Aminosyrametabolism Flashcards
Vad är aminosyrans generella struktur?
Ett alfakol som är kopplat till ett väte, en aminogrupp, en karboxylgrupp och sedan en sidokedja.
Hur ser den enklaste aminosyran ut och vilken är det?
Sidokedjan R är ett väte och denna heter glycin.
Hur många aminosyror finns i en människas cell?
Det är en definitionsfråga. Det finns 20 som ingår i proteiner då det finns 20 tRNA som är speciella för en särskild aminosyra. I cellen som sådan finns dock fler som aldrig kommer ingå i en proteinkedja.
Vad är aminosyrapoolen?
Alla de aminosyror som finns fria i cellen som kan användas vidare till antingen anabolism eller total nedbrytning.
Hur stor procent av nedbrutna aminosyror går till att bygga upp nya proteiner?
90 %.
Vilka tre källor finns till aminosyrapolen?
- Kroppens proteiner, 400g/dag
- Dietärt protein, 100g/dag
- Nysyntes av icke essentiella aminosyror (minsta delen)
Vad används aminosyrapolen till?
- Bygga upp nya protein (majoriteten)
- Syntes av andra molekyler, ex DNA, RNA, hormoner och neurotransmittorer
- Vidare katabolism till CO2, glykogen eller ketonkroppar
Varför är aminosyror inte ett bra substrat för ATP-utvinning?
Det krävs mycket energi för att bryta ner en aminosyra fullständigt och det är därför ogynnsamt för kroppen att använda aminosyror som energisubstrat.
Hur fungerar ubikvitin och proteasomer?
Proteasomer har tre delar som alla är uppbyggda av olika protein - en industri - med ett så kallat avlopp i mitten. Då ett protein ska spjälkas kommer denna att först taggas med ubikvitin för att gå in i avloppet i proteasomer vilka därmed kommer att aktiveras. Längst ner i i kanalen sitter proteaser som kommer att klyva proteiner till aminosyror.
Det finns i cytoplasman eller kärnan, fungerar vid ett pH runt 7 och är extremt reglerat för att inte börja bryta ner andra proteiner i cellen.
Hur fungerar proteinkatabolismen i lysosomer?
Proteiner antingen från cellmembranet eller cytoplasman kommer att internaliseras i lysosomen genom endocytos så att en endosom bildas för att sedan bli gå in i lysosomen. I denna är pH väldigt lågt, runt 4, och har många olika lysosomala enzymer såsom proteaser. Eftersom dessa inte är lika reglerade med ubikvitin som proteasomer så skyddas lysosomen istället med ett membran så att inte andra proteiner i cellen börjar degraderas.
Hur sker nedbrytningen av proteiner från kosten i tarmen?
Det krävs många olika proteaser då de är specifika för en särskild aminosyra i kedjan. Dessa utsöndras som pro-enzym för att inte börja bryta ner proteiner i epitelet. Trypsin kommer att vidare aktivera pro-enzymer, tillsammans med pepsin.
Vilka är några exempel på enzymer som spjälkar proteiner i mag-tarmkanalen?
Pepsin, trypsin, chyotrypsin, elastas, carboxypeptidas A/B
Vid vilket pH är pepsin aktivt?
pH 2-4
Om en aminosyra skulle fortsätta kataboliseras helt, vad skulle slutprodukten vara?
- Glukos/glykogen
- CO2
- Ketonkroppar, fettsyror, steroider
Vad kallas den första reaktionen i aminosyrakatabolism och vilken enzymklass katalyserar reaktionen?
Transaminering, som katalyseras av aminotransferaser
Hur sker transaminering?
Aminogruppen kommer att flytta till alfaketoglutarat så att en alfa-ketosyra och glutamat. Vilken alfa-ketosyra som bildas beror på viken aminosyra som ingick i reaktionen.
Vad inhiberar transaminering?
Pyridoxalfosfat
Vilka är två viktiga aminotransferaser?
