Transcript Protein Metabolizmas*

Aminoasit ve Proteinlerin
Yapımı ve Yıkımı
Dr. Akın Yeşilkaya
Dönem I
2008-2009 Eğitim Dönemi
Öğrenim Hedefleri

Aminoasit metabolizmasının gözden
geçirilmesi

Aminoasitlerin yıkımı



Amino grubunun uzaklaştırılması
Üre döngüsü
Aminoasitlerin sentezi
tartışılacaktır.
Amaç

Aminoasit yıkımı



Amonyak metabolizması
Üre döngüsü
Karbon iskeletinin yıkımı


Önemli bazı aminoasitlerin yıkımı
Aminoasitlerin biyosentezi

Essansiyel ve Nonessansiyel aminoasitlerin
sentezi
Kaynaklar:




Renkli Biyokimya Atlası; J. Koolman, KH
Röhm, Nobel Kitabevi
Harper’ın Biyokimyası (Harper’s
Biochemistry)
Biochemistry, L. Stryer
Biochemistry, Lehninger
Temel Atomlar




C
O
H
N
Nitrojen (Azot)







Aminoasit
Nükleotid
Kreatinin
Porfirinler
Bazı hormonlar
Koenzimler
Nörotransmitterler
Nonproteinik
nitrojen (NPN)
bileşikler
Atmosferik
N2
Azot Döngüsü
Nitrojen fikse
eden bakteri
Denitrifiye edici
bakteri
Amonyak
Nitrifiye edici
bakteriler
Hayvanlar
Üreotelik Canlı
Nitratlar,
Nitritler
Aminoasitler
Bitkiler
Azot döngüsü
Bazı anaerobik
bakteriler ve bir
çok bitki
tarafından
redüksiyon
Nitrat
NO3-
Nitrojen
fiksasyonu
Denitrifikasyon
Nitrifikasyon
toprak bakterileri
(Örn. Nitrobacter)
Lehninger Principle of Biochemistry, 2000
N2
Amonyak
(Örn. Klebsiella,
Azotobacter,
Rhizobium)
Nitrit
NO2-
NH4+
Nitrifikasyon
toprak bakterileri
(Örn. Nitrosomonas)
Bitki ve
mikroorganizmada
sentez
Mikroorganizma ve
hayvanlar
tarafından
degradasyon
Aminoasitler
Nükleotidler,
Amino
şekerler,
Koenzimler,
Porfirin
bileşikler
Simbiyotik nitrojen fikse edici bakteri
(bakteroid)
Peribakteroid
membran
Bezelye kök nodül kesiti
Rhizobium
Lehninger Principle of Biochemistry, 2000
H3C
H3C
CH3
H
H
C
H
COO-
C
CH3
COO-
H
Valin
OH
CH3
SH
CH
CH2
HO
H
C
H
COO-
C
H
C
COO-
Sistein
H
C
O
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
C
H
C
CH3
20 Temel Aminoasit
COO-
COO-
H
C
R
COO-
O
NH3+
NH3+
NH3+
Glutamat
Asparagin
Glutamin
NH3+
Aspartat
COO-
S
C
C
H
Ýzolösin
NH2
O
NH2
CH2
COO-
COO-
NH3+
Metiyonin
C
C
C
NH3+
O-
O-
O
H
H
COO-
NH3+
CH2
Treonin
C
C
HC
H2C
NH3+
O
H
CH3
Lösin
NH3+
NH3+
Serin
COO-
COO-
NH3+
Alanin
CH2
CH2
C
Glisin
H3C
HC
HC
NH3+
NH3+
CH3
CH3
HC
C
H
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
COO-
NH3+
HN
H
C
+
COO-
N
H2
Prolin
C
H2
COON
H
NH3+
Arginin
N
Histidin
H
C COONH3+
H
C
COO-
NH3+
Triptofan
Lizin
C
H2
NH3
NH3+
NH2+
NH
C
C
+
NH2
C
H2
H
C
COO-
NH3+
Fenilalanin
HO
C
H2
Tirozin
H
C
COO-
NH3+
O
Vücüt Proteinleri
Diyet Proteinleri
Aminoasitler
Glikoliz
Krebs Döngüsü
NH3
Üre
Glukoz
Ketonlar
CO2
Aminoasitlerin Katabolizması


