aminokyseliny
Download
Skip this Video
Download Presentation
Aminokyseliny

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 109

Aminokyseliny - PowerPoint PPT Presentation


  • 304 Views
  • Uploaded on

Aminokyseliny. V této přednášce byly použity materiály z prezentací Mgr. Mirky Rovenské, PhD Doc. RNDr. Jany Novotné, CSc. oběma srdečně děkuji. METABOLISMUS AMINOKYSELIN. Dvacet standardních aminokyselin. Neesenciální. Esenciální. Semiesenciální*. Alanin Asparagin Aspartát Glutamát

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Aminokyseliny' - cheche


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
aminokyseliny
Aminokyseliny
  • V této přednášce byly použity materiály z prezentací
    • Mgr. Mirky Rovenské, PhD
    • Doc. RNDr. Jany Novotné, CSc.
    • oběma srdečně děkuji
slide12

Neesenciální

Esenciální

Semiesenciální*

Alanin

Asparagin

Aspartát

Glutamát

Serin

Fenylalanin

Histidin

Isoleucin

Leucin

Lysin

Methionin

Threonin

Tryptofan

Valin

Arginin

Cystein

Glutamin

Glycin

Prolin

Tyrosin

Neesenciální a esenciální aminokyseliny u člověka

*pouze v určitém období růstu a během nemoci.

slide13

TĚLESNÉ PROTEINY

250 – 300

g/den

Odbourávání

Proteosyntéza

Trávení

AMINOKYSELINY

Transaminace

Přeměna

ulíkové kostry

GLYKOLÝZA

KREBSŮV CYCLUS

MOČOVINA

NH3

GLUKÓZA CO2 KETOLÁTKY ACETYL CoA

METABOLISMUS AMINOKYSELIN

NEBÍLKOVINNÉ DERIVÁTY

Porfyriny

Puriny

Pyrimidiny

Neurotransmitery

Hormony

Složené lipidy

Aminocukry

PROTEINY

Z POTRAVY

slide14

Enzymy štěpící proteiny

  • Endopeptidázy
  • Žaludeční - pepsin
  • Pankreatické - trypsin, chymotrypsin, elastáza
  • Exopeptidázy
  • (tenké střevo)
  • aminopeptidázy, karboxypeptidázy, dipeptidázy
  • Pepsin (pH 1.5 – 2.5) – štěpí peptidovou vazbu před Tyr, Phe, mezi Leu, Glu
  • Trypsin (pH 7.5 – 8.5) – štěpí peptidovou vazbu mezi Lys a Arg
  • Chymotrypsin (pH 7.5 – 8.5) – štěpí peptidovou vazbu mezi Phe a Tyr
  • Pankreatická elastáza (pH 7.5 – 8.5) – štěpí peptidovou vazbu za Ala, Gly a Val
  • Hydrolyzují polypetidy na oligopetidy a až na aminokyseliny. Aminokyseliny jsou absorbovány střevní sliznicí,transportovány tkání.
  • Odbourávání aminokyselin probíhá intracelulárně. Prvním krokem je odstranění a-aminoskupiny, většinou ve formě amoniaku, který je vylučován, buď přímo, nebo přes další sloučeniny z organismu.
slide15

Deaminace

a-ketokyselina

Transaminace

NH2

CH

COOH

R

amin

Oxidativní

dekarboxylace

Katabolismus aminokyselin

a-ketokyselina

+ aminokyselina

Základním předpokladem pro odbourávání aminokyselin je odstranění a-aminoskupiny transaminací a deaminací.

Dekarboxylacívznikají biologicky aktivní aminy.

slide16

TRANSAMINACE

Aminotransferázy (transaminázy) jsou specifické pro jeden pár aminokyseliny s její odpovídající a-ketokyselinou.

