Anteckningar

Proteinogena och icke-proteinogena aminosyror.

𝛼-aminosyra sitter på alfasidan. icke-proteinogena aminosyror är de som inte ingår i våra proteiner

GABA t.ex. ingår inte i proteiner, ingen 𝛼-aminsyra, är en gamma-aminosyra, sitter på gammakolet.

Aminosyrors användningsområden

Aminorsyror är:

• byggstenar till proteiner
• homeostasis
  • syra-bas regleringen
• grundskelett för andra biomolekyler
• transporterar ammoniak icke-toxiskt
  • glutamin och alanin transporterar kväve till levern
• neurotransmiterare
  • glutamat och glycin

Källa till aminosyror är ifrån proteiner som vi fått in oss från födan. I magtarmkanalen finns mycket enzymer som bryter ner Kan inte bara diffundera över cellmembran, måste få hjälp på något sätt. Finns ett stort antal aminosyratransportörer. Vissa transportörer för vissa aminosyror (polära, hydrofoba osv)

• ligger en jonpump som pumpar ut Na+, så Na+ blir lägre på cellsidan än på utsidan, när Na+ vill vandra in från högre till lägre koncentrationen, de drar med sig aminosyrorna in i cell, det är en indirekt aktiv transport av aminosyror
• går från en högre till en lägre koncentration
• VIKTIGT: aminosyror kräver en transportör för att passaera cellmembranet

Aminosyror byggs upp och bryts ner hela tiden, de återanvändas eller återvinnas.

Uppbyggnad

En aminosyra har två sidor

• kolskelett
  • hämtas från glukolysen, pentosfosfatvägen eller TCA
  • efter få metabola vägar kan man bilda samtliga 20 aa
• aminogruppen
  • nästan uteslutande från glutamat, antingen
    • donerar eller
    • hela strukturer modifieras till en aminosyra

De flesta mikroorganismer kan skapa alla aa på detta sätt. Vissa vägar är väldigt komplexa och involverar många steg. Essentiella aminosyror måste komma via kedjan, speciellt de komplexa Vi kan bilda 11 av de 20, icke-essentiella Listan är inte helt regid, för vissa individer är vissa essentiella.

• t.ex. arginin för vuxna är icke-essentiell, men barn kan inte syntesisera den
• finns sjukdomstillstånd, PKU där man inte kan producera tyrosin

Icke-essentiella

3-fosfosglycerat

serin

• glycin
• cystein

𝛼-ketoglutarat

glutamat

• glutamin
• prolin
• arginin

Bildas ofta ifrån transamineringsreaktioner. Finns motsvarande 𝛼-ketosyra. Glutamaat och a-ketoglutarat. Skiljer sig bara från alfapositionen Reagerar med en annan aminosyra så man får över en 𝛼-ketosyra. aminotransferaser kan katalysera dessa reaktioner kan säga byter plats på karbonylgruppen och aminogruppen VIKTIGT: är reversibla, samma reaktion används för att bygga upp och bryta ner

glutamat kan i ett viss antal steg skapa fler aminosyror som t.ex. arginin och prolin.

oxalaccetat

aspartat

• aspargin

pyruvat

alanin

Aminotransferaser

ALT/ALAT

pyruvat + glutamat → alanin + 𝛼-ketoglutarat

AST/ASAT

oxalaccetat + glutamat → aspartat + 𝛼-ketoglutarat

Generell: X + glutamat → Y + 𝛼-ketoglutarat

𝛼-ketosyror

• pyruvat
• oxalacetat
• 𝛼-ketoglutarat

Hittar man de i blodbanan så har cellerna skadats på något sätt. De ökar blodbanan i nästan alla typ av leverskada, hepatit/alkolism pga högt tryck i leverna, läcker ut i blodet

Finns andra sätt att bilda glutamat från 𝛼-ketoglutarat, glutamat-dehydrogenas är ett leverspecifikt enzym. Tror inte att den används normalt, eftersom vi har inte så mkt ammoniak i våra vävnader, den är toxiskt, försöker minimera. men kan i vissa fall vara en syntesväg

Glutamin kan bildas från glutamat och aminiak, kostar ATP

• laddar in amoniak

Tyrosin

Bildas från fenylanalyn, sitter en hydroxylgrupp som gör att det saknas.

• reagerar med syra,

Fenylalanin + $O_2$ + NADPH + $H^{+}$ → Tyriosin + $NAD{P}^{+}$ + $H_{2}O$ Katalyseras av fenylalaninhydroxalas-enzymet

PKU är en sjukdom när man fått defekter i form av en genmutation som kodar för det enzymet. Tyrosin är viktigt för att bilda andra aa, men också pigment och andra saker.

PKU

Intelektuela nedsättningar fördröjd utveckling neurologiska problem

tidig behandling med bra förutsättningar, minska proteinintaget och ge olika typer av supplement

aspartam kan omvandlas till fenylalanin.

Testar barn i PKU-provet vid födsel sedan 1965, så man kan börja tidig behandling.