- Alaninaminotransferas (ALT) där pyruvat bildas
* Aspartataminotransferas (AST) där aspartat bildas
Hur kan nivåer av AST och ALT användas kliniskt?
Vid leversjukdom eller hjärtinfarkt kan celler dö och då läcka ut dessa till blodet. Det blir då en markör för hur stor skadan i vävnaden är.
Vilka två aminosyror genomgår inte transaminering och vad händer i stället?
Lysin och threonin, vilka genomgår deaminering
Hur sker oxidativ deaminering?
Glutamat + NAD+ –> alfa-ketoglutarat + NADH + NH3
•Reaktionen katalyseras av glutamatdehydrogenas
• Reaktionen är reversibel. Reaktionen mot alfaketoglutarat stimuleras av protein och ADP samt inhiberas av GTP. Den motsatta reaktionen stimuleras vid fasta/svält samt vissa sjukdomar. NAPH fungerar som koenzym i den motsatta.
Ge två exempel då oxidativ deaminering sker och dess konsekvenser.
Kakexi (utmärgling) och vid hungerstrejker. Till slut finns inte tillräckligt med muskler för att kunna andas.
Vilka transportvägar finns för ammoniak?
- Universell transportering mha glutamat binds till glutamin - via glutaminsyntas som kräver ATP - som sedan kommer att cirkulera i blodet till hepatocyterna. På grund av att glutamat har två karboxylgrupper och ett extra syre har den svårt att gå igenom membran. I levern finns glutaminas som omvandlar glutamin tillbaka till glutamat. Ammoniak som har bildats kommer att gå in i ureacykeln.
- Muskelspecifik transport sker istället via alanin. Alaninaminotransferas bildar alanin av glutamat och pyruvat. Skälet till att denna process är fördelaktig i muskler är att den motsvarande alfa-ketosyran till alanin är pyruvat, vilken kan gå in i glukoneogenesen i levern. Glukosen kan sedan skickas tillbaka till muskeln och bilda ATP.
Varför är det viktigt att ammoniak från aminosyrametabolismen transporteras bort?
Fri ammoniak är hälsofarlig då den kan gå in till hjärnan och orsaka skada. Därför fraktas de till levern och oskadliggörs.
Vad är den generella formeln för ureacykel?
Asp + NH3 + CO3 + 3 ATP —> O=C(NH2)2 + fumarat + 2 ADP + AMP + 2Pi + PPi + 3H2O
Hur går ureacykelns alla steg?
Start i mitokondrie:
• 2 ATP, ammoniak och 2 ATP bildar karbamoylfosfat genom carbamoylfosfatsyntas I
•Karbamoylfosfat reagerar med L- ornitin så att L-citrullin samt Pi.
• L-citrullin transporteras ut ur mitokondrien till cytosolen
• L-aspartat (från transaminering av glutamat) ger en ytterligare aminogrupp till L-citrullin så att argininosuccinat bildas. Reaktionen kräver två energirika bindningar genom ATP–> AMP + PPi. Katalyseras av arganinosuccinatsyntas.
•Från argininosuccinat spjälkas fumarat och L-arginin bildas. Katalyseras av aminosuccinatlyas
•Urea spjälkas från L-arginin samt ett H2O tillkommer. Ornitin tillbakabildas och transporteras tillbaka in i mitokondrien.
Vart går den bildade urean från ureacykeln?
Går till urin och tarm.
Vad är ureas?
Ett enzym i tarmen som bryter ner urea till fri ammoniak och kolsyra.
Vilka är de “unika” aminosyrorna som ingår i ureacykeln?
Citrullin och ornitin
Varför kan ureacykeln endast ske i levern?
Arginas som bildar urea finns endast här.
Vad är hyperammonemia?
Koncentrationen av ammoniak är högre än det normala, 5-50uM
Hur hög kan ammoniakkoncentrationen bli vid leverbesvär?
