chuyển hóa protein và acid amin

Viết được các phản ứng khử amin, khử carboxyl, trao đổi amin của các acid amin cùng các cơ chế của chúng.. Trình bày được sự thoái hóa riêng biệt của các acid amin.. Cơ chế: 2 giai đo

CHUYỂN HÓA PROTEIN

VÀ ACID AMIN

ThS Trần Quỳnh Hoa

CHUYỂN HÓA PROTEIN VÀ ACID AMIN

MỤC TIÊU

1 Trình bày được các enzym thủy phân protein

và cơ chế tác động của chúng.

2 Viết được các phản ứng khử amin, khử

carboxyl, trao đổi amin của các acid amin cùng

các cơ chế của chúng.

3 Mô tả được các giai đoạn của chu trình urê.

4 Mô tả được sự biến hóa của acid -cetonic.

5 Trình bày được sự thoái hóa riêng biệt của các

acid amin.

6 Trình bày được nguyên tắc chung để tổng hợp

acid amin.

7 Trình bày được các yếu tố và thành phần tham

gia vào quá trình sinh tổng hợp protein.

8 Mô tả được ba giai đoạn của sự sinh tổng hợp

1-BIẾN HÓA PROTEIN

1.1- Tiêu hóa protein- Các enzym thủy phân

protein

1.1.1-Endopeptidase

1.1.2- Exopeptidase

PEPTID PROTEIN

H

1.1.3- Enzym thủy phân protein ở các tổ chức

- Có các Catepsin : A,B,C

- Carboxypeptidase và Aminopeptidase

- Các enzym được chứa trong các lysosome

Sự có mặt của các enzym này giải thích hiện

tượng tự tiêu của tế bào khi tế bào chết

1.2- Cân bằng động của protein

Nitơ trong cơ thể liên tục chuyển hóa

nhưng vẫn đảm bảo sự cân bằng đạm

Cân bằng đạm

Nitơ nhập = Nitơ xuất

Nitơ nhập > Nitơ xuất

Nitơ nhập < Nitơ xuất

(+)

(-)

(+) : cơ thể đang lớn, dưỡng bệnh…

(-) : đói ăn, sốt, sau khi mổ…

1.3- Dự trữû protein

- Gan

- Huyết tương

- Cơ cung cấp protein cho não và tim (não

và tim có lượng protein tương đối cố

định )

Dự trữ lỏng lẽo

2- THOÁI HÓA ACID AMIN

2.1- Những quá trình chung của sự thoái

hóa acid amin

2.1.1- Khử amin

- Phóng thích Nitơ dưới dạng NH 3

- 4 con đường khử amin

2.1.1.3- Khử amin thủy phân

R CH COOH OH

R C H C O O H

N H2

+H2O -NH3

Oxy acid

2.1.1.4- Khử amin – oxy hóa

+1/2 O2-NH3

Acid  -cetonic

Cơ chế: 2 giai đoạn

+H2O

Acid imin

Acid -cetonic

Quá trình khử amin của aa  ở cơ thể động

vật bao giờ cũng là quá trình khử amin-oxy

COOH

CH2

CH2C COOH O

+ Chiều ngược lại : amin hóa-khử oxy

Amin hóa-khử oxy: cố định NH3vào hợp chất

hữu cơ (-ceto glutaric thành a glutamic)

nhóm amin dễ dàng chuyển sang a

-cetonic khác nhờ phản ứng chuyển amin

Glutamat dehydrogenase:

- Ở động vật cao cấp :

+ giữ vai trò thoái dưỡng (khử amin-oxy hóa)

với coenzym là NAD

+ kết hợp với các transaminase để thoái

dưỡng các aa 

+ NH 3 tạo ra được dùng làm nguyên liệu tổng

hợp urê

- Ởû vi sinh vật :

+ tác dụng theo hướng sinh tổng hợp (amin

hóa-khử oxy) với coenzym khử là NADPH

CH3COOH

CH2

CH2C COOH O

2.1.2- Phản ứng trao đổi amin

Braustein và Krisman (1937) (n/cứu ở cơ)

CH2

CH2C COOH

OH POH2C

OH POH2C CHO

COOH

CH N

Transaminase : có ở cơ, gan, thận, tim, ruột

Hai loại phổ biến và hoạt động mạnh

+ glutamic oxaloacetic transaminase (GOT)

= Aspartic transaminase (ASAT)

Glu + a oxaloacetic a.-cetoglutaric +

a.aspartic

+ glutamic pyruvic transaminase (GPT)

= Alanin transaminase (ALAT)

