> Metabolismus aminokyselin 8 Struktura a názvy aminokyselin, základní typy jejich přeměn. Kofaktory transaminace, dekarboxylace, přenosu jednouhlíkových zbytků, oxidace a redukce. glukosa Thr Ala <--------------------------------------- Trp Přehled metabolismu uhlíkového skeletu některých aminokyselin 1. Které ze základních aminokyselin jsou pouze ketogenní, keto- i glukogenní a které pouze glukogenní? 2. Ze kterých aminokyselin vzniká acetyl-CoA? 3. Které aminokyseliny poskytují při svém odbourávání propionyl-CoA? Jak je tato látka dále přeměňována? Který kofaktor je při její přeměně potřebný? 4. Uveďte kofaktory a) aminotransferas; b) dekarboxylas. 5. Uveďte příklady dekarboxylas aminokyselin a produkty, které jejich činností vznikají. Ve schématech na následujících stránkách doplňte chybějící názvy a vzorce. Alanin Ala Transaminace Arginin A. Močovinový cyklus . H[2]0 Arg —^—► + B. Tvorba oxidu dusnatého (nitroxidu) oxidace Arg ---------- ► NO + citrullin NO-synthasa C. ATP ADP Tvorba kreatinfosfátu 1. Které aminokyseliny jsou potřebné pro syntézu kreatinu? 2. Arg nemá specifickou aminotransferasu. Jakým způsobem jsou eliminovány atomy dusíku z Arg? Serin A. Ser ooc-c=ch[2] nh[3]^+ h[2]o nh[3] pyruvát Dehydratační deaminace B. C0[2] + NH[3] JL-folát ■ • • ff-folát C. Dekarboxylace Ser C0[2] Přeměna na glycin D. Přeměna na 3-fosfoglycerát ATP ADP ^». 3-P-glycerát NADH + H* Glu NADH + m NAD^+ Ser [DEL: ^ :DEL] [DEL: » :DEL] » transaminace Pí H[2]0 Ser fosfoserin glukosa Reakce má význam pro glukoneogenezi, v opačném směru se jedná o hlavní cestu syntézy šeřinu (zdroje dvou jednouhlíkových zbytků). Glycin A. Hlavní dráha katabolismu bb-folát Gly co[2] + nh[3] V NAD^+ NADH+ H B. Gly pyruvát Ser Přeměna na serin > Gly NAD^+ NADH + H^+ NH, 02 H202 oxidativní deaminace C. Vedlejší dráhy katabolismu X ... primární hyperoxalurie, kalciumoxalátová urolitiáza Threonin Met HOOC—CH—CHoCHo---------- S I nh[2] \ x-ch[3] např. cholin adrenalin kreatin Rib—Ade S-adenosylhomocystein cystathionin homoserin HoO CoASH 2-oxobutyrát propionyl-CoA CO; karboxylace NH, CO, > f sukcinyl-CoA B 12 isomerace Cys > 3. Při deficitu vitaminu B[12] vzniká hyperhomocysteinemie. Která další látka se bude v organismu tvořit ve zvýšeném množství a které se bude nedostávat? 4. Při enzymovém defektu enzymu methylentetrahydrofolátreduktasy se zvyšuje riziko vzniku aterosklerózy. Kteiý metabolit se hromadí v krvi (též str. 26)? 5.Met nemá specifickou aminotransferasu. Jakým způsobem je eliminován dusík z Met? sulfinylpyruvát pymvát hypotaurin 0[2] taurin sulfitoxidasa A. Hlavní dráha katabolismu „ 2 ATP SOf -------------- PAPS Cys merkaptopyruvát pyruvát transaminace B. Vedlejší dráha katabolismu > 1. Které aminokyseliny nebo jejich deriváty slouží ke konjugaci žlučových kyselin? 2. Který kofaktor je součástí sulfítoxidasy? 3. Proč při dostatečném příjmu Met a Phe nejsou Cys a Tyr esenciálními aminokyselinami? 