BG-Đồng hóa protein và acid amin

Nhóm α-amino của cơ chất amino acid thay thế lysine của enzyme, hình thành Schiff base liên kết với PLP.. Sự khử amin của Amino AcidsTransaminases cũng có chức năng cung cấp các nhóm ami

Thức ăn

Dạ dày

Tụy

Ruột non Tụy

Khoang ruột

Tĩnh mạch cửa

Chuyển amino

acid vào máu

Phân giải protein trong tế bào

-Phân giải protein trong tế bào bằng lysosome

-Phân giải protein trong tế bào theo con đường ubiquitin-proteosome

Protein đích cho sự phân giải

Các phản ứng gắn ubiquitin với proteins

Mối quan hệ giữa các con đường chính trong đồng

hóa nitrogen

Chuyển amine

Oxy hóa khử amine

Phản ứng chuyển amine Nguồn NH4+ cho chu trình urea

Não

Cơ

Vai trò của Transaminase

Transaminases giúp cân bằng nhóm amin trong các α-keto

Nhóm prosthetic của Transaminase là pyridoxal phosphate (PLP), dẫn xuất của vitamin B6.

pyridoxal phosphate (PLP)

N H

C O

P

O −

O O

Ở trạng thái nghỉ, nhóm aldehyde của pyridoxal phosphate ở dạng Schiff base liên kết với nhóm ε-amino của phân tử

lysine trên enzyme

N H

C O

P

O −

O O

H +

R HC COO−

NH2

Enzyme (Lys)-PLP Schiff base Amino acid

Nhóm α-amino của cơ chất amino acid thay thế lysine của

enzyme, hình thành Schiff base liên kết với PLP

N tích điện (+) của PLP họat động như là nguồn electron, làm cho họat động xúc tác xảy ra dễ dàng Lysine tách H+, thúc đẩy sự

tautomer hóa, tiếp theo tái tạo proton và thủy giải

N H

C O

P

O −

O O

Kết cục là amino acid giải phóng ra dạng α-keto acid

Nhóm amino còn lại trên phân tử pyridoxamine phosphate

(PMP) Một α-keto acid khác phản ứng với PMP và tiến trình ngược lại xảy ra để tiếp tục hòan thành phản ứng

N H

C O

P

O −

O O

Sự khử amin của Amino Acids

Transaminases cũng có chức năng cung cấp các nhóm amine

từ nguồn amino acid dư thừa trong thức ăn cho các amino acid (vi dụ: glutamate) có thể bị khử amin

Bộ khung Carbon từ amino acids bị khử amin có thể được

đồng hóa để cung cấp năng lượng hoặc dùng để tổng hợp

glucose hay acid béo cho việc dự trữ năng lượng

Chỉ một số amino acids được khử amine trực tiếp

Glutamate Dehydrogenase xúc tác phản ứng chính hòan thiện

việc tách tổng thể N từ nguồn amino acid Đây là một trong số ít

enzyme có thể sử dụng NAD + hay NADP + như là chất nhận e−

Sự oxy hóa ở α-carbon tiếp theo thủy giải làm giải phóng nhóm

NH4+

− OOC

H2C

Tóm tắt: vai trò của transaminases trong việc cung cấp nhóm amino N cho glutamate, cho sự khử amin thông qua Glutamate Dehydrogenase, tạo NH +.

Amino acid α-ketoglutarate NADH + NH 4 +

α-keto acid glutamate NAD + + H 2 O

Transaminase Glutamate

Dehydrogenase

Vai trò của Glutamine và Alanine trong biến dưỡng

amino acid

Tổng hợp

amino acid

Chu trình Urea

Glutamine và Alanine chuyển nhóm N đến gan

Cơ, mô ngoại vi

Cơ

Gan

Gan

Hầu hết động vật trên cạn chuyển lượng nitrogen thừa thành urea, một hợp chất ít độc hơn ammonia, trước khi bài tiết ra ngòai

Chu trình Urea xảy ra chủ yếu ở gan

2 nguyên tử nitrogen của urea tham gia vào chu trình Urea là NH3 (hầu hết qua Glutamate Dehydrogenase)

Chu trình Urea

Tế bào chất

Ty thể

Carbamoyl Phosphate Synthase là bước quyết định của chu trình Urea, và chịu sự chi phối của điều hòa

Carbamoyl Phosphate Synthase được họat hóa dị không gian bởi N-acetylglutamate Dẫn xuất này của glutamate được tổng hợp khi nồng độ [glutamate] trong tế bào cao

do phân giải protein hay lượng thức ăn hấp thu nhiều

H2N C OPO32−

O HCO3− + NH3 + 2 ATP

+ 2 ADP + Pi

Carbamoyl Phosphate Synthase

carbamoyl phosphate

Bệnh Hyperammonemia

Khiếm khuyết di truyền của bất kỳ enzyme nào của chu trình Urea sẽ dẫn đến hyperammonemia – nồng độ

[ammonia] cao trong máu

Nếu mất hòan tòan bất kỳ một enzyme nào trong chu

trình Urea sẽ gây tử vong Nồng độ amonia cao gây độc, đặc biệt với não Nếu không điều trị kịp thời sau sinh, trẻ

sẽ bị chứng trì trệ trí não nghiêm trọng

Cơ chế độc tích của nồng độ [ammonia] cao trong máu Nồng độ NH 3 cao kích ứng phản ứng xúc tác bởi Glutamine Synthase:

glutamate + ATP + NH 3  glutamine + ADP + P i

Điều này dẫn đến cạn kiệt glutamate – một chất dẫn truyền thần kinh và là tiền chất cho sự tổng hợp chất dẫn truyền thần kinh GABA.

Sự cạn kiệt glutamate và mức ammonia cao trong máu thúc đẩy phản ứng xúc

tác bởi Glutamate Dehydrogenase theo chiều ngược lại :

glutamate + NAD(P) +   α-ketoglutarate +

NAD(P)H + NH 4 +

Hậu quả là sự cạn kiệt α -ketoglutarate, một chất trung gian cần thiết của chu trình Krebs , dẫn đến sự giảm sút về trao đổi năng lượng ở não

Điều trị khiếm khuyết các enzyme của chu trình Urea (tùy thuộc enzyme)

 Hạn chế tiêu thụ protein đến một lượng vừa đủ để cung

cấp amino acids cho sự phát triển trong khi thêm vào

khẩu phần ăn các dạng α-keto acid tương tự của các

amino acids thiết yếu

 Cấy ghép gan: là cơ quan thực hiện chu trình Urea.

Bệnh Hyperammonemia

Những bất thường khác liên quan đến chu trình urea