Kolos oralny III 🫠🫠

omów trawienie i wchłanianie aminokwasów

• rozpoczyna się w żołądku: gastryna stymuluje wydzielanie HCl przez komórki okładzinowe. W żołądku działają dwa enzymy - pepsyna i rennina (podpuszczka), która rozkłada kazeine zawarta w mleku matki

• oczywiście pepsyna jest endopeptydaza, czyli rozrywa wiązania wewnątrz peptydu. Jest wydzielana przez komórki główne w postaci nieaktywnego zymogenu, który ulega aktywacji pod wpływem pH lub samej aktywnej pepsyny (autokataliza)

• trawienie w dwunastnicy —> trypsynogen aktywowany przez jelitowa enteropeptydazę (jest w soku jelitowym). Trypsyna następnie aktywuje pozostałe enzymy w soku trzustkowym, czyli chymotrypsynę, elastazę i karboksypeptydazy (od C końca)

• w rąbku szczoteczkowym aminopeptydazy i dipeptydazy odcinają oligopeptydy do wolnych aminokwasów, dipeptydów i tripeptydów

• aminokwasy sa transportowane —> transport wtórnie aktywny zależny od Na+ lub ułatwioną dyfuzję. Jeden aminokwas może być transportowany przez kilka systemów transportowych, mają one nakładającą się specyficzność dla różnych aminokwasów

• transport do enterocytów zależny od Na+ - poprzez nośnik PepT1

wchłanianie u noworodków

• pinocytoza lub prześlizgiwanie się z przez enterocyty do krwi

• noworodki pobierają immunoglobuliny zawarte w mleku

• u dorosłych może prowadzić do alergii, nadwrażliwości, celiakii bo organizm rozpoznaje nienaruszone obce białko jako intruza

pepsyna - działanie

aromatyczne - fenyloalanina i tyrozyna

dekarboksylacja aminokwasów i powstawanie amin biogennych

• proces eliminacji grupy karboksylowej z cz. aminokwasu w postaci CO2

• enzym to dekarboksylaza, której kofaktorem jest witamina B6

• w reakcji powstaje amina biogenna, która wykazuje silną aktywność biologiczną w organizmie

transaminacja aminokwasów

• odwracalne reakcje, aby organizm mózgu zarządzać elastycznie pulą aminokwasów

• enzymy —> różnie, w przypadku alfa-ketoglutaranu jest to po prostu aminotransferaza aminokwasu (?).

• Jeśli chodzi o koenzymy to jest nim fosforan pirydoksalu (aktywna forma wit B6), która zamienia się w fosforan pirydoksyaminy PMP, zabierając grupę aminową i oddając ją na akceptor

• alfa ketoglutaran —> glutaminian

• pirogronian —> alanina

• asparaginian —> szczawiooctan

• znaczenie: cykl glukoza-alanina; cykl purynowy —> GŁÓWNE ŹRÓDŁA AZOTU DO CYKLU MOCZNIKOWEGO; włączenie szkieletów węglowych aminokwasów do glukoneogenezy, typu pirogronian co powstaje z alaniny

cykl glukoza-alanina

• w mięśniach szkieletowych w czasie katabolizmu białek i aminokwasów rozgałęzionych dochodzi do transaminacji

• z mięśni do wątroby

• enzym kat. przemianę pirogronianu (pochodzi z glikolizy lub metabolizmu bursztymianu pochodzącego z katabolizmu izoleucyny i waliny, aminokwasów BCAA) w alanine to aminotransferaza alaninowa

• pozwala na transport gr. aminowej do wątroby we krwi, gdzie działa ALT2 —> otrzymany pirogronian jest wykorzystywany np. do syntezy glukozy, która może być uwalniana do krwi i spożytkowana przez mięśnie

cykl z glutaminą

• mięśnie, mózg, inne tkanki

• glutaminian powstały w wyniku transaminacji z udziałem alfa ketoglutaranu jest przekształcany do glutaminy

• enzym katalizujący to syntetaza glutaminy —> z glutaminianu + AMONIAKU powstaje glutamina (wymaga ATP)

• w wątrobie działa enzym GLUTAMINAZA, która z glutaminy robi glutaminian z uwolnieniem NH3!!!!!