Upp mot 1mM
Vilka är de ketogena aminosyrorna?
Essentiella: leucin och lysin
Vilka är de glucoketogena aminosyrorna och vad utmärker dem?
De här väldigt stora sidokedjor.
• Icke-essentiella: tyrosin
• Essentiella: isoleucin, fenylalanin, tryptofan
Vilka är de glukogena aminosyrorna?
- Icke-essentiella: alanin, arginin, aspargin, aspartat, cystein, glutamat, glutamin, glycin, prolin, serin
- Essentiella: histidin, metionin, threonin, valin
Var går de glukogena aminosyrorna in i metabolismen?
Till pyruvat eller intermediärer i citronsyracykeln - där de kan användas som substrat till att bilda glukos.
Var går de ketogena aminosyrorna in i metabolismen?
Till acetyl-CoA eller acetoacetyl CoA - där de kan användas som substrat för ketonkroppar.
Vilka aminosyror kan bli pyruvat?
Alanin, cystein, glycin, serin, threonin och tryptofan
Vilka aminosyror kan bli alfa-ketoglutarat?
Arginin, glutamat, glutamin, histidin och prolin.
Vilka aminosyror kan bli succinyl-CoA?
Isoleucin, methionin och valin
Vilka aminosyror kan bli fumarat?
Aspartat, fenylalanin och tyrosin
Vilkak aminosyror kan bli oxaloacetat?
Aspargin och aspartat
Vilka aminosyror kan bli acetyl-CoA?
Isoleucin, leucin och tryptofan
Vilka aminosyror kan bli acetoacetyl-CoA?
Leucin, lysin, fenylalanin, tryptofan och tyrosin
Ge ett exempel på hur katabolism sker till oxaloacetat?
Aspargin + H2O –> aspartat + NH3
• Asparginas
Aspartat + alfa-ketoglutarat –> oxaloacetat + glutamat
• Aspartataminotransferas
Ge exempel på katabolism till alfa-ketoglutarat.
Glutamin + H2O –> glutamat + NH3
• Glutaminas
A. Glutamat + pyruvat –> alanin + alfa-ketoglutarat
• ALT
B. Glutamat + oxaloacetat –> aspartat + alfa-ketoglutarat
•AST
Vad är maple syrup urine disease?
Förgrenade aminosyror (leucin, isoleusin och valin) kataboliseras först genom branched-chain aminotransferas till sina respektive alfa-ketosyror. Därefter kataboliseras de vidare av branched-chain alfa-ketosyradehydrogenas. Vid MSUD är dessa enzym muterat eller helt borta så att CoA-metaboliter inte kan bildas. Alfa-ketosyrorna, som är skadliga för CNS, cirkulerar i blodet och utsöndras sedan med urinen.
Vilka är symptomen för MSUD under första levnadsveckan?
- Anorexi
- Kräkningar
- Förlust av reflexer
- Nystagmus/ryckiga ögonrörelser
Orsakas av skador i hjärnan
Hur många drabbas av MSUD?
< 1/225000
Vad är behandligen för MSUD?
Minska leucin, isoleusin och valin i dieten
Vilka kataboliska vägar är störda vid PKU och alkaptonuri?
Nedbrytning av fenylalanin och tyrosin.
Vad är det som inte fungerar vid PKU?
L-fenylalanin + tetrahydrobioterin + O2 –> L-tyrosin + dihydrobioterin + H2O
Enzymet fenylalaninhydroxylas fungerar inte. Beroende på hur det är påverkat uppvisas två olika former:
•Defekter av fenylalanin-hydroxylas (vanligast)
• Defekter i tetrahydro-bioterinsyntesen
Hur behandlas PKU?
Mer tyrosin och mindre fenylalanin i dieten.
Hur påverkas en person med PKU?
CNS skadas och kan inte utvecklas ordentligt, något som leder till mentala och motoriska svårigheter.