Summering

• aa är också energikälla och signalering
• essentiella vs icke-essentiella
• 𝛼-aminogruppen kommer ifrån glutamat
• kolskelettet kommer ifrån 5 precursors
• aminotransferaser är essentiella för både uppbyggnad och nerbrytning av aa
• PKU

Nedbrytning

Händer vid överskott av aa. Ta bort aminogruppen, återvinna kolskelettet till

• acetyl-CoA och acetoacetyl-CoA
• nedbrytning sker i levern

Ammoniak bildas under nedbrytningen, det toxiskt, måste vara minimala nivåer. Sker i lever, där har vi urea-cykel där ammoniak kan omvandlas till urea I andra vävnader måste man säkert kunna transportera det till levern Glutamin och alaninan är två viktiga transportformer för det

Glycin, lysin, methionin, serin, treonin och tryptofan bryts ner till ammoniak Många aa bryts ner i steg, först till glutamat.

Samma transamineringsreaktioner fast motsatt håll

alanin + 𝛼-keoglutarat <→ pyruvat + glutamat aspartat + 𝛼-ketoglutarat <→ oxalacetat + glutamat

generell: X + 𝛼-ketoglutarat <→ Y + glutamat

aminogruppen av glutamat konverteras till ammoniak genom oxidativ deaniminering

• katalyseras av enzymet glutamat dehydrogenaset

aminosyror som har NH2 i sidogrupper:

• glutamin → glutamat
• aspartin → aspartat
  • aspartat ofta till 𝛼-ketoglutamat

Urea-cykeln

I levercellernas mitokondrie matrix

1. NH4 reagerar med CO2 skapar karbamoylfosfat
   1. karbamoylfosfatsyntas-1 som katalyserar och kontrollerar hur mycket ureacykel
2. ornitin länkas samman med karbamoylfosfat
3. citrullin reagerar med aspartat
4. argininoasuccinat → arginin + fumarat
5. arginin + h2o → ornitin + urea

Om man har problem med enzymerna, stiger nivåerna av ammoniak i kroppen.

höga nivåer av glutamin har en tenden att dra till sig vatten, vilket kan orsaka edema

Regleringspunkter

• karbamoyl-fosfat-synteas I aktiveras av N-acetylglutamat allosterisk

höga nivåer av glutamat och arginin inducerar syntesen av aktivatorn av ureacykeln

behandling med tillföresle av t.ex. alganin

Vävnader utanför levern transporterar kväve till levern för att omvandlas till urea

Man vill inte bilda ammoniak utanför lever, de kan inte tas hand om t.ex. skelettmuskler

Glutamin och alanin är två av de viktigaste transportformerna

Flesta vävnader har tillgång till enzymet som kan konvertera glutamat → glutamin (glutaminsynteas), kan via blod transportera till levern där de går in i ureacykeln, det kan även själva glutamatet göra

• skelett använder alanin för att transportera ammoniak till lever
• andra vävnader använder glutamin

Samspelet mellan dessa vävnader heter glukosalanincykeln, transporterar kväve till levern

TCA är en hub i cellen, där man kan ta olika koldelar

• men då kommer cellen skapa mindre energi
• måste fylla på cykeln med nya kolskelett

glukogena aa spelar stor roll, t.ex. alanin→pyruvat anaplerotiska reaktioner fyller på cykeln

ketogena aa grupper

• 13 amino acids are pure glucogenic
• 5 amino acids are both glucogenic and ketogenic (Phe, Iso, Thr, Trp, Tyr; mnemonic ”PITTT”)
• Only Lys and Leu are pure ketogenic amino acids

Oxalaccetat är en ingångsdörr för metabolismen för aspartat och aspargin

Vissa aminosyror har väldigt komplex nerbrytning

• Alanine aminotransferase
• Aspartate aminotransferase
• Glutamate dehydrogenase
• Glutamine synthetase
• Glutaminase
• Phenylalanine hydroxylase
• Carbamoyl phosphate synthetase I

Enzym	Var (huvudsakligen)	Funktion	Substrat (in)	Produkt (ut)
Alanine aminotransferase (ALT)	Lever, skelettmuskel	Transaminering mellan alanin ↔ pyruvat	Alanin + α-ketoglutarat	Pyruvat + Glutamat
Aspartate aminotransferase (AST)	Lever, hjärta, muskel	Transaminering mellan aspartat ↔ oxaloacetat	Aspartat + α-ketoglutarat	Oxaloacetat + Glutamat
Glutamate dehydrogenase (GDH)	Lever (mitokondrier)	Oxidativ deaminering	Glutamat + NAD⁺/NADP⁺	α-ketoglutarat + NH₃ + NADH/NADPH
Glutamine synthetase	Muskel, hjärna, perifera vävn.	Avgiftning: binder NH₃ till glutamat	Glutamat + NH₃ + ATP	Glutamin + ADP + Pi
Glutaminase	Lever, njure	Frigör ammoniak från glutamin	Glutamin	Glutamat + NH₃
Phenylalanine hydroxylase	Lever	Hydroxylation av fenylalanin	Fenylalanin + BH₄ + O₂	Tyrosin + BH₂ + H₂O
Carbamoyl phosphate synthetase I (CPS I)	Lever (mitokondrier)	Start av ureacykel: aktiverar NH₃	NH₃ + HCO₃⁻ + 2 ATP	Karbamoylfosfat