PRESNOVNI CIKLUSI TVORBE IN RAZGRADNJE AK

1. Dušikov ciklus
2. Ciklus sečnine
3. Povezave med ciklusi

1. DUŠIKOV CIKLUS

• DC je kroženje N med atmosfero in različnimi organizmi.
• Fiksacija N- pretvorba N2 molekule v NH3 in vgraditev v AK
• Redukcija N-N vezi zahteva energijo.
• Razgradnja AK do C-ogrodja, ki se oksidira v CC
• Sproščeni N se izloči iz telesa v obliki sečnine, s.k., NH3

CIKLUS  DUŠIKA

Dušikov ciklus: bakterije-človek-mikrobi

Bakterije:    – reducirajo N₂ ® NH₃

                          – oksidirajo N₂ ® nitrati in nitriti

Nesimbiotske: Klebsiela, Azatobacter, Clostridia

Simbiotske: Rizobium

Nitrate in nitrite koristijo višje rastline ® sinteza AK ® proteini ® sestavni deli hrane

Človek: presnova proteinov v telesu  do sečnine in sečne kisline ® izločanje

Mikroorganizmi ® pretvorba izločkov v NH₃ ®  osnovni gradbeni element AK

Vsi organizmi lahko utilizirajo  NH3, ­ toksičen

Detoksifikacija NH3: pretvorba v karbamoil-fosfat (K-P), glutamin, glutamat,..

K-P sodeluje pri tvorbi sečnine in pirimidinov

Sečnina se iz telesa izloča z urinom.

­sečnine: pri razgradnji proteinov , CKD

Pirimidini: gradbeni elementi NK

Glutamin, glutamat:   pomen: za tvorbo neesencielnih  AK: alanin, asparagin, cistein, ..

Pri teh reakcijah sta pomembni  AST in ALT.

Osnovne spojine za tvorbo AK so:

• piruvat,
• glutamat,
• oksalacetat,
• riboza-5P,
• α-ketoglutarat,
• fosfoenol-piruvat,
• 3-P-glicerat

piruvat + glutamat®alanin + ketoglutarat

oksalacetat + glutamat ®aspartat+ketoglutarat

Pomembne reakcije v procesih tvorbe AK:

• transaminacija,
• hidroliza,

Pri  tvorbi telesnih  proteinov sodeluje  20 AK.

(9 esencielnih in 11 neesencielnih AK)

Esencielne AK mora človeški organizem dobiti s hrano.

Neesencielne AK organizem sintetizira sam.

Esencielne  AK

                        Histidin

Izolevcin

Levcin

Lizin

Metionin

FA

Treonin

Triptofan

Valin

Biosinteza teh AK poteka v bakterijah in rastlinah, ker človek za njihovo sintezo nima

potrebnih encimov.

Neesencielne   AK

                        Alanin

Arginin

Asparagin

Aspartat

Cistein

Glutamat

Glutamin

Glicin

Prolin

Serin

Tirozin

Reakcije sinteze NE AK so vezane na preproste molekule: iz piruvata nastane alanin, iz 3-fosfoglicerata nastane serin, ..

Biosintetske poti AK

ESENCIELNE  AK

Človek jih ne sintetizira sam v zadostnih količinah., tvorimo jih   iz skupne spojine – korizmat.

Aromatske AK

• fenilanin
• tirozin
• triptofan

C atomi za te AK pa  izhajajo  iz eritroza 4 – fosfata

(FGP, CC, glikoliza), aminska skupina  iz glutamata.

METABOLIZEM  AK IN PROTEINOV

AK vnašamo v telo s proteinsko hrano.

V želodcu poteka delna hidroliza s pepsinom do krajših peptidov.

V tankem črevesu poteka  cepitev s peptidazami. Peptidaze so: tripsin, himotripsin, karboksipeptidaze, aminopeptidaze,..

Transport  AK preko črevesne stene.

Sinteza potrebnih telesnih proteinov iz AK.

Razgradnja AK do C-ogrodja.

ENCIMI ZA RAZGRADNJO PROTEINOV

1. Pepsin (peptidna vez na aminski strani aromatskih aminokislin fenilalanina, tirozina,

triptofana)

2. Peptidaze ( tripsin, kimotripsin)

• Aminopeptidaze (postopno odstranjevanje AK z N – konca)
• Karboksipeptidaze (postopno odstranjevanje AK s C – konca)

AK iz hrane organizem ne more skladiščiti.

1. AK  vstopajo v procese razgradnje.
2. AK se porabijo  za biosinteze

Prva stopnja razgradnje AK je  odcep amino skupine.

Druga stopnja je  razgradnja C – ogrodja.

2.CIKLUS SEČNINE

Krebsov ciklus, 1932

Izločanje NH3 iz telesa v obliki sečnine.

V ciklusu sečnine nastajajo 4 intermediati:

ornitin

citrulin

argininsukcinat

L-arginin

• Poteka v citosolu, razen tvorba citrulina na membrani mitohondrijev.