Vad är det som inte fungerar vid alkaptonuri?
Homogenitas + O2 –> maleylacetoacetat + H+
• Homogenitas 1,2-dioxygenas
Enzymet fungerar inte som det ska.
Vad händer vid alkaptonuri?
Homogentisat i urinen kommer att ge det mörk färg. Pigment ansamlas med tiden i broskvävnad och ger upphov till ledskador.
Hur vanligt är alkaptonuri?
1:100000000
Hur behandlas alkaptonuri?
Det finns ingen effektiv behandling men denna sjukdom är inte lika hälsofarlig som andra.
Vilka är de essentiella aminosyrorna?
Arginin, isoleucin, lysin, fenylalanin, tryptofan, histidin, leucin, methionin, treonin och valin
Vilka är de icke essentiella aminosyrorna?
Alanin, aspartat, cystin, gllutamin, hydroxyprolin, serin, aspargin, cystein, glutamat, glycin, prloin, tyrosin.
Vilka aminosyror kommer från pyruvat?
Alanin
Vilka aminosyror kommer från intermediärer i citronsyracykeln?
Aspartat, aspargin, arginin, glutamat, glutamin, prolin
Vilka aminosyror har sitt ursprung från 3-fosfoglycerat?
Serin och glycin (kommer från serin)
Varför är en aminosyra essentiell?
Vi har inga enzymer i cellerna för att syntetisera dem. En icke essentiell aminosyra kan bli essentiell om något sorts hälsotillstånd gör att vi inte kan syntetisera den (eller inte kan skapa tillräckligt) längre.
Hur sker biosyntes av aminosyror ut generellt?
Det är en omvänd katabolism; transaminering kommer att ske från alfa-ketosyror.
Alfa-ketosra + glutamat –> alfa-ketosyra + aminosyra
Hur sker syntes av alanin?
Pyruvat + glutamat –> alanin alfa-ketoglutarat
Hur sker syntes av aspartat?
oxaloacetat + glutamat –> aspartat + alfa-ketoglutarat
Hur sker syntes av glutamat?
Alfa-ketoglutarat + aminosyra –> glutamat + alfa-ketosyra
Hur sker syntes av glutamin?
Glutamat + ATP + NH3 –> glutamin + ADP + Pi
• Glutaminsyntas
Hur sker syntes av asparagin?
Aspartat + glutamin + ATP –> asparagin + glutamat + AMP + PPi
• Asparaginsyntas
Hur sker syntes av arginin?
Det syntetiseras i ureacykeln vid reaktionen:
Argininosuccinat –> L-arginin + fumarat
• argininosuccinatlyas
Hur kan syntesen av arginin bli otillräcklig?
Nyfödda och särskilt för tidigt födda har en så liten lever och för få hepatocyter att syntesen inte är tillräcklig för att möta behovet av aminosyror i den växande kroppen. Därför är arginin en essentiell aminosyra hos små bebisar tills dess att levern är tillräckligt stor för att producera denna. Arginin fås då genom bröstmjölken.
Hur syntetiseras tyrosin?
Fenylalanin + O2 + NADH + H+ –> tyrosin + NAD+ + H2O
•Fenylalaninhydroxylas
•Tetrahydrobiopterin (kofaktor)
Hur syntetiseras glycin från serin?
En metylgrupp tas bort
Vilka två delar finns i en röd blodkropp?
- Proteinet globin
* Hem med porfyrinring och järn
Vilka strukturer i kroppen är exempel på saker som innehåller en hemegrupp?
- Hemoglobin
- Myoglobin
- Cytokromer
- Katalas
- Pyrolas
Hur ser porfyrinringars uppbyggnad ut?
- 4 smalare ringar - pyroler - med ett kväve
- Pyrolerna koordineras genom olika sorters bindningar med olika organiska strukturer bundna till sig.
- Metalliska atomer i mitten
Var sker heme-biosytesen?
