• mtb aminokyselín • mtb purínů a pyrimidinů • mtb tetrapyrolů

agenda• mtb aminokyselín• mtb purínů a pyrimidinů• mtb tetrapyrolů

mtb aminokyselin• AMK:• příjem kolem 60-100g denne• proteosyntéza• zdroj organicky vázaného dusíku (syntéza N- sloučenin• uhlíková kostra se zapájí do metabolismu (produkce E,MK, Glc)

mtb aminokyselin• dělení AMK z hlediska biosyntézya) neesenciální - tělo je dokáže tvořit samo• Gly, Ala, Pro, Ser, Tyr, Cys, Asp, Asn, Glu, Glnb) esenciální - musíme příjmat v potravě• větvené: Val, Leu, Ile• aromatické: Phe (->Tyr), Trp• bázické: His, Arg (jen v dětství nebo ťežkých stavech), Lys• s obsahem síry: Met (->Cys)• ThrMetoda Letální: Lysá Fena Trhala Trpícímu Invalidovi Varle. AH!

mtb aminokyselin• dělení AMK z hlediska degradačných produktůa) glukogenní - z jejich C-kostry může být substrátpro tvorbu Glcb) ketogenní - degradací vzniká AcetylCoA

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0f/Amino_acids.png

http://www.medbio.info/Horn/Time%206/protei3.gif

http://www.medbio.info/Horn/Time%206/protei2.gif

mtb aminokyselin• syntéza - 5 substrátů1. oxalacetát: Asp, Asn2. alfa-ketoglutarát: Arg, Glu, Gln, Pro3. pyruvát: Ala4. 3-fosfoglycerát: Ser, Cys, Gly5. Phe: Tyr

• syntéza - reakcemtb aminokyselin• transaminace (vratná reakce; katalýza aminotransferázami;kofaktor- pyridoxalfosfát /vit. B6/)• amidacePyr -> Ala (ALT- alaninaminotranferasa =GPT)OAA-> Asp (AST- aspartataminotransferasa=GOT)alfa-ketoglutarát-> Glu (GD)Asp -> Asn (donor NH2 je Glu)Glu -> Gln (!nejvýznamnejší transportní formaaminodusíku v krvi)

http://themedicalbiochemistrypage.org/images/glutamatedehydrogenase.jpg

Pyr -> Alahttp://themedicalbiochemistrypage.org/images/alt-reaction.jpg

OAA -> Asphttp://themedicalbiochemistrypage.org/images/ast-reaction.jpg

amidace glu

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/50/Glutaminolysisengl1.png

mtb aminokyselin• syntéza - reakce• z jiných AMKSer -> Gly (serinhydroxymetyl transferasa)Ser (+ Met) -> CysGlu -> ProPhe -> Tyr (phenylalaninhydroxylasa)

syntéza tyrozínuhttp://www.1cro.com/mwking/tyrosinesynthesis.gif

syntéza glycínuhttp://themedicalbiochemistrypage.org/images/glycine-synthesis.jpg

S-adenosylmethinonin (SAM) syntézahttp://themedicalbiochemistrypage.org/images/sam.jpg

syntéza cysteínuB12,foláthttp://www.1cro.com/mwking/cysteinesynthesis.gif

syntéza cysteínuregenerace metB12,foláthttp://www.1cro.com/mwking/cysteinesynthesis.gif

mtb aminokyselin• syntéza - jiné důležité látkyI. Gln, Asp, Gly -> puríny, pyrimidínyII.Gly -> porfyríny, kreatín (s Met a Arg)III. Arg -> NOIV. Cys -> taurínV. vznik monoaminů (=biogenní amíny)- dekarboxylace• tyr -> katecholamíny (A, NA, Dop)• trp -> serotonín (5-HT)• His -> histidín• Ser -> etanolamín -> cholín -> Ach

mtb aminokyselin• Cys -> cysteamínAsp -> beta-alanín} koenzým AGlu -> GABA (gama-aminobutyrát)

iosyntéza katecholamínovhttp://www.websters-online-dictionary.org/images/wiki/wikipedia/commons/thumb/0/08/Catecholamines_biosynthesis.svg/400px-Catecholamines_biosynthesis.svg.png

mtb aminokyselin• degradacea) odstránení aminodusíkub) detoxikace aminodusíkuc) mtb. C- kostry

