Transcript Protein ve amino asit metabolizması_School of Nursing

Dr. Suat Erdoğan
Kasım 2013
Içerik
 Proteinlerin önemi
 Sindirimi
 Amino asitlerin yıkımı
 Transaminasyon ve deaminasyon reaksiyonları
 Amonyak açığa çıkışı
 Üre sentezi
 Karbon iskeletin metabolizması
 Amino asit metabolizması hastalıkları
Proteinli beslenme
 En önemli beslenme problemi, diyetle az protein
alınmasıdır.
 Az gelişmiş ülkelerin başlıca beslenme sorunudur.
 Gelişmekte olan ülkeler ile gelişmiş ülkelerde ise
özellikle hamile, emzirmekte olan kadınlar, yeni doğan
bebekler, fakir ve yaşlı kişiler ile hayat tarzı olarak
proteince zengin gıdaları almayan kişiler arasında
görülmektedir.
Diyetteki proteinlerin başlıca
fonksiyonları
Içerdikleri amino asitler, vücut proteinlerinin sentezi
için kullanılırlar.
2. Amino asitlerin karbon (C) iskeletleri enerji elde
etmek üzere okside olabilirler.
3. Karbon ve azot (N) atomları N içeren metabolitlerin
sentezinde kullanılabilirler.
4. Glikoz gibi N içermeyen moleküllerin sentezinde
kullanılabilirler.
1.
Diyetteki ve vücuttaki proteinlerden sağlanan amino asitler ile
başlıca karaciğerde olmak üzere vücutta sentezlenen amino
asitler organizmanın genel amino asit havuzunu (pool)
oluşturur.
Besin proteini
Vücut proteini
AMİNO ASİT HAVUZU
N
Metabolik ara ürünler
Protein turnover
Catabolism
Synthesis
Gut
Amino
acids
Protein
Degradation
Deposition
Proteinler depo edilemez
 Karbonhidrat ve lipidlerin aksine proteinler ve amino
asitler, vücut tarafından özel hücrelerde depo
edilemezler.
 Buna karşın proteinler yapısal oluşum, biyokatalizör
(enzim), hormon ve büyüme faktörleri gibi şekillerde
bütün hücrelerde bulunurlar.
 Açlık durumunda, başta albumin olmak üzere çok
miktarda plazma proteini, hücre içi enzimler
(proteazlar) tarafından amino asitlerine hidroliz
olurlar.
Proteinlerin sindirimi
 Diyetteki proteinler sindirim sistemindeki proteolitik
enzimler ve peptidazlar tarafından amino asitlerine
parçalanırlar.
 Proteinler, ince barsaklardan emilemeyecek kadar
büyüktürler bu sebeple amino asitlerine kadar
parçalanmaları gerekir.
 Ancak çok az miktarda olmak üzere bazı küçük
proteinler ve peptitler barsak tarafından doğrudan
emilebilirler.
Besinsel proteinlerin sindirimi
Üç aşamada gerçekleşir
Mide:
Pankreas:
İnce bağırsak:
Mide
 Proteinlerin mideye geçişi gastrik mukozada G
hücrelerinden gastrin salınımını uyarır. Bu da kan
yoluyla yine gastrik mukozaya etki ederek parietal
hücrelerden HCL, seröz hücrelerden pepsinojen
salgına neden olur.
 Pepsinojen pepsin’e dönüşür. Pepsin asidik ortamda
etkindir ve metiyoninin katıldığı peptit bağlarını
yıkımlar.
Pankreas
 Asidik mide içeriği ince bağırsağa gelmesiyle
gastrointestinal sistem hormonları olan sekretin ve
kolesistokinin salınır.
 Pankreasın asiner hücrelerinden endopeptidaz ve
karboksipeptidazlar salınır.
 Sekretin de bikarbonat salınımını sağlar.
 İnce bağırsağa gelen proteinler tripsin, kimotripsin ve
elastaz enzimler tarafından daha küçük yapıdaki
oligopeptit ve amino asitlere parçalanır.
İnce bağırsak
 İntestinal (bağırsak) hücre yüzeylerinden salınan
aminopeptidazlar ve dipeptidazlar sindirimi sürdürür.
 İnce bağırsak epitel hücreleri, serbest amino asitleri ve
dipeptitleri absorbe eder.
 Hücrelerin sitozolünde dipeptitler amino asitlere
yıkılır.
 Portal sisteme yalnızca serbest amino asitler geçebilir.
Peptid bağının hidrolizi
Proteinlerin hidrolizi (sindirimi)
Protein, peptit ve amino asitlerin yıkılımları ve
rezorpsiyonu
Proteazlar (proteolitik enzimler)
 Midede salgılananlar:
 Pepsin
 Gastriksin (çocuklarda)
 Pankreastan salgılananlar:
 Tripsin
 Kimotripsin
 Karboksipeptidaz A
 Karboksipeptidaz B
 Elastaz
 Bağırsaklardan salgılananlar:
 Aminopeptidazlar
Digestion and
absorption of
proteins
Peptit ve amino asitlerin absorpsiyonu
 Sindirilen proteinlerden oluşan serbest amino asitlerin
duodenumda kalış süreleri çok kısadır.