Aminotransferázy mají v aktivním centru prosthetickou skupinu – pyridoxalfosfát (PLP)

slide17

+

O

N

H

3

+

-

-

-

OOC

C

H

C

H

C

COO

R

C

H

COO

2

2

Aminokyselina

a-Ketoglutarát

+

N

H

O

3

+

-

-

-

OOC

C

H

C

H

C

H

COO

R

C

COO

2

2

a-Ketokyselina

Glutamát

Transaminace. Přenos aminoskupiny na

ketokyselinu

slide18

Transaminace. Přenos aminoskupiny na

ketokyselinu

+

N

H

O

3

+

-

-

-

-

OOC

C

H

C

H

C

H

COO

OOC

C

H

C

COO

2

2

2

Glutamát

Oxaloacetát

Aspartátaminotransferáza

(AST)

+

O

N

H

3

+

-

-

-

-

OOC

C

H

C

H

C

COO

OOC

C

H

C

H

COO

2

2

2

a-Ketoglutarát

Aspartát

slide19

Aminotransferázy

Substráty většiny aminotransferáz jsou a-ketoglutarát a oxaloacetát. Aminotransferázové reakce jsou reversibilní a podílí se tak i na syntéze aminokyselin.

Aminotransferázy jsou důležité v klinické praxi

Přítomnosti aminotransferáz ve svalových a jaterních buňkách se využívá k diagnostickým účelům.

Klinické měření se nazývá:

SGOT (serum glutamátoxaloacetáttransamináza),

také aspartáttransamináza, AST

a SGPT (serum glutamátpyruváttransamináza) nebo alanintransamináza, ALT.

Vysoké aktivity těchto enzymů v krevním séru indikují porušení svalové nebo jaterní tkáně (infarkt myokardu, zánět jater, ).

slide20

Transport aminodusíku

při odbourávání svalových proteinů

Glukózo-alaninový cyklus

Alanin vyplavený ze svalu a periferních tkání, je použit pro glukoneogenezi v játrech a glukóza je opětovně vychytávána svalem a periferními tkáněmi, kde z něho vzniká pyruvát. Ten je transaminován na alanin atd.

Aminodusík z alaninu je v játrech použit pro syntézu močoviny.

(Obdoba cyklu Coriových).

Obrázek převzat z učebnice: D. L. Nelson, M. M. Cox :LEHNINGER. PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY Fifth edition

slide21

Glutamát uvolňuje svoji aminoskupinu v játrech jako amoniak

L-Glutamátdehydrogenáza

odstraňuje v játrechaminoskupinu z uhlíkaté kostry glutamátu

  • v játrech se hromadí glutamát vzniklý transaminací z jiných aminokyselin
  • aminoskupina se oxidativní deaminací z glutamátu uvolní glutamátdehydrogenázovou reakcí jako amoniak (reakce probíhá v mitochondriích)
  • glutamátdehydrogenáza je jako jediná z enzymů schopna využívat NAD+ i NADP+ jako akceptoryredukujících ekvivalentů
  • kombinované působení aminotransferázy a glutamátdehydrogenázy se nazývá transdeaminace.

Obrázek převzat z: http://web.indstate.edu/thcme/mwking/nitrogen-metabolism.html

slide22

Glutamin transportuje amoniak z krevního řečiště

Je nejvýznamnější transportní formou aminodusíku v krvi

glutaminsyntetáza

Ve své molekule nese hned dvě –NH2 skupiny pocházející z odbourávání AMK.

Glutamin je transportován do jater a NH4 se v mitochondriích hepatocytů uvolní za pomoci glutaminázy, glutamin se mění zpět na glutamát.

NH3 se glutaminázou mění na močovinu.