• glutaminian trafia do oksydacyjnej deaminacji

opisz degradację białek endogennych

• może być na dwa sposoby - albo zależny od ATP cytozolowy system ubikwityna proteasom i niezależny system działający w lizosomach

• ubikwityna: najpierw mamy kowalencyjną modyfikację poprzez dołączenie się ubikwityny, czyli wysoce konserwatywnego białka globularnego. Następuje wiązanie izopeotydiwe między grupą alfa karboksylową glicyny ubikwityny a aminową grupą lizyny, co WYMAGA ATP. Proces jest trzystopniowy - najpierw enzym 1 (E1) aktywuje ubikwitynę, która jest przenoszona na E2. E3 rozpoznaje wyznaczone białko do degradacji oraz kompleks Ub-E2. Dodawanie 4 lub więcej cząsteczek Ub posoduje powstanie łańcucha poliubikwityny, co rozpoznaje proteasom —> taki cylindryczny kompleks proteolityczny. Rozfaldowuje, deubikwitynuje i rozcina białko na fragmenty. Te fragmenty są następnie rozkładane przez cytozolowe proteazy na aminokwasy, które zasilą pulę. Ub podlega recyklingowi

• sygnały do degradacji —> element struktury rozpoznawany przez E3 lub reguła N-końcowa, czyli ze względu na N końcowy aminokwas. Takimi aminokwasami są arginina (destabilizujący aminokwas) lub seryna (stabilizujący). Białka bogate w PEST (prolina, glutaminian, seryna, treonina) są szybko ubikwitynynowane

• lizosomy - degradacja; mają enzymy zwane katepsynami, najwyższą aktywność mają w niskim przedziale pH. Nie wymaga ubikwitynacji, nie wymaga ATP

bilans azotowy

• stosunek azotu spożytego do tego wydalonego

• musimy znać współczynnik zawartości azotu, naczęściej jest to 16 g na 100 g białka

• dodatni bilans azotowy —> więcej spożywany niż wydalamy. Normalnie jest u dzieci, kobiet w ciąży, rekonwalescencji po zabiegach, urazach, chorobach

• PATOLOGIE: niewydolność wątroby, niewydolność nerek

• ujemny bilans azotowy —> więcej wydalamy, prawidłowy stan u osób starszych

• PATOLOGIE: głód, dieta niskobiałkowa, zaburzenia trawienia, urazy, oparzenia, nowotwory (szczególnie rak trzustki)

transport azotu aminokwasowego do wątroby

• jak wiemy do wątroby źródłami azotu jest alanina (z mięśni - pirogronian) oraz glutamina (syntetaza glutaminy, też mięśnie mogą być)

• amoniak również może być bezpośrednim źródłem np. przez ureazę, którą mają bakterie w jelicie

• alanina w wątrobie może ulegać odwrotnej reakcji niż w mięśniach, tzn. pod wpływem ALT może być donorem NH2 dla alfa ketoglutaranu - powstaje pirogronian i GLUTAMINIAN

• glutamina w wątrobie - hydrolizowana przez enzym glutaminazę do glutaminianu oraz amoniaku (jako substrat do cyklu mocznikowego)

oksydacyjna deaminacja kwasu glutaminowego

• enzym to dehydrogenaza glutaminianowa —> mitochondrialny enzym

• koenzymami są NAD+ lub NADPH (redukcyjna aminacja) !!! zależy w którą stronę, bo reakcja może zachodzić w obu kierunkach

• kierunek reakcji jest zależny od stężeń glutaminianu, alfa ketoglutaranu etc. Po posiłku białkowym reakcje idzie w prawo, przy dużych stężeniach amoniaku w lewo - chociaż enzym ma małe Km dla amoniaku

• GTP to allosteryczny inhibitor, ADP to aktywator

jak możemy inaczej włączyć azot do cyklu mocznikowego niż poprzez oksydacyjną deaminację?