 Absorbe edilen amino asitler portal dolaşımla
karaciğere taşınırlar.
 Bebeklerde peptitler de (globulinler) absorbe edilirken
erişkinlerde sadece amino asitler bağırsaklardan
emilebilir.
 Bağırsaklardan aktif transport ile emilirler
 Mukoza hücrelerindeki bu transport Na+ varlığına
bağlıdır.
 Yıkım olayları genelde uzun ve karmaşıktır
 Katabolizma sırasında ortaya çıkan pek çok ara
ürün biyolojik moleküllerin sentezinde öncül
madde olarak kullanılırlar
 Omurgalılarda amino asit katabolizması büyük
oranda karaciğerde, daha az oranda ise
böbreklerde gerçekleşir.
Amino asitlerden azot ayrılması
 Amino asit katabolizmasının ilk basamağı α-amino
grubunun ayrılmasıdır.
1. Transaminasyon
2. Oksidatif deaminasyon
Transaminasyon
 Bir amino asitin amino grubunun, bir α-ketoaside
taşınması sonucunda yeni bir amino asit (glutamat) ve
bir α-ketoasit meydana gelir.
 Reaksiyonda serbest amonyak çıkışı olmaz.
 Bu reaksiyonu katalizleyen enzimlere transaminazlar
(aminotransferazlar) adı verilir.
Transaminaz
α-ketoglutarat + Amino asit
PLP
Glutamat + α-keto asit
Aspartat transaminasyonu
Aspartat + α-ketoglutarat
OAA: okzalasetik asit
PLP : pridoksal fosfat (B6)
AST : aspartat amino transferaz
AST
PLP
OAA + Glutamat
Glutamat = Glutamik asit
α -ketoglutarat = α-ketoglutarik asit
Alanin transaminasyonu
C=O
ALT
PLP
C=O
Klinik önemi bulunan
transaminazlar
 Metabolik ve klinik açıdan en önemli olanları
Aspartat aminotransaminaz (AST)
Alanin aminotransaminaz (ALT)
Oksidatif deaminasyon
 Amino asitin NH2 grubu amonyak (NH3) olarak açığa
çıkar.
 Açığa çıkan amonyak çoğunlukla NH4+ (amonyum)
formundadır. bu yüklü formu olduğundan daha az
zararlıdır.
 Enzim glutamat dehidrojenazdır.
Amino asitlerin dekarboksilasyonu
Dekarboksilasyon
 Amino asitlerde karboksil (COO-) grubunun CO2
şeklide ayrılması ve geriye primer aminlerin
kalması reaksiyonudur.
 Primer aminler veya bunların türevi olan aminler
fizyolojik olarak son derece önemlidirler.

Örn. Histamin, adrenalin, noradrenalin, dopamin,
seretonin, tiramin, melatonin, 5-hidroksitriptamin,
kadaverin, putressin, gibi.
Not: bu yol amino asitlerin metabolizmasında ana yol
değildir.
Bazı aminler
Glutamat dekarboksilaz
Glutamik asit
Histidin
Triptofan
Histidin dekarboksilaz
Fenilalanin hidroksilaz
γ-aminobutirik asit
(GABA) + CO2
Histamin + CO2
5-hidroksi triptofan
CO2
Triptofan dekarboksilaz
Serotonin
Önemli bazı biyojen aminler
 Histamin: alerjik aşırı duyarlılığın oluşması
sonucu damarlarda genişleme, yangısal
reaksiyonlar ve nörotransmitter madde.
 GABA: beyinde bulunan öneli bir nörotransmitter
molekül
 Serotonin: uykuyu düzenleyen, zindelik oluşturan
bir hormondur
Amonyak (NH3)
 Amonyak dokularda protein metabolizması
sonucu sürekli üretildiği halde kanda düşük
düzeylerde bulunur.
 Bunun nedeni, karaciğerin kandaki amonyağı
hızla uzaklaştırması ve pekçok dokunun,
özellikle beyin ve kasın amino asit azotunu
serbest amonyaktan çok glutamin veya alanin
olarak dolaşıma vermesidir.
Kandaki amonyak kaynakları
 Amino asitler: en büyük kaynaktır.
 Glutamin: böbreklerde enzimatik olarak
glutaminden amonyak açığa çıkar.
 Bağırsakta ürenin bakteriyel yıkımıyla amonyak
oluşur.
 Aminler: hormon veya nörotransmitter olan
aminlerden açığa çıkar.
