Dị hóa axit amin và chuyển nhóm amin

Dị hóa axit amin là tập hợp các con đường phân giải axit amin khi chúng dư thừa so với nhu cầu hoặc khi protein đang được luân chuyển. Bước chung đầu tiên đối với hầu hết các axit amin là chuyển nhóm amin, tức là chuyển nhóm amin sang một keto axit, tách nitơ ra khỏi khung carbon để mỗi thành phần có thể được xử lý độc lập.

Definition

Dị hóa axit amin là quá trình thoái hóa axit amin, bắt đầu bằng việc loại bỏ nhóm alpha-amino (thường bằng cách chuyển nhóm amin) và sau đó giải phóng nó dưới dạng amoniac, tiếp theo là chuyển đổi khung carbon thành các chất trung gian tạo glucose hoặc tạo thể ceton.

Scope

Mục này đề cập đến cách các nhóm amin được loại bỏ và thu thập, chủ yếu bởi các aminotransferase và glutamate dehydrogenase, và cách các khung carbon còn lại được đưa vào quá trình chuyển hóa trung tâm. Nó đề cập đến khía cạnh thoái hóa của quá trình chuyển hóa axit amin; quá trình tổng hợp được đề cập trong một mục liên quan và quá trình thải nitơ trong chu trình urê và các mục về nitơ.

Core questions

• Nhóm amin được tách ra khỏi phần còn lại của axit amin như thế nào?
• Nitơ đã thu thập được dẫn đến quá trình thải bỏ như thế nào?
• Các khung carbon đi vào những chất chuyển hóa trung tâm nào?

Key concepts

• Chuyển nhóm amin
• Aminotransferase (transaminase) và pyridoxal phosphate
• Glutamate như một chất mang nitơ trung tâm
• Khử amin oxy hóa bởi glutamate dehydrogenase
• Axit amin tạo glucose so với axit amin tạo thể ceton
• Dị hóa axit amin chuỗi nhánh

Mechanisms

Trong quá trình chuyển nhóm amin, một aminotransferase di chuyển nhóm alpha-amino từ một axit amin sang alpha-ketoglutarate, tạo ra glutamate và keto axit tương ứng; phản ứng phụ thuộc vào một coenzyme pyridoxal phosphate vận chuyển nhóm amin qua một chất trung gian Schiff-base. Điều này dẫn nitơ từ nhiều axit amin vào glutamate. Glutamate sau đó có thể trải qua quá trình khử amin oxy hóa bởi glutamate dehydrogenase, tái tạo alpha-ketoglutarate và giải phóng amoniac để thải bỏ. Các khung carbon đã khử amin được phân loại là tạo glucose, khi chúng tạo ra pyruvate hoặc các chất trung gian của chu trình axit citric có thể tạo glucose, hoặc tạo thể ceton, khi chúng tạo ra acetyl-CoA hoặc acetoacetate; một số axit amin vừa tạo glucose vừa tạo thể ceton. Aspartate và alanine aminotransferase quen thuộc trong lâm sàng vì sự rò rỉ của chúng vào máu cho thấy tổn thương mô.

Clinical relevance

Hoạt động của aminotransferase trong huyết thanh, chẳng hạn như alanine và aspartate aminotransferase, là các chỉ số được đo rộng rãi về tổn thương mô và đặc biệt là gan, và số phận dị hóa của axit amin là cơ sở cho cách protein đóng góp vào nguồn cung cấp năng lượng và glucose. Mục này giải thích sinh hóa cơ bản và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Các phản ứng được mô tả ở đây là enzym học đã được thiết lập, được củng cố trong các văn bản và đánh giá sinh hóa tiêu chuẩn; đây là tài liệu tham khảo chứ không phải là một lĩnh vực hướng dẫn lâm sàng.

History

Quá trình chuyển nhóm amin được Alexander Braunstein và các đồng nghiệp mô tả vào những năm 1930, và vai trò của pyridoxal phosphate như một coenzyme của aminotransferase đã được làm rõ thông qua công trình của Esmond Snell và những người khác vào giữa thế kỷ XX, thiết lập quá trình chuyển nhóm amin như một bước khởi đầu trung tâm của quá trình thoái hóa axit amin.

Key figures

• Alexander Braunstein
• Esmond Snell
• Hans Krebs

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

Tại sao chuyển nhóm amin thường là bước đầu tiên trong việc phân giải một axit amin?

Nó tách biệt rõ ràng nhóm amin mang nitơ ra khỏi khung carbon bằng cách chuyển nó sang một keto axit, để tế bào có thể thải bỏ nitơ và tái sử dụng carbon một cách độc lập.

Sự khác biệt giữa axit amin tạo glucose và axit amin tạo thể ceton là gì?

Axit amin tạo glucose bị thoái hóa thành các chất trung gian có thể tạo thành glucose, trong khi axit amin tạo thể ceton tạo ra acetyl-CoA hoặc các tiền chất của thể ceton; một số axit amin vừa tạo glucose vừa tạo thể ceton.