mtb aminokyselin• odstránení aminodusíkua) extrahepatálne• transaminace (vznik zejména Ala, Glu a 2-oxokyselin)• deaminace (jen málo AMK: Ser, His, Thr -> zauvolnení NH3 - toxický pro mozek)• amidace (produkce Gln za spotreby ATP)b) v játrech• jako extrahepatálne +• oxidační deaminace Glu -> alfa-ketoGlt + NH3(glutamátdehydrogenáza GMD)

mtb aminokyselin• transport aminodusíku• NH3 - do 35mikroM• alanin• glutamin - nejvýznamnejší (nejhojnejší AMK v krvi (asi1/2 celkového množství AMK /1mM/)• urea - odpadní produkt prot. mtb

mtb aminokyselin• detoxikace aminodusíku• vazba NH3 na Glu -> Gln (netoxická transportní forma)• definitivní vyloučení Na) játra (obvykle 90-95%N)- glutaminázová reakce -> NH3 pro syntézu močovinyb) ledviny (5%)-glutaminázová reakce -> NH3 do moče (může vázat H + apufrovat tak moč) => při acidóze játra spracúvají méně Gln anechávají ho pro ledviny (ty odstraňují až 50% N)

glutaminázová reakce - játra, ledvinyGMD - játrahttp://themedicalbiochemistrypage.org/images/glutaminase-reaction.jpg

mtb aminokyselin• močovinový / ornitínový cyklus• detoxikační mtb dráha• lokalizace: játra; část v MIT a část v cytozolu• substrát: NH3, Asp, CO2, 4ATP (resp. 4 makroergní vazby)• funkce: zabudováni aminodusíku do urey (její následnéodstranení)• spotřeba HCO3 - (->okyseluje organizmus)

http://web.campbell.edu/faculty/nemecz/323_lect/Nitrogen_metabolism/images/ammonia-transport.jpg

produkce močovinyhttp://www.biochemj.org/bj/372/0279/bj3720279a02.gif

mtb aminokyselin• propojení s CC• fumarát -> OAA -> Asp -> močovin.cyklus• regulace -1. karbamaoylfosfát syntetáza I (MIT)• pH - acidóza cyklus spomaluje (více Gln proledviny)• syntéza Nacetylglutamátu - alosterickýaktivátor enzýmu2. N-acetylGlt syntetáza• aktivovaná argininem

mtb aminokyselin• mtb. C-kostry -7 degradačných produktů• glukogénne AMK• pyruvát

http://smkxxy.hutc.zj.cn/biochemistry-web/sutra/3-web/Chapt17/523.jpg

mtb purinu a pyrimidinu• dusíkaté báze - aromatické heterocykly• součást: nukleosidů, nukleotidů, kofaktorů (NAD,NADP, FAD, CoA,..)• puríny: pyrimidínový + imidazolový kruh - adenín,guanín, hypoxantín• pyrimidíny: tymín, cytosín, uracyl

mtb purinu a pyrimidinu• nukleosid: báze + monosacharid (ribóza)• spojeny beta-N-glykosidovou vazbou• adenosín, guanosín inosín, uridín, cytidín, tymidín•nukleotid: báze + monosacharid (ribóza) + kys.fosforečná• esterová vazba mezi kyselinou a monosacharidem• ATP, UTP, CTP,...

purínhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Purine_structure.png

pyrimidínhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pyrimidine_structure.png

purínové bázyhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pyrimidine_structure.png

pyrimidínové bázyhttp://www.mun.ca/biology/scarr/Fg10_09atop_revised.gif

nukleosid vs nukleotidhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nucleotide_nucleoside_general.svg

nukleosid vs nukleotidhttp://4.bp.blogspot.com/_qJDH2ocV9GQ/TFOJjqbIuFI/AAAAAAAAAqg/tXoHgjnPTZQ/s1600/800px-Nucleotides_1.svg.png

ibonukleotid vs deoxyribonukletidhttp://www.biochem.arizona.edu/classes/bioc461/GRAPHICS/Chapter25/Ribonucleotide%20reductase.jpg