• czyli tak z reakcji ALT mamy glutaminian i pirogronian

• glutaminian reaguje ze szczawiooctanem, będąc donorem NH2

• reakcja katalizowana przez AST czyli enzym aminotransferazę asparaginianową

• powstaje asparaginian i alfa ketoglutaranu

opisz cykl mocznikowy

• pierwsze dwa etapy odbywają się w mitochondrium

• głównie w hepatocytach okołowrotnych (ujście naczyń żyły wrotnej)

• hepatocyty strefy III —> nie mają enzymów cyklu, ale za to aktywną syntetazę glutaminową, czyli jest to rezerwa dla wychwytywania amoniaku

• I etap - reakcja syntazy karbamoilofosforanu I. W tej reakcji mamy HCO3-, połączony z amoniakiem (głównie z deaminacji glutaminianu). Wymaga obecności 2 ATP - jedno do połączenia jonów, drugie do wiązania wysokoenergetycznego; jest najbardziej ograniczający etap, bo jest regulowany. Regulacja zachodzi pod wpływem N-acetyloglutaminianu. Glutaminian daje info że jest amoniak, a acetylo CoA - że jest energia

• synteza cytruliny —> ornityna łączy się z karbamoilofosforanem, dając finalnie ornitynę - i przenoszona jest grupa karbamoilowa. Enzym to karbamoilotransferaza ornitynowa, nie wymaga ATP, bo karbamoilofosforan ma wiązanie wysokoenergetyczne

• PRZEMIESZCZENIE DO CYTOZOLU - cytruliny ma antyport z ornityną

• kondensacja cytruliny z asparaginianem (drugie źródło azotu)—> powstaje argininobursztynian. Ta reakcja wymaga 1 ATP

• liaza argininobursztynianowa rozdziela argininobursz. na argininę i fumaran —> może być uwodniony do jabłczanu, a jablczan utleniony przez dehydrogenazę do szczawiooctanu. Szczawiooctan z glutaminianem daje asparaginian (transaminacja)

• arginina ulega hydrolizie przez arginazę —> powstaje ornityna i mocznik

powiązanie cyklu mocznikowego z innymi metabolizmami

• fumaran w etapie rozwalania argininobursztynianu —> substrat cyklu krebsa

• szczawiooctan przez AST jest przekształcany (transaminaza asparaginianowa) do asparaginianu i alfaketoglutaranu

glutamina - krążenie i wpływ cyklu glutamina - glutaminian na OUN w hiperamonemii

• generowanie amoniaku —> glutamina trafia z mięśni (metabolizm z rozgałęzionych aminokwasów), a następnie jest wychwytywany z krwi przez wątrobę i nerki. Nerki usuwają amoniak z moczem w postaci NH4+; również w jelitach jest produkowany amoniak, gdyż enterocyty posiadają glutaminazę (SYNTEZA ALANINY!!)

• cykl —> glutaminian jest wytwarzany przez komórki glejowe, gdyż zawierają one syntetaze glutaminową. Natomiast synteza glutaminianu w neuronach spada, gdyż produktem tej reakcji jest amoniak (a w przypadku hiperamonemii jest go za dużo, także proces ten jest hamowany). Z racji tego, że glutaminian jest neuroprzekaźnikiem to neurony kompensuhą sobie to w ten sposób, że używają aminotransferazy do jego wytworzenia z alfaketoglutaranu, toteż energetyka neuronu szwankuje

• warto dodać że glutaminian jest związkiem osmotycznie czynnym, także może prowadzić do powstania obrzęku mózgu

arginina - opis ogólny

• jest endogenna, względnie niezbędna, powstaje przecież przy udziale transferazy alaninowej z pirogronianu

• glukogenna —> może z niej powstawać alfa ketoglutaran (ALT, AST)