Amino grubunun
uzaklaştırılması
Karbon iskeletinin
metabolik ara
ürünlere
dönüştürülmesi
Vücüt Proteinleri
Diyet Proteinleri
Aminoasitler
Glikoliz
Krebs Döngüsü
Üre
NH3
R
H 3N
+
O
C C
H
O
Glukoz
Ketonlar
CO2
Aminoasit Katabolizması
Amino grubunun uzaklaştırlması
•
•
•
•
Transaminasyon
Deaminasyon (Oksidatif)
Amonyağın taşınması
Üre döngüsü reaksiyonları
Aminoasit Katabolizması
-Ketoglutarat
Glutamat
-Aminoasit
-Ketoglutarat
Transaminasyon
NH3
Oksidatif Deaminasyon
Üre döngüsü
5-7 g/gün aminoasit
nitrojeni atılır.
CO2
Üre
Transaminasyon
-Ketoglutarat
(-ketoasit)
Alanin
(-Aminoasit)
B6
Piruvat
(-Ketoasit)
Glutamat
(-Aminoasit)
Lizin, treonin, prolin ve hidroksiprolin transaminasyona uğrayamaz.
Oksidatif Deaminasyon:
Glutamat Dehidrojenaz
O
C O
CH2
CH2
H
O
NAD(P)H + H+
NAD(P)+
C NH 2
C O
Glutamat Dehidrojenaz
- GTP veya ATP
+GDP veya ADP
C O
CH2
CH2
C O
m
NH3
O
C O
-Ketoglutarat
Glutamat
Mitokondriyal
O
Üre
Amonyağın kaynakları




Dokular
Barsak bakterileri
Diyetsel protein
GİS’de bulunan üre
Amonyak Taşınması
O
C
O
CH2
+
CH2
Glutamin Sentetaz
+
NH4
NH2
CH2
+
CH2
H3N CH
C O
C O
Glutamat
C
H2O
H3N CH
O
O
MgATP
MgADP + Pi
O
Glutamin
Amonyak Taşınması
O
C
CH2
+
O
NH2
C
H2O
CH2
H3N CH
C O
+
NH4
CH2
+
Glutaminaz
O
CH2
H3N CH
C O
O
O
Glutamin
Glutamat
Amonyak Taşınması
NH4+ + MgATP
MgADP + Pi
Glutamin sentetaz
-Ketoasit
Transaminasyon
Aminoasit
Glutamat
Glutamin
-Ketoasit
Glutaminaz
+
NH4
H2O
Amonyak Taşınması



Ekstrahepatik dokularda amonyak
uzaklaştırılması glutamin ile olmaktadır.
Karaciğere taşınan glutamin burada
üreye çevrilerek dışa atılır.
Kaslarda oluşan amonyum iyonları
alanin üzerinden karaciğere taşınır.
Glukoz-Alanin Döngüsü
Glukoz
Kas
Glukoz
Glukoz
Üre
Piruvat
Piruvat
NH3
Transaminasyon
Transaminasyon
Alanin
NH3
KAN
Karaciğer
Alanin
Alanin
Aminoasit
Üre



Ortalama günde 10-25 g üre sentezlenir.
Sentezlenen ürenin % 95’i böbrekler, %
5’i feçes ile dışarı atılır.
Üre karaciğer tarafından sentezlenir,
kana verilir ve böbrekler ile atılır.
Üre Döngüsü 1. Reaksiyon
Mitokondriyal
CO2 + NH4+
2 Mg ATP
Karbamil fosfat
sentetaz I
O
2 Mg ADP + Pi
O
H 2N C O P
O
Karbamil fosfat
O
2. Reaksiyon
O
Karbamil fosfat
+
H2C NH3
CH2
O
CH2
H2N C O P
O
+
H C NH3
O
C
O
O
L-Ornitin
Pi
Ornitin
transkarbomilaz
NH2
C O
+
H2C NH2
L-Sitrulin
CH2
CH2
+
H C NH3
C
O
O
Mitokondriyal
3. Reaksiyon
NH2
C O
+
H2C NH2
L-Sitrulin
Sitoplazmik
CH2
CH2
+
H C NH3
C
O
O
O
NH
Arjininosüksinik asit
sentetaz
C N CH
H
H2C NH
CH2
O
C O
+
H3N CH
CH2
C O
O
L-Aspartat
C O
MgATP
CH2
C O
CH2
O
+
H C NH3
AMP + MgPPi
C
O
O
Arjininosüksinat
NH
C NH2
4. Reaksiyon
H2C NH
CH2
CH2
L-Arjinin
+
H C NH3
C
Sitoplazmik
O
O
NH
C O
C N CH
H
H2C NH
CH2
CH2
C O
CH2
O
+
H C NH3
C
O
O
Arjininosüksinat
O
O
C O
Arjininosüksinaz
CH
CH
C O
O
Fumerat
5. Reaksiyon
+
H2C NH3
CH2
CH2
+
H C NH3
C
O
NH2
C O
NH2
ÜRE
NH
H2O
C NH 2
H2C NH
Arjinaz
CH2
O
CH2
L-Ornitin
C
Sitoplazmik
+
H C NH3
O
O
L-Arjinin
CO2 + NH4
SİTOZOL
2 Mg ATP
Karbamil fosfat
Sentetaz I
NH 2
C O
ÜRE NH 2
2 Mg ADP + Pi
O
L-Ornitin
O
H2N C O P
Karbamil fosfat
O
O
Ornitin
transkarbomilaz
Pi
Arjinaz
H2O
MİTOKONDRİ
L-Sitrulin
L-Arjinin
L-Aspartat
MgATP
Arjininosüksinik asit
sentetaz
Arjininosüksinaz
Arjininosüksinat
AMP + MgPPi
Fumerat
Üre Döngüsnün Kontrolü

