Biosinteza AK

Question 1

Iz katerih snovi telo sintetizira neesencialne AK? Po koliko AK?

Answer 1

Devet izmed enajstih neesencialnih aminokislin lahko sintetiziramo iz glukoze in dušika, dve pa le iz esencialnih aminokislin – tirozin (iz fenilalanina) in cistein (iz metionina + serina)

Question 2

Kaj potrebujemo za sintezo AK?

Answer 2

Za sintezo aminokislin torej potrebujemo vir C-skeleta (npr. glukoza, piruvat, intermediati citratnega cikla in glikolize) ter dušik (iz drugih aminokislin ali amonijaka)

Question 3

Kaj se mora zgoditi z dušikom pred uporabo v telesu? Kako?

Answer 3

reducirati se mora v amonijev ion
To počnejo nekatere bakterije, ki lahko atmosferski dušik fiksirajo v obliki amonijaka z nitrogenaznim kompleksom. Fiksacija dušika je energijsko potraten proces

Question 4

Kako dobimo večino N za sintezo AK?

Answer 4

s transaminacijo preko glutamata

Question 5

nastanek glutamata s postopkom, ki ni transaminacija (kaj je potrebno)

Answer 5

Glutamat nastane iz α-ketoglutarata z encimom glutamat dehidrogenaza, ki lahko veže dušik v obliki amonijevega iona direktno na substrat. Za sintezo glutamata se porablja energija NADH oziroma NADPH

Question 6

Kateri AK nastaneta s transaminacijo z glutamatom?

Answer 6

alanin in aspartat

Question 7

reakcija nastanka alanina

Answer 7

piruvat + glutamat → alanin + α-ketoglutarat, reakcijo katalizira alanin aminotransferaza

Question 8

reakcija nastanka aspratata

Answer 8

oksaloacetat + glutamat → aspartat + α-ketoglutarat, reakcijo katalizira aspartat aminotransferaza

Question 9

reakcija glutamina iz glutamata

Answer 9

katalizira glutamin sintetaza. V reakcijo vstopa amonijev ion, porablja pa se energija ATP, amonijak vstopa direktno
Sinteza poteče v dveh stopnjah. Najprej nastane γ-Glu-fosfat, ki nato reagira z amonijevim ionom da dobimo glutamin

Question 10

reakcija asparagina iz aspartata?

Answer 10

katalizira asparagin sintetaza. Porablja se energija ATP, dušik donira glutamin

Question 11

Kako je reguliran nastanek glutamina?

Answer 11

alosterično. Pretvorbo inhibirajo: Gly, Ala, His, Trp, CTP, AMP, karbamoilfosfat in glukozamin-6-fosfat. Aktivnost encima zmanjša adenilacija z adenililtransferazo

Question 12

sinteza prolina iz glutamata

Answer 12

glutamat se najprej fosforilira, nato pa pretvori v glutamat semialdehid, ki spontano ciklizira. Redukcija cikličnega intermediata da prolin

Question 13

sinteza arginina iz glutamata

Answer 13

preko glutamat semialdehida, ki transaminira, da dobimo ornitin
Arginin iz ornitina nato nastane v reakcijah cikla uree, vendar pa so količine arginina, ki na ta način nastane, nizke

Question 14

V katerih celicah poteka najpogosteje poteka nastanek ornitina? S katerim encimom?

Answer 14

Nastanek ornitina z ornitin aminotransferazo teče v največji meri v epitelijskih celicah tankega črevesja.

Question 15

Kdaj je arginin esencialna AK?

Answer 15

Med rastjo, saj ga potrebujemo več za sintezo proteinov

Question 16

sinteza serina
kje največ poteka?
v katere AK se lahko pretvarja?

Answer 16

3-fosfoglicerat se s 3-fosfoglicerat dehidrogeanzo pretvori v 3-fosfohidroksipiruvat, gre za oksidacijo, kjer redukcijske ekvivalente prejme NAD+. 3-fosfohidroksipiruvat se nato transaminira z glutamatom v 3-fosfoserin (fosfoserin aminotransferaza), ta pa se s fosfoserin fosfatazo pretvori v serin (odcepi se anorganski fosfat). Serin se sintetizira predvsem v jetrih in ledvicah
Iz serina nato nastajata še glicin in cistein (skupaj z metioninom)

Question 17

sinteza glicina

Answer 17

Glicin nastaja predvsem iz serina, v manjši meri pa tudi iz treonina s treonin aldolazo.
Reakcija pretvorbe serina v glicin je reverzibilna reakcija, ki pa potrebuje FH4 in PLP. Serin se v glicin pretvori v eni stopnji, (serin hidroksimetiltransferaza): odcepitev –CH2OH, ogljikov atom se prenese na FH4, da dobimo metilen-FH4, -OH skupina pa se pretvori v vodo.
Glicin lahko nastane tudi z glicin sintazo v jetrih vretenčarjev. Glicin sintaza sintetizira glicin iz CO2, NH4+, metilen-FH4 in NADH

Question 18

sinteza cisteina

Answer 18

Biosinteza cisteina poteka iz homocisteina, ki nastane iz SAM (S-adenozilmetionina). Homocistein se združi s serinom v cistation v reakciji, ki jo katalizira cistation β-sintaza, kofaktor pa je PLP. Cistation se nato razcepi na α-ketobutirat in cistein, reakcijo katalizira cistation γ-liaza, kofaktor pa je zopet PLP. Pri razcepu cistationa nastaja amonijak
Ogljikov skelet za sintezo cisteina da serin, žveplov atom pa prispeva metionin preko homocisteina. α-ketobutirat, ki nastane pri cepitvi, se pretvori v sukcinil-CoA

Question 19

inhibitroji Cistation β-sintaze

Answer 19

inhibirana s cisteinom – produktna inhibicija

Question 20

Kako se AK prenašajo po telesu?

Answer 20

proste ali vezane na albumin

Question 21

Koncentracije katerih AK so najvišje? Zakaj?

Answer 21

V najvišjih koncentracijah se v serumu nahajajo aminokisline glicin, alanin in glutamin, saj so uporabne kot vir C-skeleta za aminokisline in ogljikovehidrate, prav tako pa so uporabne za prenos dušika med tkivi

Question 22

glavno mesto nadzora metabolizma AK

Answer 22

jetra, z izjemo BCAA, ki se večinoma metabolizirajo v mišicah

Question 23

Kako je uravnavan metabolitem esencialnih in kako neesencialnih AK?

Answer 23

Katabolizem esencialnih AK je uravnavan encimsko – esencialne aminokisline se razgradijo z encimi, ki se inducirajo nad določeno koncentracijo, neesencialne pa se razgrajujejo z neinduciranimi encimi

Question 24

hormonska uravnava metabolizma AK z inzulinom

Answer 24

Inzulin, ki se sprošča v visokoenergetskem stanju, spodbuja proteinsko sintezo (preko mTOR kinaze), hkrati pa poveča transport BCAA in glutamina ter poveča privzem aminokislin v mišicah. Sproščanje inzulina stimulirajo aminokisline (poleg visokih koncentracij glukoze). Inzulinu podobno deluje rastni hormon

Question 25

hormonska uravnava metabolizma AK z glukagonom

Answer 25

poveča proteinsko razgradnjo in poveča privzem aminokislin v jetrih, ki se usmerjajo v glukoneogenezo. Poveča se tudi hitrost cikla uree, saj se poveča katabolizem aminokislin in s tem produkcija amonijaka. Podobno kot glukagon delujejo tudi adrenalin, glukokortikoidi in ščitnični hormoni