Glu + a pyruvic a -cetoglutaric + Alanin

-Viêm gan cấp tính : tăng GOT, nhưng chủ

yếu tăng GPT (có khi gấp 100 lần) ngay cả

trước khi xuất hiện vàng da có giá trị

dịch tể học

- Sự tăng GPT cho thấy một tác động phân

hủy của tế bào gan

-Viêm gan mãn : transaminase tăng ít, biểu

thị sự tổn thương nhu mô gan do hoại tư ûtế

bào gan

Nhồi máu cơ tim :

+ tăng rất cao GOT , GPT tăng ít hơn

+ Khi nhồi máu cơ tim, GOT bắt đầu tăng

từ giờ thứ 6 trở đi kéo dài cho đến giờ thứ

36 và trở về bình thường sau 5 – 6 ngày

+ Tỷ số De Ritis = GOT/GPT > 1

+ sự gia tăng của cả GOT và GPT cho một

chỉ số về độ tổn thương của gan có thể kéo

ngay sau suy tim do nhồi máu

GOT cũng tăng trong nghẽn mạch phổi,

nhồi máu thận

Sự liên quan giữa phản ứng trao đổi amin và

sự khử amin-oxy hóa

- Các aa đều có thể trao đổi amin được ,

mạnh nhất là Glu, Asp, Ala

- Nhiều enzym khử amin-oxy hóa của các aa

thì hoạt động yếu trừ Glutamat

dehydrogenase

- Các transaminase thì hoạt động mạnh và

phổ biến

Phần lớn aa khử amin-oxy hóa gián tiếp

qua các transaminase cùng với a

-cetoglutaric và glutamat dehydrogenase

1

2

- Khử amin của tất cả các acid amin

2.1.3- Khử carboxyl

- Khá phổ biená ở động vật

- Phổ biến ở VSV

Giản mạch, co cơ trơn, tăng tính thấm thành mạch

(GABA)GABA : - điều hoạt hoạt động thần kinh

- ức chế phản xạ thần kinh

Reserpin giảm lượng GABA/ TKTƯ

ngưởng kích thích của tế bào thần kinh với

sốc điện

2.2- Sản phẩm cuối cùng của sự biến hóa acid

amin

2.2.1- Chuyển hóa của NH 3

2.2.1.1-Sự tạo thành Glutamin

CO-NH2

CH2

CH2CH COOH N

Glutaminase

- Dạng vận chuyển không độc của NH3

URÊ (a uric:

chim, bò sát)

URÊ NƯỚC TIỂU

2.2.1.2 Sự tạo thành urê (chu trình Ornitin của

Krebs và Henseleit:

Máu tĩnh mạch cửa đến gan chứa nhiều NH 3

hơn máu ở gan ra.

Nồng độ urê của máu ở gan ra cao hơn máu

Krebs và Henseleit đã chứng minh bằng thực

nghiệm sự tạo thành urê

Sau đó Ratner và Cohen đã xác định chi tiết

các phản ứng enzym của quá trình tổng hợp

H2N-C-O ~ PO3H2

O carbamyl phosphat

Xảy ra trong ty thể TB gan

- Bước 2 : chuyển nhóm Carbamyl P tới Ornitin để

tạo thành Citrulin

H PO

NH



COOH

| NH CH

| ) (CH

| PO H CH

| NH

| O C

| NH

2 2

4 3 2 2

Giai đoạn 2 : chuyển CITRULIN thành ARGININ

|

CH

| CH

| CH

| COOH

COOH

| NH CH

| ) (CH

| NH

| NH C

||

NH

2

2 3

Citrulin Aspartat Arginosuccinat

Enzym : Argino succinat synthetase

| | CH

| COOH

+

Arginosuccinat lyase

Arginosuccinat Arginin Fumarat

Aspartat Trao đổi amin (Glu)

Giai đoạn 2 xảy ra ở gan và thận

Giai đoạn 3 : Thủy phân Arginin

CH| ) CH (| NH CH NH

NH

\ C O

2 2 2 2 2 2

Tăng - viêm thận kinh niên ( 3g/l)

- viêm thận cấp ( 5g/l)

- tiêu chảy, dịch tả, choáng (do mất nước)

gan, ung thư giai đoạn cuối)

Urê/ nước tiểu

- Trạng thái sinh lý : đối với phụ nữ có

thai

-Tuổi : trẻ em bài tiết > người lớn tính theo

mmol urê/24h/kg cân nặng)

-Bệnh lý : bài tiết / đái tháo đường, sốt

( thoái hóa protid)

2.2.2 Biến hóa của a  cetonic

Thoái hóa thành các chất trung gian/chu trình a.

citric CO 2 và H 2 O.

amin hoặc amin hóa)

Tạo thành glucid:

các  cetonic acid a pyruvic

Thối hĩa -ceto glutaric

succinyl CoA a.oxaloacetic

Tổng hợp glucose hay glycogen (gan)