N-Asetil Glutamat, allosterik olarak
Karbomil fosfat sentetaz I’i aktive eder.
Asetil CoA + Glutamat

N-Asetil-glutamat
Yemek sonrası glutamat ve dolayısıyla
N-asetil glutamat miktarı artacaktır
Üre
Arjinin
Fumarat
Arjininosüksinat
Ornitin
Üre
döngüsü
Sitrülin
Aspartat
Okzaloasetat
Malat
Sitoplazma
Ornitin
Sitrülin
Mitokondri
Aspartat
Okzaloasetat
Asetil CoA
Sitrat
CO2
+
TCA
döngüsü
Malat
NH4+
Glutamat
Aspartat-Arjininosüksinik asit
Döngüsü
Fumarat
Diyet
Proteinleri
Amin grubu içeren
bileşiklerin sentezi;
katekolaminler, hem,
poliaminler, porfirinler
vs. (Nonproteinik
nitrojen bileşikleri)
NH4+
Karbon iskeleti
Üre
CO2
+
NH4+
İntrasellüler proteinler
Aminoasitler
-Ketoasitler
Ornitin
Malat
Sitrülin
Üre
döngüsü
Arjinin
Fumerat
TCA
döngüsü
Okzaloasetat
CO2 + H2O
+
ATP
Arjininosüksinat
Aspartat
Aspartat-Arjininosüksinik asit
Döngüsü
Diyet Proteinleri
Aminoasitler
Glukoz
Üre
Aminoasit
havuzu
Piruvat
Laktat
Trigliserid
Doku Proteini
Asetil CoA
Keton Cisimleri
Kolesterol
Elektron
Transport
Zinciri
ATP
H+ + e -
Krebs
Döngüsü
ATP
CO2
Glukoz
Fosfoenol piruvat
Piruvat
Malat
Okzaloasetat
Aspartat
Okzaloasetat
Asetil CoA
Malat
Fumarat
Sitrat
Sitrik Asit
Döngüsü
(TCA)
-Ketoglutarat
Süksinil CoA
Glutamat
Aminoasitlerin Metabolizmanın
Amfibolik Ara Maddelerine
Çevrilişi






Okzaloasetat oluşturanlar
-Ketoglutarat oluşturanlar
Piruvat oluşturanlar
Fumarat oluşturanlar
Asetil CoA oluşturanlar
Süksinil CoA oluşturanlar
Glukoz
Fosfoenol piruvat
Piruvat
Malat
Aspartat
Okzaloasetat
Asetil CoA
Okzaloasetat
Malat
Fumarat
Sitrat
Sitrik Asit
Döngüsü
(TCA)
-Ketoglutarat
Süksinil CoA
Glutamat
Aminoasitlerin Metabolizmanın
Amfibolik Ara Maddelerine
Çevrilişi



Glikojenik aminoasitler
Ketojenik aminoasitler
Glikoketojenik aminoasitler
Glikojenik Aminoasitler
Piruvat (3C) Fumarat (4C)
oluşturanlar oluşturanlar
Süksinil CoA (4C)
oluşturanlar
Okzaloasetat
(4C)
oluşturanlar
-Ketoglutarat
(5C) oluşturanlar
Glisin
Alanin
Serin
Sistein
Treonin
Valin
İzolösin
Metiyonin
Asparajin
Aspartat
Glutamat
Glutamin
Prolin
Arjinin
Histidin
Fenilalanin
Tirozin
Ketojenik Aminoasitler
Asetil CoA
(2C)
oluşturanlar
İzolösin
Fenilalanin
Tirozin
Triptofan
Lizin
Lözin
İzolösin, Fenilalanin,
Tirozin ve Triptofana
dönüşen
aminoasitler
glikoketojenikdir.
Piruvat oluşturan aminoasitler Potansiyel Ketojeniktir
Piruvat
Asetil CoA
Sitrat
-Ketoglutarat
Aspartat
Okzaloasetat
Sitrik Asit
Döngüsü
(TCA)
Süksinil CoA
Fumarat
Glutamat
Aminoasitlerin Metabolizmanın
Amfibolik Ara Maddelerine
Çevrilişi

