Katabolizm białek i aminokwasów

1) Biosynteza mocznika – 4 etapy:

a) transaminacja – tu azot grup α-aminowych idzie na α-ketoglutaran

jest łatwo odwracalna, K=1, nie podlegają mu: lizyna, treonina, hydroksyprolina

Ważnym koenzymem aminotrasferaz jest PLP (fosforan pirydoksalu) – jest to forma wit. B6 i z enzymem tworzy zasady Schiffa, służy jako przenośnik grup aminowych

PLP – po transaminacji tworzy α-ketokwas i fosforan pirydoksyaminy

Aminotransferazy:

● alanina-pirogronian (alaninowa) – przenosi gr. aminową na pirogronian tworząc alaninę

● glutaminian- α-ketoglutaran (glutaminianowa) – przenosi gr. aminową na α-ketoglutaran tworząc glutaminian – tu substratem może być też alanina i wtedy „cały azot” może być gromadzony przez glutaminian, którego odmiana L jako jedyny ulega deaminacji oksydacyjnej bardzo szybko.

Tworzenie NH₃ z gr. α-aminowych przebiega przez azot α-aminowy L-glutaminianu.

* δ-aminowa grupa ornityny (nie ε) – łatwo się transaminuje

b) oksydacyjna deaminacja glutaminianu – z uwolnieniem amoniaku i odtworzenie α –ketoglutaranu przy udziale:

● dehydrogenaza L-glutaminianowa (GDH) wątrobowa – wykorzystuje ona NAD⁺ lub NADP⁺; α-aminowy azot zamienia się w amoniak przy udziale aminotransferazy glutaminianowej + GDH = „transdeaminacja” ; jest łatwo odwracalna

GHD – allosterycznie hamowana przez ATP, GTP i NADH

-- aktywowana przez ADP

● oksydazy aminokwasowe – te usuwają azot z α-aminokwasów

W nerkach i wątrobie przekształcają α-aminokwas do α-iminokwasu a dalej do α-ketokwasu; zredukowana reszta flawinowa tego enzymu przyłącza do H₂O tlen dając H₂O₂ rozkładany przez katalazę

Zatrucie amoniakiem – tworzą go bakterie jelitowe idzie do żyły wrotnej, oraz tworzony jest w tkankach i jest usuwany przez wątrobę i przekształcany w mocznik

Prawidłowa wartość amoniaku we krwi = 10-20μg/dL – zbyt duży poziom uszkadza OUN

Zwiększenie następuje przy ominięciu krążenia wrotnego wątroby na skutek jej upośledzenia lub rozwiniecia się krążenia obocznego w marskości

Objawy: drgawki, bełkot, słabe widzenie, spiączka, zgon

Dla mózgu jest groźny bo: NH₃ + α-ketoglutaran -> glutaminian -> obniżenie funkcji cyklu kwasu trikarboksylowego w neuronach (TCA).

►L-glutamina tworzy się przy udziale: L-Glutaminianu, Mg-ATP, NH₄⁺ i enzymu syntetazy glutaminowej; glutamina ta przechowuje amoniak w formie nietoksycznej

► Do utworzenia L-glutaminianu potrzebujemu: L-glutamine, H₂O i enzym glutaminazę z wydzieleniem NH₄⁺ (analogicznie jest)

c) transport amoniaku – wydalany do moczu, a wytwarzanie glutaminy zwieksza się w kwasicy metabolicznej, a spada w alkalozie metabolicznej

Biosynteza mocznika:

● 3 ATP + NH₃ + 1 mol azotu α-aminowego asparaginianu -> 1 mol MOCZNIKA

d) reakcje cyklu mocznikowego – schemat:

2) Zaburzenia metaboliczne związane z reakcjami cyklu mocznikowego:

a) Ostra hiperamonemia:

acetylo-Coa + glutaminian  N − acetyloglutaminian

zachodzi przy błędzie w genie NAGS – brak enzymu powoduje ostrą hiperamonemię – niwelowana przez podawanie N-acetyloglutaminianu

b) Hiperamonemia typu I :

CO2 + NH4+  karbamoilofosforan

Częstość występowania 1:62000

c) Syndrom HHH (hiperornitynemii, hiperamonemii i homocytulii):

Jest to defekt genu ORNT1, który koduje przenośnik ornityny z cytozolu do matrix wątroby – zahamowany zostaje cały cykl mocznikowy

Powstaje: hiperamonemia + akumulacja ornityny w cytozolu -> hiperornitynemia

Gdy brak ornityny: lizyna homocytrulina -> homocytrulinuria

d) Hiperamonemia typu II: związany z chromosomem X zaburzenie syntezy enzymu reakcji:

karbamoilo-P L-cytrulina – zwiększa to stężenie glutaminy we krwi, płynie m-r i moczu

e) Defekt syntetazy argininobursztynianowej:

L-asparaginian argininobursztynian

Podwyższony Km dla cytruliny, może dojść do podwyższenia jej stężenia w osoczu i wydalanie 1-2g/dzień

f) Defekt liazy argininobursztynianowej:

argininnobursztynian  L − arginina + fumaran

Prowadzi do acydurii argininobursztynianowej + podwyższone stężenie substratu we krwi, moczu i płynie m-r – powoduje łamianie się kępek włosów

g) Hiperargininemia – defekt arginazy, jest autosomalna recesywna, stężenie argininy jest podwyższone w moczu, krwi i płynie m-r, obecne jest również zjawisko współzawodnictwo argininy z lizyną i cysteiną w reabsorbcji

L-arginina  mocznik + L − ornityna