Amino acid metabolism and the production of Urea

Question 1

Definer begrebet ketogene aminosyrer?

Answer 1

Aminosyrer som kan blive nedbrudt direkte til acetyl-CoA eller ketonstoffet acetoacetat.

Question 2

Definer begrebet glucogene aminosyrer?

Answer 2

Glucogene aminosyrer kan nedbrydes til enten pyruvat, α-ketoglutarate, succinyl CoA, fumarate eller oxaloacetate, stoffer som alle kan blive oxideret i TCA-cyklussen eller via oxidativ phosphorylering. I sidste ende kan disse metabolitter bruges til at syntetisere glucose via gluconeogenesen.

Question 3

Angiv den intracellulære lokalisation af urinstofsyntesen

Answer 3

Urinstofsyntese finder sted primært i leveren

Question 4

Opskriv uristofsyntesen ud fra glutamat og CO2

Answer 4

CO2 + glutamate + aspartate + 3 ATP + 2 NAD+ + 3 H2O -> Urea + α-ketoglutarate + oxaloacetate + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi + 2 NADH

Question 5

Forklar forbruget af ATP i urinstofsyntesen

Answer 5

Før ureastofsyntesen kan foregår, skal ammonium konverteres til carbamoyl phosphate. Denne reaktion katalyseres af enzymet carbomyl phosphate synthetase I, som benytter to ATP til først at phosphorylere bicarbonate og derefter carbamate.

Question 6

Forklar, hvordan urinstofcyklus er koblet til TCA-cyclus

Answer 6

Fumarate er et produkt af urinstofsyntesen, som går videre til at blive oxideret i TCA-cyclussen.

Argininosuccinate fra urinstofcyklussen er en del af Aspartate-argininosuccinate shunt fra TCA, som er en del af Malat/aspartate shuttle.

Arginino-succinate omdannes til fumarate i Aspartate-argininosuccinate shunt og derefter til malate som går videre i Malat/aspartate shuttle og derefter til TCA, hvor malaeten bliver omdannet til oxaloacetat, som igen går ud i Malat/aspartate shuttlen, og bliver omdannet til aspartate, der går ud i Aspartate-argininosuccinate shunt og bliver omdannet til arginino-succinate, hvor vi så igen er i urinstofcyklussen

Question 7

Forklar, hvordan kvælstof transporteres fra perifere væv til lever

Answer 7

I det perifere væv dannes glutamat og glutamin ved overførsel af en aminogrupper fra en anden aminosyre samt fri ammonium, og er derfor til stede i højere koncentrationer end andre aminosyrer. Disse kan transporteres via blodet til leveren, hvor glutamat i mitochondriet kan afgive sin ammonium ion, der herefter indgår i urea cyklus.

Glutamin kan bære to ammonium ioner og dannes ud fra glutamat i vævet af glutamin synthetase (kræver ATP). I leveren omdannes glutamin til glutamat og fri ammonium igen af glutaminasen. Glutamat kan også oxidativt deamineres i leveren.

Glukose-alanin cyklus sørger for den indirekte transport af ammonium ioner fra muskelvævet til leveren, hvor der dannes urea, der bliver udskilt.

Question 8

Angiv metoder til fjernelse og dannelse af NH3/NH4+

Answer 8

NH3 dannes ved deaminering er aminsyrer

Leveren omdanner NH3 og CO2 i leveren til urinstof.

Question 9

Forklar mulige toksiske virkninger af “høje” koncentrationer af NH3/NH4+

Answer 9

Har man genetiske defekter i enzymer som er involveret i urinstofsyntesen eller mediater fra urinstofcyklussen, kan for mange aminosyrer fra kosten foresage Hyperammonium, hvor frie ammoniumioner exporteres ud i blodet, da det ikke bliver omdannet til urinstof. Ammonium er giftigt.

Question 10

Beskriv hvorledes man ved hjælp af standardprocesser kan nedbryde alanin

Answer 10

Alanin nedbrydes til pyruvat ved transaminering.

Den dannede pyruvat går videre i glyconeogenesen og ender som glucose.

Co-faktor PLP

Question 11

Beskriv hvorledes man ved hjælp af standardprocesser kan nedbryde serin

Answer 11

Serin nedbrydes primært til pyruvat ved en direkte deaminering af serine dehydratase

Kan også nedbrydes til 3-phosphoglycerate ved transaminering -> reducering af NADH -> forbrug af ATP

Question 12

Beskriv hvorledes man ved hjælp af standardprocesser kan nedbryde cystein

Answer 12

Cysteine dehydrogenase type 1 (CDO1) oxidere cysteine til sulfinate med intermediate cysteine sulfinate

Cysteine sulfinate transamineres, hvorefter sulfatgruppen fjernes og man står tilbage med pyruvat og bisulfite.

