Untitled Flashcard Set

1. Transaminacja, deaminacja i enzymy kluczowe

Transaminacja:

• Definicja: Reakcja przeniesienia grupy α-aminowej z aminokwasu na α-ketokwas, prowadząca do powstania nowego aminokwasu i nowego α-ketokwasu.

• Mechanizm: Grupa aminowa jest przenoszona na koenzym – fosforan pirydoksalu (PLP), pochodną witaminy B6, tworząc fosforan pirydoksaminy (PMP), który następnie oddaje grupę aminową na ketokwas.

• Cel: Główny sposób "zbierania" grup aminowych z różnych aminokwasów w celu ich skierowania na szlak usuwania azotu (cykl mocznikowy).

Aminotransferazy (Transaminazy):

• Enzymy katalizujące reakcje transaminacji.

• Aminotransferaza alaninowa (ALT, ALAT):

  • Reakcja: Alanina + α-ketoglutaran ↔ pirogronian + glutaminian

  • Lokalizacja: Głównie w cytoplazmie hepatocytów.

• Aminotransferaza asparaginianowa (AST, AspAT):

  • Reakcja: Asparaginian + α-ketoglutaran ↔ szczawiooctan + glutaminian

  • Lokalizacja: Wątroba, mięsień sercowy, mięśnie szkieletowe, mózg, erytrocyty (mitochondria i cytoplazma).

Znaczenie diagnostyczne ALT i AST:

• Uszkodzenie wątroby: Oba enzymy są markerami uszkodzenia wątroby, ale ALT jest bardziej specyficzny dla wątroby.

  • Stłuszczenie wątroby, zapalenie wirusowe: Przewaga ALT nad AST.

  • Marskość wątroby, alkoholowa choroba wątroby: Stosunek AST/ALT > 2 (AST jest uwalniane również z innych tkanek i jest mniej trwałe w alkoholowym uszkodzeniu).

• Zawał mięśnia sercowego: Gwałtowny wzrost AST (obecnie częściej używa się troponin).

Oksydacyjna deaminacja:

• Definicja: Proces usuwania grupy aminowej z aminokwasu z wytworzeniem odpowiedniego α-ketokwasu i wolnego amoniaku (NH₃/NH₄⁺).

• Dehydrogenaza glutaminianowa (GDH):

  • Reakcja: Glutaminian + NAD⁺ + H₂O ↔ α-ketoglutaran + NADH + H⁺ + NH₄⁺

  • Regulacja: Allosterycznie hamowana przez ATP i GTP, aktywowana przez ADP i GDP.

  • Znaczenie: Kluczowy enzym łączący metabolizm aminokwasów z cyklem kwasu cytrynowego; może działać w obie strony, umożliwiając zarówno syntezę, jak i degradację glutaminianu.

Oksydaza D-aminokwasów:

• Enzym obecny w peroksysomach, głównie w nerkach i wątrobie.

• Reakcja: Utlenia D-aminokwasy (rzadkie w przyrodzie, pochodzą głównie z bakteryjnej flory jelitowej lub żywności) do odpowiednich α-ketokwasów z wytworzeniem nadtlenku wodoru (H₂O₂) i amoniaku.

• Znaczenie: Detoksykacja nietypowych D-aminokwasów.

2. Aminy biogenne – powstawanie i rola

Aminy katecholowe:

• Synteza: Powstają z aminokwasu tyrozyny.

  • Tyrozyna → (hydroksylaza tyrozynowa) → DOPA → (dekarboksylaza DOPA) → Dopamina → (hydroksylaza dopaminy) → Noradrenalina → (metylotransferaza fenyloetanolaminy) → Adrenalina.

• Rola: Neuroprzekaźniki i hormony. Dopamina (motywacja, ruch), noradrenalina (czuwanie, stres), adrenalina ("walcz lub uciekaj").

Melaniny:

• Synteza: Powstają z tyrozyny w melanocytach.

  • Kluczowy enzym: tyrozynaza, która katalizuje hydroksylację tyrozyny do DOPA i jej utlenianie do dopachinonu, który polimeryzuje do melanin.

• Rola: Barwnik skóry, włosów i tęczówek; chroni przed promieniowaniem UV.

Dekarboksylacja aminokwasów:

• Reakcja usunięcia grupy karboksylowej z aminokwasu, prowadząca do powstania aminy biogennej. Wymaga koenzymu fosforanu pirydoksalu (PLP).

Aminy biogenne – znaczenie i przykłady:

• Histamina:

  • Prekursor: Histydyna.

  • Rola: Mediator stanu zapalnego, alergii, wydzielania soku żołądkowego, neuroprzekaźnik.

• Serotonina (5-hydroksytryptamina, 5-HT):

  • Prekursor: Tryptofan (hydroksylowany do 5-hydroksytryptofanu, a następnie dekarboksylowany).

  • Rola: Neuroprzekaźnik regulujący nastrój, sen, apetyt, czynność jelit.

• GABA (kwas γ-aminomasłowy):

  • Prekursor: Glutaminian (dekarboksylacja przez dekarboksylazę glutaminianową).

  • Rola: Główny hamujący neuroprzekaźnik w OUN.

• Putrescyna:

  • Prekursor: Ornityna (dekarboksylacja).