4. Jaký je význam taurinu v metabolismu? 5. Jaký je význam PAPS v metabolismu? 6. Která látka je produktem dekarboxylace cysteinu. Napište název kofaktoru, v jehož struktuře je tato látka obsažena. Vzniká kotranslačně ze šeřinu navázaného na tRNA pro selenocystein. Seryl-tRNA je přeměněna na selenocysteyl-tRNA reakcí se selenofosfátem. Selenocysteyl-tRNA se specificky váže s elongačním faktorem a je transportována na ribosom. Selenocystein je kodován tripletem UGA, což je normálně stop-kodon. Pro jeho rozpoznání jako kodonu pro selenocystein je potřebný rozpoznávací element v nekódující části mRNA. Vznik selenofosfátu Se^2 + ATP --------- ► AMP + P[s] + Selenofosfát Příklady enzymů obsahujících selenocystein: thioredoxinreduktasa, glutathionperoxidasa, deiodinasa 7. Jakou roli má v buňkách glutathionperoxidasa? Aspartát A. Transaminace AST Asp B. Asp + citrullin + ATP Močovinový cyklus C. Dekarboxylace Asp C0[2] Asparagin nh[3] Deamidace Asn + Glutamát A. oxalacetát Transaminace B. NAD^+ NADH+ H^+ Dehydrogenační deaminace C. Dekarboxylace C0[2] Glu Glutamin A. Syntéza H[2]0 nsynthasa ATP glutami ADP + P glutamin B. Deamidace H[2]o glutaminasa Prolin A^1 -pyrrolin-5-karboxylát H[2]0 NAD(P)* NAD(P)H + H* B. Hydroxy lace prolinu 2-oxoglutarát NAD^+ NADH + H^+ semialdehyd Qu A. Katabolismus Pro 4-hydroxyPro 1. Jaký je obecný název enzymu, katalyzujícího hydroxylaci prolinu? 2. Aminokyselina Pro nemá specifickou aminotransferasu. Jakým způsobem je zní eliminován dusík? Histidin A. Katabolismus nh[3] histidasa urokanát 2 H[2]0 H[4]-folát ...................... [DEL: ^ ^ :DEL] Glu ACformiminoglutamát “FÍGLU” His J. B. Dekarboxylace 3. Který heterocyklus je základem histidinu? 4. Kteiý kofaktor je součástí dekarboxylasy histidinu? 5. Testem na nedostatek tetrahydrofolátu je zátěž histidinem. V moči se při deficitu tetrahydrofolátu nachází zvýšené množství formiminoglutamátu. Vysvětlete. 6. His nemá specifickou aminotransferasu. Jakým způsobem je eliminován a-dusík z His? HoO bydratace na dvojné vazbě T h[2]o 3-hydroxy-3-metliylglutaryl-CoA (HMG-CoA) acetoacetát acetyl-CoA propionyl-CoA acetyl-CoA CoA-SFF^ C0[2]^ NAD NADH + H^+ NAD^+ NADH+ H^+ CO; karboxylace T sukcinyl-CoA B 12 isomerace propionyl-CoA co. karboxylace 12 ATP ADP 2 Isoleucin transaniinace oxidační dekarboxylace 2,3-dehydrogenace - FAD FADH CO2 karboxylace na C4 Valin Leucin isomerace sukcinyl-CoA © (deficit dehydrogenasy rozvětvených 2-oxokyselin) ketonurie s výskytem oxokyselin s rozvětveným řetězcem (nemoc javorového sirupu "maple syrup urine disease") 7. Co bývá příčinou methylmalonové acidurie? Při metabolismu kterých aminokyselin se může za jistých podmínek projevit? Lysin NAD ► NAD H + H 2-aminoadipát 2-oxoadipát 2 acetyl-CoA 2 CO Jl transaminace A. Katabolismus HOOC—CH-- (CH[2])[4]— NH[2] + 0=C—(CH[2])[2]------------- COOH nh[2] i COOH lysin v 2-oxoglutarát I V + Glu allysin > Metabolismus Lys není v savčích buňkách přesně znám, Lys je též glukogenní. B. Přeměna na karnitin trimethyllysin SAM SAM SAM Lys ----- ► karnitin A. allysin kondenzační reakce __ ► příčné můstky Lys lysyloxidasa (Cu^2+) oxidativní deaminace O H2O2 NH3 Tvorba příčných můstků v kolagenu > 8. Aminokyselina Lys nemá specifickou aminotransferasu. Jakým způsobem jsou eliminovány atomy dusíku z molekuly? Fenylalanin Tyrosin o[2] íiímaroylacetoacetát 26. Která látka je donorem vodíku v reakci, při níž vzniká homogentisát? 27. Jaké produkty se hromadí v krvi a následně vylučují močí při deficitu fenylalaninhydroxylasy a jak se tato choroba nazývá? B. Přeměna na katecholaminy o[2] h[2]o Tyr ' * DOPA Z. vit. C noradrenalin adrenalin 3,5-dijodtyrosin thyroxin 28. Jakým typem reakce je přeměňována DOPA na dopamin? 29. Která látka vzniká z dopaminu působením dopamin-P-hydroxylasy? C. Přeměna na tyreoidální hormony dopamin acetoacetát + fumarát EU maleinylacetoacetát A. Katabolismus A. Přeměna na kožní pigmenty °2. Cu o[2], Cu Tyr —|—► DO PA --------------- *- dopachinon ------ *■---- melanin [3 Poruchy při metabolismu fenylalaninu a tyrosinu Název nemoci Enzymová porucha Nález v moči Symptomy Hyperfenylalaninemie typ I (fenylketonurie) 1 t Phe, fenylpyruvát, fenylacetát, fenyllaktát, fenylacetylglutamin záchvaty, psychózy, "myší zápach" Hypertyrosinemie typ II 2 í Tyr Alkaptonurie 3 T homogentisát tmavá moč Hypertyrosinemie typ I 4 Ť Tyr průjmy, zvracení, "zápach po hlávkovém zelí" Albinismus 5 absence očních a kožních pigmentů Enzymové poruchy: m fenylalaninhydroxylasy, m tyrosintransaminasa, [3] homogentisátoxygenasa, 0 fiimaroylacetoacetáthydrolasa, | 5 | tyrosinhydroxylasa 30. Odvoďte vznik katabolitů fenylalaninu při fenylketonurii. 31. Projevem alkaptonurie je tmavá moč. Pokuste se vysvětlit, co způsobuje tmavou barvu s ohledem na charakter metabolitu, který je do moče vylučován. 32. Pokuste se zdůvodnit, proč při léčbě dětí s hyperfenylalaninemií způsobenou nedostatkem tetrahydrobiopterinu nedostačuje nízkofenylalaninová léčba, ale podávají se prekurzory katecholaminů nebo přímo tetrahydrobiopterin. Tryptofan A. Katabolismus a tvorba nikotinamidu Trp A^-formy lkynurenin nh[2 ]kynurenin CH?—CH—COOH ' I % NH[2] o 0[2] > 3-hydroxykynurenin Ala NAD CONH2 ^ °/[0] OH COOH 97% 3-hydroxyanthranilát NH, N nikotinamid > 2-oxoadipát B. Dekarboxylace co[2] Trp _ A. 5-hydro^tiyptofan serotonin melatonin o[2] H[2]0 Přeměna na melatonin 33. Za hlavní faktor vyvolávající onemocnění pelagra je pokládán nedostatek nikotinové kyseliny. Vysvětlete, proč v oblastech s převahou kukuřičné stravy je tato choroba častá (vezměte v úvahu vliv jednostranné stravy a zastoupení aminokyselin v kukuřici)? 34. Které aminokyseliny poskytují při svém katabolismu jednouhlíkové zbytky? 35. Která aminokyselina je hlavním dodavatelem jednouhlílcových zbytků? Zdůvodněte. 2 acetyl-CoA