• używana do syntezy NO, agmatyny, keratyny i poliamin

• powstaje od 20-30 gramów, analogicznie do mocznika, czyli dużo, ALE CYKL MOCZNIKOWY nie jest źródłem argininy dla organizmu, ze względu, że ornityna i cytrulina (białka cyklu mocznikowego) są aminokwasami niebiałkowymi, więc pobieranie argininy z cyklu prowadziłoby do ubytku, który nie mógłby być uzupełniany; arginaza jest najbardziej aktywnym enzymem cyklu

arginina - początek syntezy

• w jelicie cienkim - tam pod wpływem glutaminazy powstaje kwas glutaminowy

• następnie ornityna i cytrulina - czyli jelita mają karbamoilotransferazę ornitynową

gdzie w organizmie jest kolejny etap syntezy argininy?

• w nerkach: cytrulina z jelita cienkiego ulega reakcji pod wpływem syntetazy argininobursztynianowej przekształca się do argininobursztynianu

• argininobursztynian rozpada się - fumaran i arginina!!

przemiany argininy - NO - synteza

• synteza tlenku azotu —> arginina przez enzym syntazę tlenku azotu może być przekształcana do cytruliny i NO; cytrulina może być używana do odtworzenia argininy, dzięki cyklowi mocznikowemu

• agmatyna - dekarboksylacja argininy, amina biogenna; jest neuroprzekaźnikiem - zmniejsza ciśnienie w krwi na obwodzie OUN i zmniejsza insulinooporność

formy syntazy tlenku azotu - jakie są izoformy? jaka jest rola?

ma 3 izoformy eNOS (nabłonek, endotelialna), nNOS (neurony); iNOS (indukowana, kom. immunologicznie kompetentne) —> kofaktory to Ca2+, NADPH, FAD

• rola NO - jest to hormon tkankowy, krótki okres półtrwania, oddziaływuje bezpośrednio na enzym (CYKLAZA GUANYLOWA), nie ma receptora. W zalezności od izoformy ma różne funkcje: eNOS będzie od rozszerzania naczyń krwionośnych (patrz;leki), iNOS, jako reaktywna forma tlenu, będzie mieć charakter indukowany, a nie stały, bo jest np. przeciw nowotworom; nNOS - neuroprzekaźnik

leki związane z NO

nitrogliceryna

viagra

arginina - kreatyna i kreatynina

• podzielone na trzy narządy - nerki, wątroba i mięśnie

kreatynę stosujemy w przypadku zwiększania wydajności mięśni - więcej argininy do syntezy NO, synteza fosfokreatyny (mięśnie mają zapas nergii)

kreatynina - wskaźnik filtracji kłębuszkowej, wydalanie w moczu jest stałe, niezależnie od diety, zalezna tylko od masy mięśni

gdzie zaczyna się synteza kreatyny?

w nerkach

• w nerkach arginina jest przekształcana w guanidynooctan, następnie guanidynooctan idzie do wątroby, gdzie pod wpływem SAM, przekształca się w kreatynę

kreatyna w mięśniach

• kreatyna w mięśniach, w stanie spoczynku, przekształca się w fosfokreatynę pod wpływem ATP - czyli jest magazynem energii

• reakcja nieenzymatyczna - przekształcenie fosfokreatyny w kreatyninę, która jest wydalana z moczem

poliaminy - co to, po co, krótki opis syntezy

• ogólnie ważne przy aktywnie dzielących się komórkach —> spermina i spermidyna

• dlaczego są niezbędne do podziału? bo mają dodatnio naładowane grupy aminowe, które oddziaływują na ujemnie naładowane gr. fosforanowe DNA i RNA, co stabilizuje ich strukturę, np. w czasie replikacji

• zwiększona synteza w komórkach nowotworowych

fenyloalanina - opis ogólny

• egzogenna

• substrat do syntezy: amin katecholowych, melanin, hormonów tarczycy

fenyloalanina - co możemy z niej otrzymać poprzez hydroksylację?

tyrozynę!!

