Метаболізм амінокислот і білків

Метаболізм амінокислот і білків охоплює процеси обміну харчових та організмових білків, синтез і деградацію двадцяти амінокислот, а також поводження з їхнім азотом і вуглецем. Оскільки амінокислоти містять азот, який організм не може зберігати в такому вигляді, їх метаболізм тісно пов'язаний із виведенням азоту через цикл сечовини та використанням вуглецевих скелетів для енергетичного забезпечення або біосинтезу.

Definition

Метаболізм амінокислот і білків — це інтегрована сукупність шляхів, що регулюють синтез і деградацію білків та амінокислот, включно з перенесенням і виведенням аміногрупного азоту та використанням вуглецевих скелетів амінокислот для енергетичного забезпечення або біосинтезу.

Scope

Стаття охоплює обіг білків та азотистий баланс, катаболізм амінокислот із переамінуванням і дезамінуванням, цикл сечовини, синтез незамінних амінокислот, а також розмежування між незамінними та замінними амінокислотами. Це довідкова тема в рамках харчової біохімії, а не клінічні або дієтологічні рекомендації.

Key concepts

• Обіг білків та азотистий баланс
• Незамінні та замінні амінокислоти
• Переамінування та дезамінування
• Цикл сечовини та виведення аміаку
• Глюкогенні та кетогенні амінокислоти
• Біосинтез амінокислот
• Потік одновуглецевих груп та азоту

Mechanisms

Білки організму безперервно синтезуються і розпадаються, а вивільнені вільні амінокислоти поповнюють єдиний пул разом із амінокислотами, що надходять із їжею. При катаболізмі амінокислот їхня аміногрупа видаляється шляхом переамінування та окисного дезамінування, вивільняючи аміак, який знешкоджується в печінці через цикл сечовини і виводиться у вигляді сечовини. Вуглецеві скелети, що залишаються, класифікуються як глюкогенні, кетогенні або такі, що поєднують обидві властивості, надходячи відповідно до глюконеогенезу або до циклу трикарбонових кислот. Замінні амінокислоти можуть синтезуватися із загальних інтермедіатів, тоді як незамінні амінокислоти мають надходити з їжею. Загальний потік через ці шляхи регулюється азотистим балансом, а також гормональним і нутриційним статусом; печінка є головним органом, що інтегрує виведення амінокислот з рештою метаболізму паливних речовин.

Clinical relevance

Метаболізм амінокислот і білків лежить в основі таких понять, як потреба в білку, азотистий баланс та наслідки порушення виведення аміаку. Стаття представляє ці механізми як базові знання і не містить індивідуальних дієтологічних рекомендацій або порад щодо лікування.

History

Ганс Кребс і Курт Хензелейт описали цикл сечовини в 1932 році, запропонувавши перший метаболічний цикл і пояснивши, як організм виводить відпрацьований азот. Ізотопні дослідження Рудольфа Шенгеймера у 1930-х роках розкрили динамічний безперервний обіг білків організму, спростувавши уявлення про статичний характер тканинних білків.

Key figures

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

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

Чому деякі амінокислоти мають надходити з їжею?

Незамінні амінокислоти не можуть синтезуватися організмом людини або синтезуються в недостатніх кількостях, тому їх необхідно отримувати з харчового білка; замінні амінокислоти можуть утворюватися із загальних метаболічних інтермедіатів.

Як організм позбавляється азоту амінокислот?

Аміногрупи, що вивільняються при розпаді амінокислот, утворюють аміак, який печінка перетворює на сечовину через цикл сечовини для подальшого виведення, оскільки азот не може накопичуватися подібно до вуглеводів або жирів.