Obrázek převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

slide23

glukóza

alanin, glycin

cystein, serin

tryptofan

isoleucin

leucin*

tryptofan

leucin*,lysin*

fenylalanin

tyrosin, tryptofan

PEP

pyruvát

acetyl CoA

acetoacetylCoA

lipidy

aspartát

asparagin

oxalacetát

isoleucin

methionin

threonin

valin

fumarát

acetyl CoA

citrát

glutamin

glutamát

histidin

prolin

arginin

tyrosin

fenylalanin

aspartát

sukcynyl CoA

a-ketoglutarát

Dvacet aminokyselin se odbourává na sedm produktů, které jsou součástí citrátového cyklu

glukogenn aminokyseliny
Glukogenní aminokyseliny

Metabolisují se na a-ketoglutarát, pyruvát, oxaloacetát, fumarát nebo sukcinyl CoA

Aspartát

Asparagin

Arginin

Phenylalanin

Tyrosin

Isoleucin

Methionin

Valin

Glutamin

Glutamát

Prolin

Histidin

Alanin

Serin

Cystein

Glycin

Threonin

Tryptofan

ketogen n a aminokyseliny metabol isuj se na acetyl coa nebo acetoacet t
Ketogennía aminokyselinyMetabolisují se na acetyl CoA nebo acetoacetát

Současně jsou i glukogemmí

Metabolisují se na a-ketoglutarát, pyruvát, oxaloacetát, fumarát nebo sukcinyl CoA

Fenylalanin

Tyrosin

Isoleucin

Threonin

Tryptofan

Leucin a Lysin jsou pouze ketogenní

slide27

Metabolismus methioninu

Tvorba aktivovaného methioninu= S-adenosylmethionin (SAM)

SAM slouží jako prekurzor pro řadu methylačních reakcí, např. konverze noradrenlinu na adrenalin. Po ztrátě CH3 vzniká S-adenosylhomocystein (SAH).

Převzato zhttp://themedicalbiochemistrypage.org/amino-acid-metabolism.html

slide28

Biosyntéza cysteinu z methioninu

Regenerace Met za přítomnosti N5-methyl-

tetrahydrofolátu (vitaminy: folát + B12)

  • SAM se přes SAH mění na homocystein.
  • Homocystein kondenzuje se serinem na cystathion.
  • Cystathionáza rozštěpí cystathion na cystein a a-ketoglutarát.

*

Celá rerakce se nazývá transsulfurace

*nefunkční enzym vede ke vzniku homocystinurii.

Převzato zhttp://themedicalbiochemistrypage.org/amino-acid-metabolism.html

slide29

Homocystinurie

Vrozená porucha metabolismu Met, geneticky podmíněná defektem enzymu cystathionin-β-syntázy.

V moči je vysoká koncentrace homocysteinu a methioninu.

Deformity kostí a poruchy zraku způsobené atypickým uložením čočky, předčasná ateroskleróza neléčený stav vede k opožděnému mentálnímu vývoji.

.

Vysoká chemická reaktivita homocysteinu a působení vzniku volných radikálů narušují jiné enzymy a mitochondrie buněk.

slide30

Bioyntéza tyrosinu z fenylalaninu

Tetrabiopterin redukuje fenylalaninhydroxylázu a sám je zpět redukován NADH-dependentní dihydropteridinreduktázou.

Chybějící nebo defektní fenylalaninhydroxyláza způsobuje hyperfenylalaninemie (koncentrace Phe > 120 mM).

Převzato zhttp://themedicalbiochemistrypage.org/amino-acid-metabolism.html

slide31

Fenylketonurie

Vrozená porucha metabolismu Phe, geneticky podmíněná defektem enzymu fenylalaninhydroxyláza.

Nahromaděný Phe (1000 mM v plasmě) se stává hlavním donorem aminoskupiny a odčerpává v nervové tkáni a-ketoglutarát.

V nervové tkáni chybí a-ketoglutarát pro Krebsův cyklus, snižuje se aerobní metabolismus.

Neléčený stav vede k mentální retardaci.

slide32

valin

isoleucin

leucin

a-ketoglutarátglutamát (transaminace)

a-ketoisovalerát

a-keto-b-methylbutyrát

a-ketoisokaproát

NAD+

oxidativní dekarboxylace

dehydrogenáza a-ketokyselin*

CO2

NADH + H+

isovaleryl CoA

a-methylbutyryl CoA

isobutyrylCoA

Dehydrogenázový komplex rozvětvených a-ketokyselin

acetyl CoA

acetyl CoA

propionylCoA

+

+

propionyl CoA

acetoacetát

Odbourávání rozvětvených aminokyselin

slide33

Choroba javorového sirupu

(aminoacidémie rozvětvených aminokyselin)

Vrozená genetická porucha metabolismu rozvětvených aminokyselin, geneticky podmíněná defektem enzymů.

