามารถเก็บสะสมได้เหมือนคาร์โบไฮเดรตหรือไขมัน