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/bin/ch2f10.jpg/

mtb purinu a pyrimidinu• nukleotidy v organizmu• ribonukleotidy: celkové množství poměrne konstantní(mM), mění se jejich poměr (nejvíce je ATP)• deoxyribonukleotidy: množství závisí od buňečnéhocyklu (mikroM)• absorbují UV (260nm)

mtb purinu a pyrimidinu• metabolismus:• energetické proměny: ATP - přenašeč energie• syntéza RNA a DNA• mediátory mtb. procesů: cAMP, cGMP• součást koenzymů: NAD, NADP, FAD, CoA,..• aktivace intermediátů: UDP-glc,SAM, PAPS• regulace mtb. drah: allosterické efektory

mtb purinu a pyrimidinu• syntéza• nejsou esenciální• syntetizuje se celý nukleotid naraz• vysoké E nároky při syntéze de novo (=> využívají sešetřící reakce - syntéza z produktů degradace NK)• PRPP (=PRDP = 5’ fosforibosil 1‘difosfát) - společnýprekurzor syntézy• substrátem je ribóza 5’ P (z pentózového cyklu)nebo ribóza 1’ P (fosforolýza nukleosidů)• PRDP- syntetáza (spětně inhibován nukleosid di atrifostfáty)

mtb purinu a pyrimidinu• syntéza purinů• lokalizace: cytoplazma (různé tkanivá, hlavně játra)• 11 kroků - meziproduktem je IMP (inosínmonoP)\• PRDP -> 5‘fosforibosylamín (Gln-PRDPaminotrasferáza) -> IMP• sled reakcí z malých prekurzorů, monosacharidzapojen od začátku• substráty: PRDP, AMK (Gln, Gly, Asp), deriváty THF(tetrahydrofolát), CO2• koenzymy: NAD + , THF (=kys. listová)• produkty: nukleosidmonofosfátky (AMP, CMP)

mtb purinu a pyrimidinu• syntéza purinů• regulace: Gln-PRDP aminotransferasa• klinika:• rychlos syntézy závisí od dostupnosti PRDP (aktivujeji)• alostericky inhibována AMP a GMP (ak je dostatekATP, urychlí se produkce GMP a naopak), IMP• metotrexát (analóg folátu) - ihibice inkorporace C-zbytků -> inhibuje syntézu (léčba leukémií)• syntetické analógy báz, nukleosidů/tidů ->cytostatiká

PRPPhttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Phosphoribosyl_pyrophosphate.svg

syntéza purinůhttp://www.blc.arizona.edu/courses/bioc462b/grimes/nitrogen06/ch22/figure-22-35.jpg

http://www.blc.arizona.edu/courses/bioc462b/grimes/nitrogen06/ch22/figure-22-45.jpg

http://biochem4.okstate.edu/~firefly/Bioch205/Bioch205clmfolder/b205clm20/F28-04.jpg

mtb purinu a pyrimidinu• syntéza pyrimidinů• lokalizace: cytoplazma + 1 reakce v MIT• z větších podjednotek (-> jednoduší), monosacharidzapojen až na konci• substráty: karbamoylfosfát (Gln, CO2),PRDP, AMK (Asp),deriváty THF (jen pro tymín• meziprodukty: kys. orotová, OMP (ornitín mono fosfát),UMP• produkty: CTP, deoxy TMP

mtb purinu a pyrimidinu• syntéza pyrimidinů• regulace: karbamoylfosfát syntetáza II (cytoplazmatická)• aktivována PRDP a ATP• inhibována UTP• regulace nukleosid-fosfát reduktázy (syntézadeoxynukleosidů)-• aktivována nukleosidfosfáty• inhibována dATP

syntéza pyrimidinůhttp://en.wikivisual.com/images/6/6b/Nucleotides_syn2.png

http://eglobalmed.com/core/Biochemistry_Kings/web.indstate.edu/thcme/mwking/pyrimidinesynthesis.jpg

syntéza CTPhttp://www.db.uth.tmc.edu/faculty/alevine/1521_2000/ctpsyn.gif

syntéza dTMPhttp://themedicalbiochemistrypage.org/images/thymidinesynthesis.jpg

mtb purinu a pyrimidinu• degradace• DNA,RNA -> 3’ nukleotidy• endo/exo-nukleáza (atak P-diesterové vazby)• 3‘nukleotidy-> nukleosidy• nukleotidáza (odštepí P)• nukleosidy-> báza + ribóza + 5’P• nukleosidfosforyláza• nukleosidy -> báza + D-ribóza• nukleosidáza