Rozvětvené aminokyseliny a jejich a-ketokyseliny se dostávají ve vysokých koncentracích do moči.

Mechanismus toxicity není znám.

Neléčený stav vede k abnormálnímu vývoji mozku a mentální retardaci.

slide34

Selenocystein

Nadávno zařazen mezi proteinogenní aminokyseliny jako 21 AK.

Nachází se v aktivním místě různých enzymů, včetně antioxidačního enzymu glutathionperoxidázy a 5-deiodináz.

Do proteinu se inkorporuje tRNA s UCA antikodonem.

Záměna selenocysteinu za Cys vede ke značnému snížení enzymové aktivity (nedostatek Se v potravě).

slide35

Enzymy katalyzující reakce metabolismu bílkovin obsahují kofaktory

komplex vitaminů B

THIAMIN B1 (thiamindifosfát)

oxidativní dekarboxylace a-ketokyselin

RIBOFLAVIN B2 (flavinmononukleotid FMN, flavinadenindinukleotid FAD)

oxidázaa-aminokyselin

NIACIN B3 – kyselina nikotinová, (nikotinamidadenindinukleotid NAD+

Nikotinamidadenindinukleotidfosfát NADP+)

dehydrogenázy, reduktázy

PYRIDOXIN B6 (pyridoxalfosfát)

transaminační reakce a dekarboxylace

KYSELINA LISTOVÁ (tetrahydrofolát)

enzymy metabolismu aminokyselin

KYSELINA ASKORBOVÁ

odbourání tyrosinu

syntéza kolagenu

slide36

Přeměna aminokyselin na specialisované produkty

Glycin

hem, purin, konjugace na žlučové kyseliny, kreatin

Histidin

histamin

Ornithin a arginin

kreatin, polyaminy (spermidin, spermin)

Tryptofan

serotonin (melatonin)

Tyrosin

andrenalin a noradrenalin

Kyselina glutamová

g-aminomáselná kyselina (GABA)

Biologicky aktivní aminokyseliny

Neurotransmitery – glycin a kyselina glutamová

slide38

Glycin

Glycin se podílí na biosyntéze hemu, purinu a kreatinu

Syntéza hemu

  • a-dusík a uhlík glycinu jsou zabudovány do pyrrolového jádra, součásti porfyrinu (prostetická skupina hemu).
  • 1. Kondenzace glycinu a sukcynyl-CoA, za přítomnosti d-amino-levulátsyntázy(ALAsyntasa)v mitochondrii.
slide39

2. Transport d-aminolevulové kyseliny (ALA) do cytosolu.

  • 3. ALAdehydratasadimerizuje dvě molekuly ALA na porfobilinogen

Převzato z: http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb2/part1/heme.htm

slide40

Převzato z: http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb2/part1/heme.htm

Glycin

Jako součást purinu

Převzato z učebnice: D. L. Nelson, M. M. Cox: Lehninger Principle of Biochemistry. Fourt Deition.

slide41

NH2

Glycin

Syntéza kreatinu a kreatininu

NH3+

C

=

NH2

Gly

NH

CH2

Arg

V ledvinách

NH

COO-

(CH2)3

CH

NH3+

CH2

amidinotransferasa

COO-

COO-

Kreatinin

NH2

Ornithin

C

=

NH2

neenzymaticky

guanidinoacetát

Pi + H2O

O-

SAM

=

V játrech

Met

O

P

O-

metyltransfetrasa

SAH

NH2

NH

kreatinkinasa

C

=

NH2

C

=

NH

Kreatinfosfát

Kreatin

N

CH3

N

CH3

CH2

CH2

ADP

ATP

COO-

COO-

slide42

Kreatinfosfát je zásobní forma vysokoenergetického fosfátu. Přechází na kreatin při vysoké potřebě energie (cvičení), předání fosfátu na ADP, vznik ATP

  • Kreatin a kreatinfosfát se nacházejí ve svalech, mozku a v krvi.
  • Produkce kreatininu je úměrná svalové hmotě.
  • Kreatinin je vylučován ledvinami, hladina exkrece (clearence) se používá pro měření renální funkce.
slide43

Sulfhydrylová skupina GSH redukuje peroxidy (vznik během transportu kyslíku).