Okzaloasetat oluşturanlar


Asparajin
Aspartat
Piruvat
Asetil CoA
Sitrat
-Ketoglutarat
Aspartat
Okzaloasetat
Sitrik Asit
Döngüsü
(TCA)
Süksinil CoA
Fumarat
Glutamat
Okzaloasetat oluşturan
aminoasitler
O
C NH2
H2O
O
C OH
NH3
O
C
OH
L-Asparajin
Glutamat
CH2
CH2
HC NH2
-KG
HC NH2
Asparajinaz
O
C
OH
L-Aspartat
O
C OH
CH2
Transaminaz
C O
C
O
OH
Okzaloasetat
-Ketoglutarat oluşturan
aminoasitler



Glutamat
Piruvat
Glutamin
Asetil CoA
Prolin

Arjinin

Histidin
Sitrat
-Ketoglutarat
Aspartat
Okzaloasetat
Sitrik Asit
Döngüsü
(TCA)
Süksinil CoA
Fumarat
Glutamat
-Ketoglutarat oluşturan
aminoasitler
O
C
CH2
+
O
NH2
C
H2O
CH2
H3N CH
C O
+
NH4
CH2
+
Glutaminaz
O
O
C
Piruvat
Alanin
CH2
CH2
CH2
H3N CH
C O
O
Transaminaz
O C
C O
O
O
O
Glutamin
Glutamat
-Ketoglutarat
Glutamat ve glutamin, asparajin ve aspartat gibi
katabolize edilir.
-Ketoglutarat oluşturan
aminoasitler

Prolin


Su ilavesi ile glutamat g-semialdehit denilen
bir dihidroprolin’e okside olur.
Bu da glutamata okside olduktan sonra ketoglutaratta transamine olur.
Prolin
NAD+
Prolin
oksidaz
NADH + H+
Pirolin
5-karboksilat
H2O
L-Glutamat semialdehit
Nonenzimik
NAD+
Glutamat semialdehit
dehidrojenaz
NADH + H+
Glutamat
Piruvat
Transaminaz
Alanin
-Ketoglutarat
-Ketoglutarat oluşturan
aminoasitler
Arjinin
 Arjinin önce 2 azot atomunu kaybetmesi
gerekir.


İlk önce guanidino grubunu kaybeder ve
ornitin meydana gelir.
Ornitin de transamine olarak, prolinde
olduğu gibi glutamat g-semialdehit
oluşturur.
-Ketoglutarat oluşturan
aminoasitler
NH2
C
C
+
NH2
NH
Üre
NH2
O
NH2
+
NH3
H2O
CH2
CH2
O
HC
CH2
Arjinaz
CH2
Transaminaz
CH2
CH2
COO-
C
Glutamat
CH2
CH2
H
-Ketoglutarat
+
H
COO-
C
+
NH3
NH3
Arjinin
Ornitin
H
COO-
C
+
NH3
Glutamat-g-semialdehit
Arjinin
Prolin
H2O
NAD+
Prolin
oksidaz
NADH + H+
Pirolin
5-karboksilat
Glutamin
Arjinaz
Üre
H2O
Glutamat
L-Glutamat semialdehit
Nonenzimik
Glutaminaz
NAD+
-Ketoglutarat
Ornitin
Transaminaz
Glutamat semialdehit
dehidrojenaz
NADH + H+
Glutamat
Piruvat
+
NH4
Transaminaz
Alanin
-Ketoglutarat
-Ketoglutarat oluşturan
aminoasitler
+
O
NH 4
H2
C H C O
C
HN
+
H
C
O
H 2N
NH NH 2
+
NH
O
C
H
C O
N5-formiminoglutamat
(Figlu)
Histidin
THF
N5-Formimino
Glutamat formimino
transferaz
THF
O
Alanin
Piruvat
-Ketoglutarat
Transaminaz
O
O
H
C H C
C O
C
C
H
NH 2
L-Glutamat
Piruvat Oluşturan Aminoasitler
Treonin


Glisin
Sistin

Serin
L-Alanin


NH3
Piruvat
Sistein
CO2
Asetil-CoA
Glisin
Alanin
Serin
Sistein
Treonin
Piruvat Oluşturan Aminoasitler
Alanin ve Serin
 Alanin için transaminasyon reaksiyonu
gerekir.
 Serin için ise Serin dehidrataz
reaksiyonu kullanılır.