Theo con đường của các acid béo sau khi

khử carboxyl

Acetyl CoA tổng hợp các acid béo

tạo thành các cetonic(các acid amin tạo ceton)

Vừa tạo đường vừa tạo ceton (vừa tạo

oxaloacetat vừa tạo acetyl CoA:Phenylalanin,

Tyrosin, Tryptophan, Isoleucin và Lycin)

2.3 Thoái hóa riêng biệt của các acid amin

2.3.1 Các acid amin tạo oxaloacetat:

Aspartat và Asparagin

2.3.2.Các acid amin tạo pyruvat:

Thréonin, Alanin, Cystein

2.3.3 Các acid amin tạo succinyl CoA: (cũng

có thể tạo glucid):Met, Val, Ile, Leu

2.3.4 Các acid amin tạo  cetoglutarat:

Glu, Gln, His, Pro, Arg

2.3.5 Các acid amin tạo Acety CoA:

Thr, Gly, Ser, Ala, Cys, Phe, Tyr, Trp, Lys, Leu

Cystein

-Tạo Taurin

- Tạo pyruvat và SO2

Taurin + acid mật Muối mật

SO2 [O] SO4

2-Tạo liên kết ester sulfat liên hợp sulfat (cơ chế

giải độc ở gan)

Methionin

Met + Adenosin S Adenosyl Met

S Adenosyl homo cystein

Cystein (tạo aa)

(Cung cấp –CH3)

-Vitamin B6 liều cao

- Tăng Cystein (do thiếu Cys), giãm Methionin

Phenylalanin và Tyrosin

a 2,5-di hydroxy phenyl pyruvic

[O]

a homogentisic Oxydase (Fe ++ ) a Maleyl

1

2

a acetoacetic

a fumaric

Acetyl CoA Acetat

 cetothiolase CoASH

- Phe và các chất thoái hóa xuất hiện

trong nước tiểu

-Trẻ đần độn, điều trị sớm bằng chế độ

ăn giảm Phe

-Cũng làm thiếu Tyr nên thiếu Melanin

Thiếu enzym oxydase: Tyrosin niệu

Acid para hydroxy phenyl pyruvic

acid homogentisic

- p-hydroxy phenyl pyruvat và tyrosin bị ứ đọng trong

máu và bài xuất nhiều trong nước tiểu.

- Sử dụng vitamin C có thể đưa sự chuyển hóa trở lại

bình thường.

Thiếu acid homogentisic oxydase  bệnh

Alcapton niệu.

-Bệnh bẩm sinh

Acid homogentisic khi tiếp xúc với không khí

sẽ bị oxy hóa cho 1 sắc tố màu nâu dễ nhận

biết.

-Ởû người bình thường, acid homogentisic bị

oxy hóa ngay khi tạo thành cho acid acetyl

acetic và không xuất hiện trong nước tiểu

Sự thành lập Melanin

Tyrosinase

Dopaquinon

2-carboxyl-2,3-dihydro indol –5,6-quinon

Indol-5,6-quinon

Melanin Polymer hóa

- Tạo hormon giáp trạng

- Tạo các Catecholamin (noradrénalin và

adrenalin)

Sự tạo thành creatin

Glycin+ Arginin Ornitin + Acid guanido acetic

Acid guanido acetic Homocystein + Creatin

Met

-Tạo creatin phosphat khi tác dụng với ATP

-Sp khử nước là creatinin có trong cơ và đào

thải qua nước tiểu

Sự tạo thành glutathion

Glutamat + Cystein -Glutamyl cystein

-Glutamyl cystein + Glycin Glutathion

Glutathion đóng vai trò của 1 hệ thống oxy hoá khử

(vận chuyển hydro).

- Động vật cao cấp :

- aa cần thiết (8aa) (Rose và cộng sự)

- aa bán cần thiết (Arg, His)

Nguyên tắc chung :

Acid -cetonic acid amin tương ứng

Glycin :được tổng hợp từ CO2 và NH3

Alanin : được tổng hợp từ pyruvat nhờ phản ứng chuyển amin từ glutamat

Cystein:được tổng hợp từ Met qua nhiều giai đoạn

Acid glutamic:được tổng hợp nhờ phản ứng amin hóa -cetoglutarat.

Glutamin:được tổng hợp từ glutamat vàNH3, xúc tác bởi glutamat synthetase.

Acid aspartic:được tổng hợp từ oxaloacetat nhờ phản ứng chuyển amin từ

glutamat

Asparagin:được tổng hợp từ aspartat vàNH3, xúc tác bởi asparagin synthetase.

Tyrosin:được tổng hợp từ phản ứng hydroxyl hóa phenylalanin.

Prolin:được tổng hợp từ glutamat

Serin:được tổng hợp từ glycin hoặc từ 3-phosphoglycerat.