• tyrozyna - jest endogenna, bo powstaje z fenyloalaniny (hydroksylaza fenyloalaninowa, a kofaktorem jest tetrahydrobiopteryna)

fenyloketonuria

• niedobór hydroksylazy fenyloalaninowej, ale też innych enzymów szlaku syntezy tyrozyny np. reduktazy dihydrobiopteryny

• objawy to opóźnienie umysłowe, napady drgawkowe, uszkodzenie mózgu spowodowane zaburzeniem syntezy neuroprzekaźników

• reakcją omijającą jest transaminacja fenyloalaniny do fenylopirogornianu w moczu

biosynteza amin katecholowych - co bierze udział?

• tyrozyna jest przekształcana do DOPA - dihydroksyfenyloalanina przez enzym hydroksylazę tyrozynową, czyli zachodzi hydroksylacja

• następnie DOPA ulega ciągu reakcji - pierwszym jest katalizowana przez enzym dekarboksylazę DOPA (wit. B6) —> powstaje DOPAMINA

• dopamina ulega hydroksylacji —> hydroksylaza dopaminowa (wit. C) i powstaje noradrenalina

• noradrenalina przy udziale SAM i metylotransferazy przekształca się w adrenalinę (czyli metylacja)

noradrenalina i dopamina są neuroprzekaźnikami, a adrenalina to hormon rdzenia nadnerczy

jaka witamina do syntezy dopaminy?

B6 - dekarboksylaza DOPA

jaka witamina do noradrenaliny?

witamina C - hydroksylaza dopaminowa

synteza melanin

• z tyrozyny!!!

• enzym tyrozynaza - enzym miedziozależny, powstaje DOPA, następnie dopachinon, kolorowe polimerowe zw. pośrednie, aż w końcu:

• melaniny - ciemny polimer

po co są melaniny?

rola: powstawanie w skórze, włosach, tęczówce

chronią przed promieniowaniem UV, nadmierem wit D3

wpływ na aktywność tyrozynazy

sposób I: UV oddziaływuje na błonę kom, z której zostaje uwolniony diacyloglicerol, diacyloglicerol aktywuje kinazę białkową C. Tyrozynaza zostaje ufosforylowana, każdy jest hepi, bo jest aktywna

sposób II: UV powoduje DNA damage, przez co aktywowany jest czynnik p53, a co za tym idzie aktywowany jest gen (transkrypcja, translacja)

albinizm

• niedobór aktywności tyrozynazy

tryptofan krótki opis

• egzogenny

• gluko (alanina) i ketogenny (acetoacetylo CoA)

• substrat do syntezy: serotoniny, melatoniny, wit. PP

synteza serotoniny

• hydroksylacja tryptofanu przez hydroksylazę tryptofanową (kofaktorem jest tetrahydrobiopteryna), powstaje 5-hydroksytryptofan

• 5-hydroksytryptofan ulega dekarboksylacji do serotoniny

dekarboksylaza amin aromatycznych

witamina B6!! uczestniczy w przekształceniu 5 hydroksytryptofanu do serotoniny

synteza melatoniny

• z serotoniny - 2 etapy (acetylacja przez acyloCoA i metylacja przez SAM)

• powstaje w szyszynce

• synteza kontrolowana przez światło

• silny przeciwutleniacz

z czego możemy uzyskać kwas nikotynowy (witaminę PP)?

z tryptofanu —> kwas nikotynowy

jest to jednak bardzo niewydajny proces i nie pokrywa całego zapotrzebowania

metionina - krótki opis

• egzogenny

• glukogenny

• synteza: cysteiny (glutation, PAPS); SAM i homocysteina

metionina - przemiany

1. synteza SAM (enzym - syntetaza S-adenozylometioniny), czyli S-adenozylometioniny, która jest aktywną metioniną, ma aktywną grupę metylową!!! - może brać udział w reakcjach metylacji kat. przez metylotransferazy