Lever och benmärg
Från vilken aminosyra syntetiseras heme?
Glycin
Hur sker syntes av heme?
Glycin och succinyl CoA går ihop genom enzymet PLP. En Intermediär förkortad ALA bildas. Nästa reaktion görs så att den första pyrolen bildas då två ALA går ihop.
Vad kallas den molekyl som, precis som heme, har järn i mitten men Fe3+?
Hemin
Vad är det som händer om man får i sig bly?
Steget i hemesyntesen då den första pyrolen bildas samt det allra sista steget blockeras vilket kommer att leda till anemi då heme inte kan syntetiseras och matura erytrocyter kommer inte att finnas tillgängliga.
Vad är porfyri?
Olika genetiska sjukdomar som kan drabba i princip varje enzym i hemesyntesen så att porfyriringar ansamlas i kroppen vilka oxideras då de utsätts för ljus och bildar ROS.
Vilka är symptomen för porfyri?
Akut magsmärta, neurologisk dysfunktion, violet urin, fluorecerande tänder, ljuskänslig hud.
Hur behandlas porfyri?
Tillförsel av heme, ibland till och med genom blodtransfusion.
Vilka sorter av porfyri finns det?
- Erytropoetisk
* Hepatisk
Hur uppkommer porfyri?
Det är en genetisk sjukdom, men det kan triggas senare i livet på grund av någon miljöfaktor så som att personen har fått i sig bly.
Hur sker hemekatabolismen?
Erytrocyten går fagocyteras av en makrofag där den bryts ner till heme.
- Porfyrinringen öppnas och järn tas bort via hemeoxygenas. Dessutom används en NADPH+H+ och ett O2 för att ta bort järn och en CO. Biliverdin bildas.
- Biliverdin reduceras till bilirubin genom biliverdinreductas
- Bilirubin binder till albumin i blodet så att ett bilirubin-albuminkomplex uppstår
- I leverns hepatocyter kommer bilirubin presenteras för bilirubinglukoronyltransferas. Reaktionen användet 2 UDP-glukoronat där syran går in i molekylen som då blir blilrubindiglucuronid.
När sker hemekatabolism?
Antingen då erytrocyten har blivit “gammal” eller då den skadats/läckt ut ur blodkärlen
Vad är det vi ser i ett blåmärke?
Katabolism av heme i makrofager och bildandet av biliverdin och bilirubin i olika steg.
Hur går den slutliga delen av bilirubinkatabolismen, efter att bilirubindiglucuronid bildats?
- Går till gallan som utsöndras i tarmen
- Urobilinogen bildas i tarmens bakterier. Denna kan antingen bli:
•Stercobilin som syns i avföring och bildas av bakterier
•Gå ut i cirkulationen igen, tas upp av njuren och bilda urobilin som utsöndras med urin.
Vad består gallsten av?
En bilirubin i mitten som har bundit kolesterol till sig och omslutits av kalk
Hur uppkommer gulsot?
Det är något fel på hemets katabolism så att bilirubin ansamlas i kroppen.
Var syns det tydligast om en person har gulsot?
Huden och särskilt huden under/runt naglar och ögonvitan
Vilka orsaker till gulsot finns det och vad är det som händer i de olika fallen?
- Anemi: många erytrocyter kommer att behöva kataboliseras och mycket bilirubin bildas. Levern kommer inte att räcka till och bilirubin går ut med blodet
- Gallsten/levecancer: gallstenen hindrar fysiskt funktionen på gallgången så att bilirubinet inte kan lämna. Cancer gör på liknande sätt så att hepatocyterna inte fungerar
- Leverskada: så som hepatit, virus eller trauma. Kommer inte finnas tillräckligt med hepatocyter för att genomföra katabolism tillräckligt.
- För tidigt född: levern är så liten att enzymer inte räcker till för att bryta ner bilirubin som kommer att ansamlas. Gulsoten kan vara några dagar tills dess att levern har hunnit utvecklats tillräckligt.