CIKLUS  UREE

KLINIČNE KORELACIJE IN CIKLUS UREE

Genetski defekt v sintezi encimov:

– arginaze

– karbamoilfosfat – sintaze

– ornitin – transkarbamoilaze

Posledice deficita encimov so:

– hiperamoniemija

– slabost po zaužitju proteinov

– mentalna retardacija

Totalen deficit encimov-smrt

AK – GRADNIKI DRUGIH MOLEKUL

1. porfirini
2. klorofil
3. biogeni amini
4. purini in pirimidini

Porfirini nastajajo iz glicina in sukcinil – CoA

prostetična skupina Hb (hem)

porfirije (kopičenje prod. biosinteze   hema)

hiperbilirubinemije (kopičenje produktov  razgradnje  Hb)

Nedonošenčki-¯encima glukoronidaze

Klorofil nastaja iz glicina in sukcinil – CoA

Biogeni amini nastajajo iz aromatskih AK: histamina,  glutamata, triptofana

Biogeni amini so:

– serotonin

– dopamin

– A, NA, tiroksin

– melanin

Nukleotidi:

Gradniki NK in koencimov (FAD, NAD, CoASH, ..)

Dva načina tvorbe NT:

Sinteza de-novo (iz izhodnih spojin: heterociklični obroč, riboza -5 P)

Reciklažna pot (pot ponovne uporabe dušikovih baz: iz hipoksantina, adenina in gvanina)

Purini in piridimini

PREGLED METABOLIČNIH CIKLUSOV

• GLIKOLIZA : glikogen, mono, di-saharidi

dve molekuli piruvata + ATP +NADH

• PDH CIKLUS: piruvat+NAD ⁺koencim A (CoA-SH)

izstopajo: acetil CoA (acetil CoA – SH)

NADH

CO₂

• GLUKONEOGENEZA: jetra (za biosintezo glukoze), piruvat,MK, laktat, glicerol, AK,
• FGP: glukoza (oksidacija), citosol,

riboza-5-fosfat + NADH + CO₂

• β – OMK: maščobe, TAG, (m.mitohondrijev)

acetil – CoA + NADH + FADH₂

• SINTEZA MK:

citosol jetrnih celic in celic maščevja,

acetil – CoA (aktivacija)

malonil – CoA (aktivacija)

lipoproteini (za prenos MK)

• CIKLUS UREE

            RAZGRADNJA AK:

1.        NH3

2 .ketokislin

• CITRATNI CIKLUS:

acetil – CoA (razgradnja OH, PDH, BOMK, OKS.AK)

CO₂ + 3 NADH + FADH₂ + ATP

a – ketoglutarat ® glutamat, OA ® aspartat

• DIHALNA VERIGA:

mitohondriji

Elektroni se prenašajo iz NADH in FADH₂ na O₂

• OKSIDATIVNA FOSFORILACIJA: ADP do ATP

oksidacija NADH, FADH₂

INTERMEDIATI METABOLIČNIH POTI

1. GLUKOZA 6 – P:    metabolizem OH (jetra)

povezuje glikolizo

glikogenezo

FGP

1. PIRUVAT:  povezuje aer. met.  z anaerob.

preko PDH in CC

biosinteza: GNG

3. ACETIL – CoA:       povezuje CC, sintezo MK

sintezo KT

4. OKSALACETAT: povezuje metabolizem AK,

glukoze in piruvata

uporablja se v GNG

METABOLIZEM IN ORGANI

možgani, mišice, srčna mišica, jetra, maščevje

1. MOŽGANI: 1,2 do 1,3 kg, 20% energetskih potreb organizma

glukoza: 100-120 g/dan

kisik: 15-20%celotne kol.

Energija se porabi za ATP ® za prenos živčnih dražljajev.

Ketonska telesca-ob stradanju, ta nastajajo  iz acetil-CoA v jetrih

2. SKELETNE MIŠICE:

Mišice uporabljajo: glukozo, MK,AK

    MK:  med mirovanjem

    Glukozo: ob aktivnem krčenju

            Glukozo  skladiščijo v obliki glikogena

30% kisika

fosfo-keratin

AK:    ob boleznih

• SRČNA MIŠICA -deluje aerobno

VIRI ENERGIJE:     MK

glukoza

laktat

piruvat

KT

• JETRA: tvorijo MK, KT, glukozo

razgrajujejo: glukozo, laktat, MK, AK

zaloga: glikogen

ENCIMI:       glukokinaza, glikogenfosforilaza

• MAŠČOBNO TKIVO: 50-75% zalog goriva v obliki TAG (1-2 meseca) lipaza®za razgradnjo TAG

V mašč. tkivu je pomembna FGP ®omogoča nastanek NADPH za sintezo MK.

            TKIVA:  jetra so metab. tovarna, skrbijo za energijo v tkivih

sproščajo glukozo v obtok ® mišice

so vir MK in KT

            Proces kroženja glukoze, laktata je Korijev ciklus.

GLUKOZA – ALANINSKI CIKLUS

• Povezuje metabolizem jeter s skletnimi mišicami.
• Podoben je KC.
• Namesto laktata se prenaša AK alanin.

piruvat + glutamat®alanin  + ketoglutarat

KETONSKA TELESCA

stradanje, diabetes, prehrana brez OH

­ Razgradnja MK ® ­acetl-CoA ®KT

KT: acetoacetat

hidroksibutirat

aceton

KETOZE-stanja s ­KT

NADZOR METABOLIZMA S HORMONI

• INSULIN: polipeptid (51 AK, Mr=5800Da)

pospeuje prenos glukoze …..

• GLUKAGON: polipeptid (29 AK, Mr=3500Da)
• ADRENALIN: epinefrin,(kateholamin)