Reaksiyon 2 basamaktan oluşur. Büyük
ihtimal ile bir iminoasit ara ürün olarak
oluşabilir. Koenzim olarak piridoksal fosfata
gereksinim vardır.
Piruvat Oluşturan Aminoasitler
Alanin ve Serin
-KG
Glu
Piruvat
Alanin
Transaminaz
OH
CH2
H2O
H2O
HC NH2
C
O
OH
L-Serin
Serin
Dehidrataz
spontan
CH3
NH3
C O
C
O
OH
Piruvat
Piruvat Oluşturan Aminoasitler
Sistein ve Sistin

Sistin bir NADH’a bağımlı oksidoredüktaz tarafından
sisteine dönüştürülür.
H
H3N C C
+
CH2
O
O
NADH + H+
NAD+
S
+
S
+
CH2
Sistein redüktaz
O
H3N C C
H
O
Sistin
SH
CH2
O
2 H3N C C
H
O
Sistein
Sistein


Transaminasyon
H2S kaybı
Farklı basamaklarda meydana gelebilir.
Sistein
-Ketoasit
H2S
Transaminaz
-Aminoasit
H2 C
SO2H
CH2
HC NH2
C NH2
C
H2 C
O
OH
L-Sisteinsülfonik asit
SH
C
C
OH
-KA
C O
O
O
Transaminaz
OH
Sistein Desülfhidraz
-AA
Tiolpiruvat
(Merkaptopiruvat)
H2 C
SO2H
C O
C
O
CH3
OH
C NH
-Sülfinilpiruvat
Transsülfüraz
Desülfinaz
H2O
O
C
(spontan)
CH3
H2S
C O
O
C
OH
Piruvat
NH3
OH
Sistein
-Ketoasit
H2S
Transaminaz
-Aminoasit
-KA
Transaminaz
-AA
H2O
H2S
H2S
CH3
C O
C
O OH
Piruvat
NH3
Piruvat Oluşturan Aminoasitler
Treonin ve Glisin



Glisinin her iki karbon atomu, fakat treonin sadece ve karboksil atomları piruvat oluşturabilir.
Treonin - ve g- karbon atomları, doğrudan doğruya
asetil-CoA’ya çevrilebilen asetaldehit meydana getirir.
Karboksil ve - karbonları ise glisine sonra serin’e ve
piruvat’a dönüşür. Yalnız glisin katabolizması için en
önemli yıkım yolu glisin sentetaz kompleksi ile glisin’in
CO2, NH4+ ve 5,10-metilentetrahidrofolat şeklinde
parçalanmasıdır.
CH3
HC OH
O
+
H 3N C C
H
O
Treonin
N5,N10-metilen
THF
CH3
HC O
Asetaldehit
H2O
Treonin aldolaz
FAD
Aldehit
dehidrojenaz
O
+
H 3N C C
H2
O
Glisin
F5,10-THF
FADH2
NADH + H+
NAD+
Glisin sentaz
Serin hidroksimetilaz
OH
C O
O Asetat
Asetil CoA
sentetaz
+
NH4
THF
CH3
CoA-SH
THF
CH2
O
H 3N C C
H
O
L-Serin
+
ATP
PLP
Mg2+
Serin dehidrataz
+
NH4
AMP + PPi
NADH + H+
CH3
C O
NAD+
CH3
O C C
O
S
CoA
O
Piruvat
CO2
CoA-SH
Asetil CoA Piruvat Dehidrojenaz
+ CO2
Treonin
Asetaldehit
H2O
Treonin aldolaz
f5,10-THF
FAD
Aldehit
dehidrojenaz
Glisin
Serin hidroksimetilaz
FADH2
THF
L-Serin
Asetat
PLP
CoA-SH
Asetil CoA
sentetaz
ATP
Serin dehidrataz
NH3
Piruvat
Mg2+
NAD+
AMP + PPi
Asetil CoA
CoA-SH
Piruvat Dehidrojenaz
NADH + H+
CO2
Asetil CoA oluşturan
Aminoasitler


Piruvattan asetil CoA oluştuğu için
piruvata dönüşen tüm aminoasitler de
bu gruba sokulurlar.
Yalnız bazı aminoasitler piruvat
oluşturmadan doğrudan doğruya asetil
CoA’ya dönüşürler.
Asetil CoA oluşturan
Aminoasitler






İzolösin
Fenilalanin
Tirozin
Triptofan
Lizin
Lözin
Piruvat
Asetil CoA
Sitrat
-Ketoglutarat
Aspartat
Okzaloasetat
Sitrik Asit
Döngüsü
(TCA)
Süksinil CoA
Fumarat
Glutamat
Asetil CoA oluşturan
Aminoasitler
Fenilalanin ve Tirozin



