Метаболізм білків та амінокислот
Метаболізм білків та амінокислот — це галузь метаболізму, яка регулює процеси утворення, з'єднання в білки, розпаду двадцяти протеїногенних амінокислот, а також шляхи виведення азоту, який вони несуть. Вона пов'язує генетичні інструкції для синтезу білка з енергетичною економією клітини та з обробкою організмом азотистих відходів.
Definition
Метаболізм білків та амінокислот охоплює синтез амінокислот і білків, деградацію амінокислот з перенесенням та виведенням їх аміноазоту, а також інтеграцію цих шляхів з енергетичним метаболізмом та виведенням азоту.
Scope
Цей розділ знайомить читача з основними процесами, що стосуються амінокислот та білків, побудованих з них: їх катаболізмом та перенесенням аміногруп, синтезом несуттєвих амінокислот, збиранням поліпептидів під час трансляції, перетворенням надлишкового азоту на сечовину та загальною обробкою азоту й аміаку. Ці процеси розглядаються як довідкова біохімія, а не як клінічні рекомендації.
Sub-topics
Core questions
- Як синтезуються амінокислоти, і які з них слід отримувати з їжею?
- Як вуглецевий скелет амінокислоти відновлюється для отримання енергії або біосинтезу після видалення її аміногрупи?
- Як генетичний код транлюється у визначену послідовність амінокислот?
- Як азот, що вивільняється при розпаді амінокислот, перетворюється на нетоксичну, виведенну форму?
Key concepts
- Незамінні та замінні амінокислоти
- Трансамінування та окисне дезамінування
- Генетичний код і трансляція
- Азотистий баланс
- Цикл сечовини
- Глюкогенні та кетогенні амінокислоти
Mechanisms
Амінокислоти знаходяться на перехресті метаболічних шляхів. Їхні аміногрупи, переважно шляхом трансамінування, спрямовуються на кілька переносників, таких як глутамат, з якого азот вивільняється у вигляді аміаку і, у ссавців, перетворюється на сечовину для виведення. Їхні вуглецеві скелети вливаються в центральні шляхи як попередники глюкози (глюкогенні) або ацетил-КоА та попередники кетонових тіл (кетогенні). У зворотному напрямку, замінні амінокислоти будуються з цих самих проміжних продуктів, і всі двадцять заряджаються на транспортні РНК та зчитуються з матриці матричної РНК під час трансляції для утворення білків.
Clinical relevance
Розуміння цих шляхів є основою для інтерпретації клініцистами розладів обміну азоту та вроджених помилок метаболізму амінокислот, а також для оцінки харчування та обміну білків. Ця стаття є довідковим оглядом, що описує роботу цих шляхів, а не основою для індивідуальних діагностичних або лікувальних рішень.
Evidence & guidelines
Наведена тут біохімія є усталеним підручниковим знанням, консолідованим у стандартних довідниках та оглядах. Там, де ці шляхи перетинаються з клінічною практикою, наприклад, при розладах циклу сечовини, існують професійні консенсусні настанови, які описані у відповідних тематичних статтях, а не тут.
History
Галузь розвивалася з досліджень виведення азоту та хімії білків XIX-XX століть. Опис циклу сечовини Гансом Кребсом та Куртом Гензеляйтом у 1932 році став першим метаболічним циклом і основою для виведення азоту; розшифровка генетичного коду у 1960-х роках пов'язала послідовність амінокислот з нуклеїновими кислотами, а десятиліття ензимології картографували синтез та деградацію окремих амінокислот.
Key figures
- Hans Krebs
- Kurt Henseleit
- Marshall Nirenberg
Related topics
Seminal works
- wu-2009
- rennie-tipton-2000
Frequently asked questions
- Яка різниця між незамінними та замінними амінокислотами?
- Замінні амінокислоти можуть синтезуватися організмом з інших метаболітів, тоді як незамінні амінокислоти не можуть бути вироблені в адекватних кількостях і повинні надходити з їжею.
- Що відбувається з азотом, коли амінокислота розпадається?
- Аміногрупа переноситься і в кінцевому підсумку вивільняється у вигляді аміаку, який у ссавців перетворюється на сечовину через цикл сечовини та виводиться, підтримуючи низький рівень токсичного аміаку.