  • Rola: Prekursor innych poliamin – spermidyny i sperminy, które regulują proliferację komórek, stabilizują DNA i RNA.

3. Metabolizm kreatyniny, tlenku azotu i karnityny

Fosfokreatyna i kreatynina:

• Powstawanie fosfokreatyny: W mięśniach, z kreatyny i ATP (katalizowane przez kinazę kreatynową - CK). Fosfokreatyna jest bogatoenergetycznym związkiem magazynującym energię.

• Rozpad do kreatyniny: Fosfokreatyna ulega nieenzymatycznej, spontanicznej cyklizacji do kreatyniny.

• Znaczenie:

  • Fosfokreatyna: Bufor energetyczny dla ATP w tkance mięśniowej (szczególnie podczas krótkotrwałego, intensywnego wysiłku).

  • Kreatynina: Jest stale usuwana z moczem przez nerki. Jej stężenie we krwi jest kluczowym wskaźnikiem funkcji nerek (GFR). Podwyższony poziom kreatyniny we krwi wskazuje na upośledzenie filtracji kłębuszkowej.

Tlenek azotu (NO):

• Synteza: Z argininy w reakcji katalizowanej przez syntazy NO (NOS), z wytworzeniem cytruliny.

• Rola: Sygnalizacyjny gaz – rozkurcza naczynia krwionośne (wazodylatacja), neuroprzekaźnik, mediator odpowiedzi immunologicznej.

Karnityna:

• Synteza: Z lizyny (szkielet) i metioniny (grupa metylowa). Synteza zachodzi w wątrobie i nerkach.

• Rola: Niezbędna do transportu długołańcuchowych kwasów tłuszczowych z cytoplazmy do matriks mitochondrialnego, gdzie ulegają β-oksydacji. Działa jako "taksówka" dla acylów.

4. Metabolizm siarki – szlaki cysteiny

Przemiana cysteiny w taurynę:

• Cysteina jest utleniana do cysteinosiarczanu, a następnie dekarboksylowana do hypotauryny, która utlenia się do tauryny.

• Znaczenie tauryny: Tworzy sprzężony kwas żółciowy – kwas taurocholowy, jest neuroprzekaźnikiem, działa antyoksydacyjnie, stabilizuje błony komórkowe.

Utlenianie siarki w cysteinie:

• Siarka z cysteiny jest utleniana do siarczynu (SO₃²⁻), a następnie do wolnego siarczanu (SO₄²⁻).

Aktywny siarczan (PAPS - 3’-fosfoadenozyno-5’-fosfosiarczan):

• Synteza: Siarczan jest aktywowany przez połączenie z ATP, tworząc PAPS.

• Rola PAPS:

  1. Sulfatacja: Donor grupy siarczanowej w reakcjach sulfonowania (np. synteza proteoglikanów, siarczanu chondroityny, detoksykacja steroidów, fenoli i leków).

  2. W wątrobie jest redukowany do siarczynu potrzebnego do transsulfuracji.

Transsulfuracja:

• Definicja: Szlak transferu siarki z homocysteiny na serynę, prowadzący do syntezy cysteiny.

• Reakcja: Homocysteina + seryna → (cystationina-β-syntaza) → cystationina → (cystationina-γ-liaza) → cysteina + α-ketomasłan + NH₃.

• Znaczenie: Główny szlak syntezy cysteiny (niezbędny aminokwas staje się warunkowo niezbędny przy niedoborach metioniny lub w homocystynurii). Jest to również szlak degradacji homocysteiny.

5. Metabolizm grup jednowęglowych i metioniny

Metionina i S-adenozylometionina (SAM):

• Katabolizm/Resynteza metioniny (Cykl transmetylacji):

  1. Metionina + ATP → S-adenozylometionina (SAM) (aktywny donor grup metylowych).

  2. SAM oddaje grupę metylową na akceptor (np. DNA, białka, fosfatydylocholina), przekształcając się w S-adenozylohomocysteinę (SAH).

  3. SAH jest hydrolizowana do homocysteiny i adenozyny.

  4. Homocysteina ma 3 drogi:

     • Resynteza metioniny: Homocysteina + N⁵-metylotetrahydrofolian → (reduktaza metioninowa z wit. B12) → metionina.

     • Transsulfuracja: Do cysteiny (patrz wyżej).

     • Uwolnienie do krwi – ryzyko hiperhomocysteinemii.

Aktywne fragmenty jednowęglowe i tetrahydrofolian (THF):

• Źródło grup jednowęglowych: Głównie seryna.

  • Seryna + THF → (hydroksymetylotransferaza serynowa) → N⁵,N¹⁰-metyleno-THF + glicyna.

• Przemiany grup jednowęglowych: Grupy na różnym stopniu utlenienia (metyl, metylen, formyl) są przenoszone przez THF i mogą się wzajemnie przekształcać.

• Powstawanie N⁵-formylo-THF (folinian):

  • Może powstać przez utlenienie N⁵,N¹⁰-metleno-THF lub przez wiązanie mrówczanu do THF w reakcji katalizowanej przez syntetazę folianową.

  • Znaczenie: Formylo-THF jest używany w syntezie puryn.

6. Choroby związane z metabolizmem aminokwasów