Fenilalanin’in tirozine dönüşme reaksiyonu geri
dönüşümlü değildir. Bu yüzden tirozin fenilalanine
karşı besinsel ihtiyacını karşılayamaz.
Fenilalanin’in tirozine çevrilişi memeli karaciğerinde
ve böbrekte bulunan görevli (miks fonksiyonlu) bir
oksijenaz olan Fenilalanin hidroksilaz tarafından
katalize olur.
Reaksiyon için gerekli olan indirgeyici güç doğrudan
NADPH tarafından sağlanır.
Fenilalanin hidroksilaz
reaksiyonu
H2N
H
N
N
CH2
H H
C C C CH3
N H
OH OH
N
NADPH + H+
O
H2O
HC
HO
H
C
C
H
H
C C COOH
+
CH 2 NH3
Tirozin
Dihidrobiopterin
Fenilalanin
hidroksilaz
Dihidrobiopterin
redüktaz
H2N
NADP+
H
N
N
N
OH
CH2
H H
C C C CH3
N H
OH OH
H
Tetrahidrobiopterin
HC
HC
O2
H
C
H
C C COOH
+
CH 2 NH3
C
H
Fenilalanin
Tirozin Katabolizması
1.
2.
3.
4.
5.
6.
p-Hidroksipiruvat’a transaminasyon
3 Karbonlu yan zincirin oksidasyonu ve
homogentizat oluşturan dekarboksilasyonu
Homogentizat’ın maleilasetoasetat’a oksidasyonu,
Maleilasetoasetatın fumarilasetoasetat
izomerizasyonu,
Fumarilasetoasetat’ın fumarat ve asetoasetata
hidrolizi.
Asetoasetat, tiyolitik parçalanmaya uğrayarak
asetat ve asetil CoA oluşur.
HC
HO
H
C
C
H
H
C C COOH
H2
NH2
CH
Tirozin
transaminaz
HO
PLP
-KG
L-Tirozin
HC
Glu
O
H
C
C
H
CH
C C COOH
H2
p-Hidroksifenilpiruvat
O2
Cu
Askorbat
p-Hidroksifenilpiruvat
hidroksilaz (oksijenaz)
CO2
H2 C
O
H2
C
O
C
OH
C C C COOH
H2 O H2
Maleilasetoasetat
Homogentizat
dioksijenaz
Fe2+
O2
HC
HO
H
C
OH
C COOH
H2
C
H
Homogentizat
H2 C
O
H2
C
O
C
OH
C C C COOH
H2 O H2
Maleilasetoasetat
Glutatyon
O
Maleilasetoasetat
cis-trans izomeraz
Fumarilasetoasetat
hidrolaz
O
HO C C C C C C C COOH
H H
H2
H2
O
O
Fumarilasetoasetat
H2O
O
HO C C C C
H H
O
Fumerat
+
H3C C C COOH
H2
O
Asetoasetat
CoA-SH
-Ketotiyolaz
H3 C
H3 C
S CoA
C
O
Asetil CoA
+
O
C
O
Asetat
Fenilalanin
Fenilalanin hidroksilaz
Tirozin
Tirozin transaminaz (aminotransferaz)
p-Hidroksifenilpiruvat
p-Hidroksifenilpiruvat hidroksilaz; (monooksijenaz)
Homogentisat
Homogentisat oksidaz (dioksijenaz)
Maleilasetoasetat
Maleilasetoasetat izomeraz
Fumarilasetoasetat
Hidrolaz
Fumarat
Asetoasetat
Süksinil CoA oluşturan
aminoasitler
Metiyonin
- CH3
- CO2
-Ketobütirat
İzolösin
- CO2
- Asetil CoA
Propiyonil CoA
Valin
- CO2
Metil malonil CoA
Süksinil CoA
Metiyonin




Aktif metiyonin oluşumu
Sülfonyum yapısının ortadan kalkması
Metil grubu, alıcı bileşiklere geçmesi
Homosisteinin, serin ile kondanse olarak
sistatyonin, bunun da hidrolitik parçalanışı
sonucunda homoserin ve sistein oluşması


bu reaksiyon, serinden sistein biyosentezi nedeni
ile ayrı bir önem kazanmaktadır.
Homoserin sonra -ketobütirat’a dönüşür.
NH2
N
HN
O
C
O
CH
+
CH 3
CH2 CH2
NH 3
ATP
Pi + PPi
O
C
S
O
CH 2 CH 2
+
S
+
NH3
HO
S-Adenozil metiyonin
Alıcı
NH2
THF
N5-Metil THF
N
N
O
C
O
CH
+
NH 3
CH 2 CH 2
S
H
+
C
H2
O
HO
S-Adenozil L-homosistein
H2O
O
C
O
CH
+
Adenozin
CH2 CH2
NH 3
Homosistein
OH
N
HN
CH3 Alıcı
N5-Metil tetrahidrofolat
transferaz
O
C
H2
CH3
CH
Metiyonin
B12
N
N
+
SH 2
OH
Homosistein
Serin
Sistatyonin  sentaz
PLP
H2O
CH3
CH3
NAD+
H2 C
NADH + H+
H2 C
C CoA
O
Propiyonil CoA
O
C C
O
O
-Ketobütirat
CoA-SH
CO2
Sistatyonin
H2O
Sistatyoninaz
Homoserin
Sistein
deaminaz
L-Homoserin
+
NH4
ATP
CO2
Biotin
ADP + Pi
CH3
HC
O
C
OH
C CoA
O
D-Metilmalonil CoA
Rasemaz
O
İzomeraz (Mutaz)
C CH
HO
O
CH3
C CoA
O
L-Metilmalonil CoA
B12
H2 C
C
OH
C C CoA
H2
O
Süksinil CoA
Lösin, Valin, İzolösin
(Dallı aminoasitler)