2. po oddaniu gr. metylowej powstaje S-adenozylohomocysteina, która ulega przekształceniu do homocysteiny

3. homocysteina może ponownie przekształcić się do metioniny

homocysteina w chorobach miażdżycowych

• może resyntetyzować metioninę

• synteza cysteiny

• wysoki jej poziom ma związek z chorobami sercowo-naczyniowymi; dlatego stosujemy witaminę B9, B12 (zwiększanie przekształcania homocysteiny do metioniny); witamina B9 zwiększa syntezę cysteiny z homocysteiny

co może syntetyzować homocysteina?

• znów do metioniny

• cysteinę

synteza cysteiny

• homocysteina —> może przekształcić się znowu do metioniny

• homocysteina z seryną tworzy cystationinę (kofaktor to witamina B6) dla enzymu syntaza cystationinowa

• cystationina pod wpływem liazy cystationinowej (znowu wit. B6) syntezuje cysteinę

• cysteina może być przekształcona do PAPS, glutationu

glutation - wzór

PAPS

• 3 fosfoadenozyno 5 fosfosiarczan

• synteza w krótkim szlaku, gdzie również powstaje pirogronian (dlatego cysteina jest aminokwasem glukogennym)

• anion siarczanowy 4 przekształca się do anionu siarczanowego 6, a po połączeniu z ATP tworzy aktywny siarczan

• PAPS jest wykorzystywany do reakcji sulfurylacji lipidów, proteoglikankw, a także do II fazy detoksykacji (sprzęga się z nimi, żeby je lepiej rozpuścić i następnie wydalić w moczu)

pułapka folianowa

• aby zresyntetyzować metioninę z homocysteiny potrzebna jest pochodna witaminy B9 - N5 metylo tetrahydrofolian oraz sama witamina B12

• enzym do tej reakcji to metylotransferaza homocysteinowa

• jest to ważne, bo nadprodukcja homocysteiny będzie powodować zapalenie żył głębokich

• czyli tak - niedobór witaminy B12 powoduje zahamowanie syntezy metioniny z homocysteiny ORAZ niedobór THF, bo nie odtwarza się on także w tej reakcji

• spadek THF oznacza także brak N5, N10 metylenotetrahydrofolianu (a jest on niezbędny do syntezy puryn i pirymidyn!! - zaburzenie syntezy DNA; NIEDOKRWISTOŚĆ MEGALOBLASTYCZNA)

• reakcja przekształcania N5, N10 metylenoTHF do N5 metylo THF jest nieodwracalna (bo SAM, który jest inhibitorem - jego ilość spada, więc nie hamuje reakcji przekształcania), toteż następuje właśnie PUŁAPKA FOLIANOWA, czyli zgromadzenie N5 metylo THF, który dalej nie ma jak się przekształcać bo nie mamy B12

• metylo THF - jest go dużo ale nic z nim nie możemy zrobić

seryna - krótki opis

• endogenna

• glukogenna

• niezbędna do syntezy cysteiny, a później do glutationu; acetylocholiny, anandamidu (neuroprzekaźniki)

• przeniesienie fragmentów jednowęglowych

z czego syntezujemy serynę?

glikoliza —> 3-fosfohydroksypirogronian —> 3 fosfoseryna

synteza glicyny - udział seryny

• przeniesienie fragmentu jednowęglowego z seryny na THF przez entym hydroksymetylotransferazę serynową (wit. B6)

• powstaje N5, N10 metyleno THF (biosynteza puryn) oraz glicyna (synteza hemu, puryn, kreatyny)

synteza acetylocholiny - udział seryny

• seryna + dodanie 3 grup metylowych daje cholinę

• cholina łączy się z acetylo CoA pod wpływem enzymu acetylotransferazy cholinowej

• powstaje acetylocholina i CoA

glicyna - gdzie najważniejszy udział?

W NERKACH!!!

synteza kreatyny (arginina + glicyna) daje guanidynooctan