Vilka andra symptom visas vid gulsot orsakad av leversjukdom eller leverskada?
- Röd urin
- Grå avföring
- Höga AST och ALT
Varför är gulsot farligt under längre tid?
Bilirubin i blodet kan skada CNS och orsaka olika typer encefalopati
Hur behandlas gulsot hos små barn?
Man lägger dem under blått fluorecerande ljus då det omvandlar bilirubin till vattenlösliga isomerer. Utsöndringen sker då snabbare och mer effektivt.
Hur sker syntes av olika neurotransmittorer från tyrosin?
- Tyrosin + tetrahydrobiopterin + O2 –> 3,4-dihydroxy-fenylalanin (dopa) + dihydrobiopterin + H2O
- Dopa –> dopamin + CO2
•PLP spelar roll - Dopamin + ascorbat + O2 –> noradrenalin + dehydroascorbat + H2O
- Noradrenalin + S-adenosylmethionin –> adrenalin + S-adenosyl-homocystein
Vad är det som händer vid Parkinson’s sjukdom?
Neuron i substantia nigra (dopaminerga) som har kontroll över balans mellan neuron och muskler, dör genom apoptos. När de försvinner ger man dopa eftersom det är ett substrat i tillverkningen av dopamin för att få lindring av symptomen. Det kommer dock inte att motverka apoptosen.
Vad är MAO-inhibitorer och hur fungerar det?
Monoaminoxidas catechol-O-metyl-transferas som medverkar i nedbrytningen av adrenalin och noradrenalin. Inhiberas detta kan de neurotransmittorerna finnas kvar i blodet längre och används därmed som anti-depressiva.
Varför har PKU-patienter svårt att syntetisera vissa neurotransmittorer?
De kan inte syntetisera tyrosin och kommer därmed inte fortsätta syntesen av dopamin, noradrenalin och adrenalin.
Hur fungerar melanin och pigment?
Melanin kan syntetiseras i melanocyter längst ner i epidermis. Dessa har melanosomer - en omvandlad form av mitokondrier - vilka har svarta organeller som har alla enzym för att tillverka melanin.
hur sker syntesen av melanin?
Det går i flera steg från tyrosin, vilket gör att PKU-patienter inte kan syntetisera detta.
Vad är det som händer vid malignt melanom?
Cancern bildas i melanocyter
Hur drabbas en person av albinims?
Det är en autosomalt recessiv, dominant (men ovanlig) sjukdom som är X-kromosomkopplad
Vad är och vilka symptom syns vid komplett albinims?
Personen har inget melanin.
•Syndefekter
•Fotofobi
•Pre-disposition av hudcancer
Hur sker syntes av histamin?
Histidin –> histamin + CO2
•dekarboxylas
Hur sker syntes av serotonin?
Tryptofan + O2 + tetrahydrobiopterin –> 5-hydroxytryptofan + dihydroxybioptein + H2O
• Hydroxylas
5-hydroxytroptofan –> serotonin + CO2
• Dekarboxylas
Vilka sensationer medverkar serotonin i?
- Smärta
- Sömn
- Temperatur
- Blodtryck
Hur sker syntes av kreatin?
- Arginin + glycin –> guanidinoacetat + ornithin
• Aminotransferas - Guanidinoacetat + S-adenosylmethionin –> kreatin + S-adenosylhomocystein
Vad är kreatinkinas i blodet en indikation på?
Hjärtinfarkt, muskelskada
Hur kan man mäta hur mycket muskelvikt man har?
Genom att mäta kreatinin i urinet vilket bildas spontant från både kreatin och fosfokreatin. Det finns en direkt relation mellan koncentrationen och musklernas storlek
Vad händer då vi äter kreatin?
Vi får extra substrat under musklernas första sekunder i arbete och skickar sedan en signal till muskeln om att dela sig så att vi kan få mer ATP och blir därmed starkare.