Katabolizmaları kas, adipoz, böbrek ve
beyin dokusunda olur.
Yapısal benzerliklerinden dolayı
katabolizmaların başlangıçları aynıdır.


Üç aminoasidin de ilk reaksiyonu bir transaminasyon
reaksiyonudur. Muhtemelen hepsinin reaksiyonu aynı
transaminaz tarafından katalizlenmektedir.
İkinci reaksiyon, açil CoA tiyoesterlere oksidatif
dekarboksilasyonudur.


İnsanlarda da bu kademe 3 aminoasit için aynı oksidatif
dekarboksilaz tarafından katalizlenmektedir. Bu enzim ketoasit dekarboksilaz (Branched-chain -ketoasit
dehydrogenase) olup mitokondriyal multienzim kompleksidir.
Akçaağacı şurubu kokusu hastalığı (Maple syrup urine
disease) bu enzimin noksanlığı sonucudur.



Üçüncü ortak reaksiyon ise ,-doymamış açil
CoA tiyoesterlere dehidrojenasyon
reaksiyonudur.
Bu reaksiyon yağ asidi katabolizmasında
görülen düz zincirli açil CoA tiyoesterlerin
dehidrojenasyon reaksiyonuna benzer.
Muhtemelen lösin için ayrı, valin ve izolösin
için ayrı bir dehidrojenaz bulunmaktadır.

Bu reaksiyonlardan sonra oluşan ürünlerin hepsi
kendine ait spesifik mekanizmalarla son ürünlerine
kadar parçalanırlar



Lösin’den -metil krotonil CoA  -hidroksi -metil
glutaril CoA
Valin’den metakrilil CoA  süksinil CoA
İzolösin’den Tiglil CoA  propiyonil CoA ile asetil CoA
oluşur
Lösin, Valin, İzolösin
1
PLP
Transaminasyon
Bunlara uyan -ketoasitler
Oksidatif dekarboksilasyon
2
CO2
Bunlara uyan Açil CoA tiyoesterleri
3
Dehidrojenasyon
Bunlara uyana, doymamış açil CoA tiyoesterleri
Lösin
-Hidroksi -metil
glutaril CoA
Valin
Süksinil CoA
İzolösin
Propiyonil CoA
+
Asetil CoA
Fenilalanin
Treonin
Serin
Tirozin
Homosistein
Glisin
Lösin
Sistatyonin
-Ketobütirat
Sistein
p-Hidroksifenilpiruvat
Serin
Homogentizat
İzovaleril CoA
Treonin
Piruvat
Asetoasetil CoA
Alanin
Sitrat
Asetil CoA
Maleilasetoasetat
Triptofan
Lizin
Asetoasetat
Aspartat
Sitrik Asit
Döngüsü
(TCA)
Okzaloasetat
Fumarilasetoasetat
-Ketoglutarat
Fumarat
Prolin
Süksinil CoA
Asparajin
Metil malonil CoA
Metilmalonil Semialdehit
Propiyonil CoA
İzobütiril CoA
Valin
SAM
-Ketobütirat
Sistein
İzolösin
SAH
Sistatyonin
Homosistein
Serin
Metiyonin
Glutamin
Glutamat
Ornitin
Figlu
Arjinin
Histidin
Aminoasitlerin Biyosentezi
Essansiyel aminoasitler
Nonessansiyel aminoasitler

Aminoasitlerin Biyosentezi

Besinsel Essansiyel










Valin
Lösin
İzolösin
Treonin
Metiyonin
Lizin
Arjinin
Fenilalanin
Triptofan
Histidin