 Pürin ve primidinler: yıkımları sonucunda
halkalara bağlı olan amino grupları amonyak
olarak ayrılır.
Amonyağın toksisitesi
 Yüksek amonyak seviyesi beyne direk
toksik etki gösterir.
 Klor ve sodyum-potasyum pompalarını
bozar.
 Ayrıca enerji metabolizmalarını bozar.
Amonyak zehirlenmesi
 Plazmadaki düşük düzeyleri bile
 Serebral (beyin) bozukluklara





Ellerde titreme
Konuşma ve
Görme bozuklukları
İştah azalması
Koma ve ölüm
Amonyağın detoksifikasyonu
 Dokularda amino asitlerden açığa çıkan
toksik amonyak uygun bir şekilde
detoksifiye edileceği karaciğer taşınmalıdır.
 Karaciğerde ise amonyak nontoksik üreye
dönüştürülür.
Amonyağın karaciğere taşınması
Amonyak perifer dokulardan karaciğere
Glutamin ve Alanin şeklinde taşınır.
Üre sentezi
 Üre, amino asitlerin amino gruplarının başlıca atılım
yoludur ve idrardaki azotlu bileşiklerin yaklaşık %
90’ını oluşturur.
 Ürenin bir azotu serbest amonyaktan, diğeri
aspartattan gelir.
 Karbon ve oksijen ise CO2’den sağlanır.
 Üre karaciğerde sentezlenir.
 Kanla böbreklere gelir ve idrarla atılır.
Üre döngüsü
 Döngü 5 basamaktır. ilk 2 reaksiyon
mitokondride, diğerleri sitozolda
gerçekleşir.
 Üre, karaciğerden böbreklere taşınır ve
idrarla atılır.
 Her bir üre molekülünün sentezinde 4
ATP tüketilir.
Niçin üre?
 Çünkü;
 Elektriksel yükü sıfır
 Toksik değil
 Biyolojik
membranlardan kolay
geçer ve dolayısıyla
böbreklerden atımı
kolaydır.
 Tek dezavantaj ise
atılması için büyük
hacimlerde su
gerekmesidir.
HCO-3+ NH+4 + NH3
H2N-C-NH2 + 2 H2O
O
Urinary nitrogen excretion
LIVER
Amino acids
CO2
keto acids
NH3
Urea
Blood
KIDNEY
Urea
Urine
Üre döngüsünün genetik bozuklukları
Üre döngüsü bozuklukları
hiperamonemi,
ensefalopati ve
solunumsal alkaloz
Amino asitlerin karbon
iskeletlerinin metabolizması
Karbon iskeletinin metabolizması
 Amino asit yıkımı sırasında önce NH2 grupları
transaminasyonla ayrılır, ardından karbon iskeletleri
metabolize edilir.
 C-iskeletleri metabolizması başlıca 7 ürün üzerinden
işler:
 Prüvat
 Asetil CoA
 Asetoasetil CoA
 α-ketoglutarat
 Süksinil CoA
 Fumarat
 Okzaloasetat
Karbon iskeletinin metabolizması...
Bu 7 ürün ara metabolizma yollarına
girerek;
 Glikoz veya
 Lipid sentezine ya da
 Sitrik asit döngüsüne katılır.
Esansiyel olmayan amino
asitlerin sentezi
 Esansiyel olmayan amino asitler ara
metabolizma üzerinden veya,
 Sistein ve tirozinde olduğu gibi
esansiyel amino asitlerden
sentezlenebilir.
Amino asitlerin azot içeren
bileşiklere dönüşümü
 Histidin türevleri: histamin
 Triptofan türevleri: serotonin
 Tirozin türevleri: dopamin, epinefrin,
norepinefrin, melanin
 Arjinin türevleri: nitrik oksit
Protein sentezi
(pozitif azot dengesi)
 Protein anabolik faktörler, amino asitlerin
karaciğerden kaslara doğru göçünü ARTIRIRLAR
(miyotrop).
 İnsülin, testesteron, büyüme hormonu (GH)
 Amino asitler
 Enerji düzeyi yüksek besinler (karbonhidratlar ve
lipitler)
Protein yıkılımı
(negatif azot dengesi)
 Kaslardan karaciğere amino asit akışı
 Protein veya enerji yetmezliklerinde
 Anabolik hormonların yetersizliği (insülin, GH,
testesteron)
 Hipertiroidizm (yüksek T3 ve T4)
 Stres (yüksek glikokortikoidler)
Amino asit ve protein
metabolizması hastalıkları
Plazma protein düzeyleri
 Sağlıklı erişkin bir kişide serum total protein
düzeyi 6,3-8,3 g/dL arasındadır.
 Bu referans aralığı dışındaki düzeyler
(hiperproteinemi ve hipoproteinemi), plazma
hacmindeki değişiklikler ile bir veya daha fazla
spesifik protein düzeyinde izlenen
değişikliklerle ilgili olabilir.