Herefter omdannes sulfite til sulfat vha. enzymet sulfite oxidase.

Question 13

Beskriv hvorledes man ved hjælp af standardprocesser kan nedbryde aspartat

Answer 13

Aspartat nedbrydes til oxaloacetat ved transaminering, hvor en α-ketoglutaratefungerer som acceptor af aminosyren

Question 14

Beskriv hvorledes man ved hjælp af standardprocesser kan nedbryde glutamat

Answer 14

Glutamat nedbrydes til α-ketoglutarate ved en oxidativ deaminering vha. glutamate dehydrogenase

Question 15

Beskriv hvorledes man ved hjælp af standardprocesser kan nedbryde glutamin

Answer 15

Glutamine bebrydes til glutamat vha. enzymes glutaminase (hydrolyse). Den producerede glutaminat laves om til α-ketoglutarate vha. glutemate dehydrogenase (oxidativ deaminering)

Question 16

Beskriv hvorledes man ved hjælp af standardprocesser kan nedbryde leucin

Answer 16

Leucine nedbrydes ved tranaminering vha. en aminosyrer aminotransferase, derved en oxidativ decarboxylering, så en dehydrogenering.

Der sker da en ATP afhængig carboxylering med biotin som cofaktor.
Der sker herefter en hydrering til 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA, som kan blive spaltet til enten acetyl-CoA eller acetoacetate

Question 17

Hvad sker der i processen transaminering?

Answer 17

Transaminering sker ved at overføre en aminogruppe fra én aminosyrer til en anden syre (α-ketosyre), som derved omdannes til en aminosyrer.

Dette sker ved hjælp af en aminotransferase

Question 18

Hvad sker der i processen oxidativ deaminering?

Answer 18

Enzym fungerer også som co-faktor

Question 19

Hvad sker der i processen deaminering (direkte)?

Answer 19

Dehydrataser fjerner vand samtidig med fraspaltning af aminogruppe

Question 20

Hvad sker der i processen oxidativ decarboxylering?

Answer 20

En aminosyrer konverteres til en korresponderende α-ketosyre, ved at der fjernes en aminogruppe, som bliver erstattet af en ketongruppe.

Kan benytte både NADH og NADPH

(aminogruppen, ammonium, går videre i urinstofcyklussen)

Question 21

Hvad sker der i processen hydrolyse?

Answer 21

Kemisk reaktion med vand

Question 22

Hvad sker der i processen hydratisering?

Answer 22

Bnding af vand til salte eller tio ioner eller molekyler som er opløst i vand

Question 23

Hvad sker der i processen dehydrogenering?

Answer 23

Hydrogenatomer fjernes fra en organisk forbindelse

Question 24

Hvad sker der i processen decarboxylering?

Answer 24

Kulstofatom fjernes fra en kulstofkæde

Question 25

Hvad kræves der for nedbrydningen af methionin til α-ketobutyrat?

Answer 25

SAM - S-adenosyl methionine

Bruges som methyldonor, til methylering af DNA.

Question 26

Forklar omsætningen af α-ketobutyrat til succinyl-CoA

Answer 26

Decarboxylering, sker ved omdannelsen af NAD+ til NADH. Katalyseres af α-ketoglutarate dehydrogenase.

α-ketoglutarate + NAD + CoA -> Succinyl-CoA + NADH + CO2 + H

Question 27

Hvilke aminosyrer er kun ketogene?

Answer 27

Lysine og leucine

Question 28

Hvilke aminosyrer er kun glukogene?

Answer 28

Glycine, alanine, serine, aspartatsyre, asparagine, gtutamatsyre, glutamine, proline, valine, methionine, cysteine, histidine og arginine

Question 29

Hvilke aminosyrer er både glukoegene og ketogene?

Answer 29

Tryptophan, phenylalanin, tyrosine, isoleucine og theronine

Question 30

Kan fedtsyre nedbrydes til glucose?

Answer 30

En fedtsyre med lige antal kulstofatomer kan umiddelbart ikke laves om til glucose, da acetyl CoA ikke kan laves om til glucose. Kun fedtsyre med ulige antal kulstofatomer (nedbrydes fedtsyre med ulige antal kulstofatomer fås propinonyl-Coa som kan omdannes til succinyl-CoA, som godt kan omdannes til glucose)