Besinsel Nonessansiyel











Glisin
Alanin
Serin
Tirozin
Sistein
Aspartat
Glutamat
Asparajin
Glutamin
Prolin
Hidroksiprolin
Besinsel Nonessansiyel
Aminoasitlerin Biyosentezi

amfibolik ara maddelerden




piruvat,
asetil CoA,
sitrik asit döngüsü ara bileşikleri
diğer aminoasitlerden
sentezlenmektedir
Alanin
HO
C
CH3
C O
+
C
HO
CH2
+
O
Piruvat
ALT
(GPT)
C
C
+
CH3
H 3N C H
CH2
H3N CH
HO
HO
O
B6
+
CH2
C O
O
O
Glutamat
CH2
C
HO
O
C
HO
Alanin
O
a-Ketoglutarat
Glutamat
HO
C
HO
O
C
CH2
CH2
C O
+
O
-Ketoglutarat
CH2
Glutamat Dehidrojenaz
NH4
NAD(P)H + H+
C
HO
+
O
CH2
+
HC NH3
NAD(P)+
C
HO
O
Glutamat
+
H2O
Aspartat
O
C
HO
OH
C
CH2
CH2
C O
+
C
HO
+
O
Oksaloasetat
CH2
H3N CH
C
HO
O
O
AST
(GOT)
B6
+
OH
C
CH2
CH2
H 3N C H
+
CH2
C
HO
O
C
C O
O
O
Glutamat
HO
C
HO
Aspartat
O
-Ketoglutarat
Asparajin
O
C
CH2
HC
HO
C
C
+
NH3
+
+
R NH3
HC
HO
MgATP
MgAMP + PPi
NH3
CH2
Asparajin sentetaz
O
Aspartat
+
O
O
C
+
NH3
O
Asparajin
Glisin
N5, N10 Metilen-THF
THF
O
+
CO2 + NH3
Glisin Sentaz
NADH + H+
OH
CH2 O
+
H3N C C
H
O
L-Serin
H4 Folat
H3N C C O
H2
NAD+
Metilen H4 Folat
+
Serin hidroksimetiltransferaz
O
H3N C C
H2
O
Glisin
Prolin
O
C
O
CH2
CH2
NADH + H+
NAD+
+
H2O
2-pirolidin-5-karboksilat
L-Glutamat-g-semialdehit
H C NH3
C
O
O
Glutamat
NADH + H+
H2O
NAD+
O
C O
N
+
O
H2
C H C O
H 2C
C
C
H2
+
NH2
L-Prolin
Hidroksiprolin
-Ketoglutarat
O2
- Prolin (Kollajen içinde)
(O) Süksinat
Fe+2
Askorbat
OH
- Prolin (Kollajen içinde)
Besinsel essansiyel
aminoasitlerden sentezlenenler



Sistein
Tirozin
Hidroksilizin
Diyet Proteini
0.8 g/kg/gün
Sentez
~300 g/gün
Nonproteinik
nitrojen
bileşiklerinin
sentezi
(pürinler,
pirimidinler,
nörotransmitterler)
~30 g/gün
Doku
Proteini
Aminoasit havuzu
~100 g
Yıkım
~300 g/gün
Glukoz
Glikojen veya Lipid
olarak depo edilebilir
Üre (İdrar)
~35 - 55 g protein/gün
Protein Turnover (Dönüşümü)
70 kg ortalama ağırlığındaki bir insanın günlük protein
dönüşüm yaklaşık 300 g’dır
Miktar
Kullanım yeri
70 g
Sindirim enzimlerin ve barsak hücrelerin
dönüşümü
20 g
Plazma proteinlerin sentezi
8g
Hemoglobin sentezi
20 g
Beyaz kan hücrelerin sentezi
75-100 g
Kas hücrelerin dönüşümü
80-100 g
Diğer metabolik sentezler
Protein Dönüşümü

Fonksiyon ve yapısına bağlıdır

Kısa süreli yarıömüre sahip proteinler




Sindirim enzimleri
Laktat dehidrojenaz
RNA polimeraz
Uzun süreli yarıömüre sahip olan proteinler

Kollajen
Hemoglobin 120 gün
Protein Yıkımı
Proteinlerin Yıkımından iki önemli
metabolik Yol sorumludur.
1. Übikitin Yolu (Übikitinizasyon)
2. Lizozomal Yol
Ub
E1+ATP
Übikitin Yolu
Ub'nin aktivasyonu
AMP + PPi
Ub-E1
E2
E2'ye transfer
E1
Ub-E2
Hedef protein
Proteine transfer
E2
Ub-protein
26S Proteaz
ATP
Yıkım
Sinyaller
-N Ucu kuralı
-Pest Kuralı
-Konformasyonel değişim
Ub + Peptidler
Protein Yıkımı
N-Ucu Kuralı
Amino terminal ucu
Stabilize edici
Met, Gly, Ala, Ser
Destabilize edici
Phe, Trp, Asp, Arg,
Lys, Glu, Gln
Yarı-ömrü
> 20 saat
<30 dakika
Protein Yıkımı

PEST kuralı

[-Pro-Glu-Ser-Thr-]


Örnek: cAMP bağımlı protein kinaz
Konformasyonel Değişim
Protein Yıkımı
Lizozomal Yol
A) Endositozis
•
Ekstraselüler
proteinler
B) Otofaji
•
•
İntraselüler
proteinler
Organeller
Hepinize Geçmiş Olsun.