Beslenme bozukluğuna
(malnutrisyon) hastalıklar
 Kwashiorkor, tam bir protein alımı
eksikliğidir, biyolojik değeri yüksek hayvansal
proteinlerle beslenemeyenlerin hastalığıdır.
Ödem, deri ve saç değişmeleri, mide-bağırsak
bozukluğu, ruh bozuklukları, kansızlık gibi
bulgular saptanır.
 Marasmus, kalori ve protein eksikliği
durumudur, aşırı ağırlık kaybı ile belirlenir.
Amino asit metabolizması
bozuklukları
 Fenilketonüri (FKU)
 Albinizm
 Alkaptonüri
 Harnup hastalığı
 Sistinüri
 Homosistinüri
 Maple şurup idrar hastalığı
 Üre siklusu bozuklukları
 Gut
Fenilketonüri (FKU)
Genetik olarak
FOH yetersizliği
FKU Semptomları
 Tedavi edilmez ise
 Mikroensefali
 Hipopigmentasyon (açık renkte göz, deri ve saç)
 Felç, EEG anormallikleri
 Koordinasyon bozuklukları
 Düşük IQ
 Hiperaktivite
 Dikkat bozuklukları
Albinizm
 Tirozinaz enzimi kalıtsal olarak yoktur
 Saç, deri, tırnak ve gözlerde (iris ve retinada)
renk pigmentleri bulunmaz
 Görme netliği zayıftır ve
 Işığa karşı duyarlılık vardır
 Albino insanlar normal yaşam sürelerini
tamamlarlar ve gerçekte anormallikler yoktur
 Fakat özellikle sebebini bilmeyen toplumlarda
sosyal izolasyon sorunları olabilir
Hartnup hastalığı
 Triptofan ve nötral amino asitlerin (serin, tireonon,
tirozin, sistein) bağırsak ve böbreklerdeki emilim
bozukluğdur. Özellikle triptofandan seratonin,
melatonin ve NAD üretileceği için önemlidir.
 Klinik olarak sessiz gelişebilir
 Sinirsel semptomlar
 Işığa duyarlılık
 Ataksi ve kaşıntı
 Niasin ile tedavi (örn. Pellegra)
Akçaağaç şurubu (Maple şurup)
idrar hastalığı
 Dallı zincirli amino asitlerin (valin, izolösin, lösin)










yıkımlanmasında görev alan α–ketoasit dehidrojenaz
yetersizliği sonucu gelişir
Kalıtsal özellik gösterir
Plazma ve idrarda α–ketoasit analogları (asetil CoA,
propionil CoA, asetoasetat) birikir
Sinirsel problemler (beyin için toksik)
Beslenme, kusma ve ciddi metabolik asidoz
Koma
Görünme sıklığı 1:200 000
Yüksek ölüm riski
Ağır hastalıklarda dializ uygulması
B1 (tiamin) enjeksiyonları yarar sağlar
İdrarın kokusu akçaağaç şurubuna benzer
Gut
 Ürik asitin yüksek üretimi ya da vücuttan
atılım bozukluklarıdır. Ürik asit, insanda
pürinin yıkılması sonucu meydana gelir.
 Ürik asit atılım bozuklularına örnek: Lesch-
Nyhan sendromu, yüksek PRPP, G6P yetersizliği)
 Kanda yüksek ürik asit varlığı eklemlerde ve
sıvılarında ürat kristalleri şeklinde
birikimine neden olur.
Gut hastalığına yatkınlık
• Genetik yatkınlık
• Kanser ve kan bozuklukları
• Alkol bağımlılığı
• Obezite
• Hipotiroidizm
• Purin içeren besinlerin fazla tüketimi
• Kurşun zehirlenmesi
• Radyasyon tedavisi
• Yaş
• Uzun süreli açlık
• Böbrek bozuklukları
• Farmakolojic ajanlar (thiazides, cyclosporine,
pyrazinamide, nicotinic acid, Varfarin, low dose salisilatlar)
Gut hastalığı tedavisi
 NSAIDS
 CORTICOSTEROIDS
 ANTI-GOUT (colchicine)
 ALLOPURINOL (anti-ksantin oksidaz ürik asit ve pürin
sentezlerini baskılar)
 URICOSURICS (idrar söktürücüler)
Gut hastalığında klinik görünüm
Bunları bilin
 Proteinlerin sindiriminde rol alan organ ve enzimler
 Transaminasyon, deaminasyon ve dekarboksilasyon
reaksiyonları ve önemi
 Amonyak toksikasyonu, taşınması
 Üre sentezinde kullanılan başlıca moleküller, sentez
organı ve atılması
 Amino asitlerin karbon iskeletinin metabolizması
 Amino asit metabolizması hastalıkları