mtb purinu a pyrimidinu• degradace purinů• konečný produkt: kys. močová, NH3• u člověka vzniká allantoin neenzymatickou cestou(zanedbatelné množství)• degradace pyrimidinů• konečný produkt: NH3 a CO2 (dobře rozpusté vevodě)• minoritní báze pseudouridín vylučován nezměnený

mtb purinu a pyrimidinu• kys. močová• zle rozpustná ve vodě, denně se vyloučí 0,5g (50%endogenní, 50% z potravy), významný antioxidant• tvoří soli - uráty (hromadení - hypeurikémie)• porucha vylučováni nebo nevyvážená strava• dna - hromadení krystalů v měkkých tkanivech akloubech (terapie - allopurinol - inhibítorxanthinoxidázy)• v krvi: muži 220 - 420 mikroMženy 140 - 340 mikroM• moč: 0,48 - 5,95 mM

degradace purinůhttp://www.blc.arizona.edu/courses/bioc462b/grimes/nitrogen06/ch22/figure-22-45.jpg

mtb tetrapyrolu• tetrapyroly - organické sloučeniny obsahující 4pyrolové kruhy• cyklické- porfyrinogeny, porfyriny (syntéza hemu,hem)• lineární - žlučové barviva (odourávání hemu)• výskyt: hemoglobín, myoglobín, cytochromy, vit. B12(Co), chlorofyl (Mg), katalázy

• hemmtb tetrapyrolu• cyklický tetrapyrol -porfyrín• aromatický charakter - systém konjungovaných vazeb(farebnost, planární struktura)• Fe 2+ uprostred tetrapyrolu, vázán koordinačnekovalentnými vazbami (4 s dusíkmi, 1 s bílkovinouhemoglobinu, 1 s kyslíkem)- koordinační číslo 6• biosyntéza:• 85% kostní dřeň (Hb)• játra (cytochromy)• může probíhe téměř všude

mtb tetrapyrolu• biosyntéza hemu• 1.krok v MIT -> pak do cytosolu -> pak spět do MIT• substrát: sukcynylCoA a Gly• významné meziprodukty:• kys. delta-aminolevulová• porfobilinogén (PBG- derivát pyrolu)• uroporfyrinogén III (1.porfyrinogén)• protoporfyrín IX (přímí prekurzor hemu)

mtb tetrapyrolu• regulace• ALA - syntáza - klíčový enzym• závislá na pyridoxalfosfátu• ALA -syntáza 1 (játra)• ihibována: hem, hematin (negative feedback)• regulace na úrovni transkribce (represe) i alostericky)• mnoho léků zvyšuje její množství v buňce (znižuje koncentraci hemu)• ALA-syntáza 2 (erytroblasty)• není spětne inhibována hemem ani indukována léky• regulace na úrovni dostupnosti Fe (vplyv na translaci)

mtb tetrapyrolu• poruchy syntézy hemu- porfýrie• okolo 6 typů (súvisejí s poklesem aktivity enzymů syntézy)• vrozené / získané• nedostat metabolitu za enzýmem a/nebo hromadení metabolitůpřed blokem• př. hromadení ALA při otravě Pb (blok porfobilinogensyntázy)• příznaky• hromadění hemových prekurzorů v těle (kůže- při světlese tvoří zle se hojící rány) a jejich vylučováni močí a stolicí(černá barva)• bizarní zjev, světloplachost, neurolog. poruchy

mtb tetrapyrolu• degradace hemu• buňky RES, sleziny, jater, kostní dřene, podkoží• Hb z erytrocytů je v oběhu vychytáván haptoglobinem(volný hem hemopexinem) a spracováván RES• nepřímí / nekonjugovaný bilirubin (vázaný na albumin vkrvi): nerozpustný (do moče se nedostáva, no pronikádo mozku)• přímí / konjugovaný (bilirubín-diglukuronid): rozpustnýve vodě (výskyt v moči a žluči)• celkový bilirubín v séru do 17 mikroM

http://www.prematuros.cl/webenfermerianeonatal/abril07/Fototerapia/foto3.gif

ilirubínhttp://ahdc.vet.cornell.edu/clinpath/modules/chem/images/bilirubin%20metabolism.jpg