  • Oxidovaná forma – glutathiondisulfid (GSSG).
  • (glutathionreduktasa + NADPH – redukce GSSG na dva GSH).

Glycin

Syntézaglutathionu

  • Glutathion (GSH) je tripeptid glutamátu, cysteinu a glycinu.
  • Hlavní endogenní reduktant a antioxidant, neutralizace volných radikálů a ROS, udržuje vit C a E v jejich redukované formě.
  • Velmi významný pro erytrocyty (oxidující prostředí uvnitř nich).
  • Konjuguje se s xenobiotiky, detoxifikace (glutathion-S-reduktasa)
  • Účast na transportu aminokyselin přes buněčnou membránu (cyklus g-glutamylu).
  • Kofaktor některých enzymatických reakcí.
  • Pomáhá při novém uspořádání disulfidických vazeb proteinů.
  • Součást glutathionperoxidasy,, různých oxidoreduktas.

Oxidovaná forma

Převzato zhttp://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb2/part1/heme.htm

slide44

Biologicky aktivní aminy vznikají z aminokyselin dekarboxylací

Katecholaminy

Dopamin, adrenalin a noradrenalin

g-Aminomáselná kyselina (GABA)

Serotonin

Histamin

Polyaminy

spermin a spermidin

slide45

Syntéza katecholaminů z tyrosinu

Dopamin, adrenalin, noradrenalin,

  • Tyrosin nevyužitý pro syntézu proteinů se přemňuje na katecholaminy.
  • Katecholaminy* jako neurotransmitery působení na a a b-adrenergní receptory (účinky na hladký sval, myokard, lipolýzu, glukoneogenezi).
  • Syntéza katecholaminů:
  • Tyrosin je transportován do místa jeho syntézy (buňky dřeně nadledvin, neurony sekretující katecholaminy).
  • Katecholaminy jsou skladovány ve vesikulech a jsou vázány na ATP a protein chromatin A.

*Katechol = dihydroxybenzen

slide46

Noradrenalin

Fenylethanolamin

N-metyltransferasa

tyrosinhydroxylasa

Adrenalin

Dopamin b-hydroxylasa

dekarboxylasa

  • Hydroxylace na DOPA (3, 4-dihydrofenylalanin)
  • Konverze DOPA na dopamin
  • Konverze dopaminu na noradrenalin
  • Methylace noradrenalinu na adrenalin.

Převzato zhttp://themedicalbiochemistrypage.org/amino-acid-metabolism.html

slide47

Všechny katecholaminy jsou degradovány dvěma enzymatickými systémy

Monoaminooxidázou (MAO)

Katechol-O-metyltransferasou (COMT)

MAO

Oxidativně deaminuje primárná amin a uhlík, na kterém byla původně aminoskupina navázána, zoxiduje ho na karoxyl.

COMT

Přenáší metyl (SAMaSAH) na OH skupinu katecholového jádra (vzniká methoxyskupina).

Vzniká kyselina vanilmandlová.

Kyselina vanilmandlová jako produkt působení MAO a COMT na katecholaminy

slide48

g-aminomáselná kyselina (GABA)

Inhibiční neurotransmiter.

Spolu s glycinem působí v CNS (mícha a mozkový kmen).

Snížená produkce GABA vede k epileptickým záchvatům.

Analoga GABA se používají jako antiepileptika.

(hladinu GABA lze zvýšit podáním inhibitorů enzymu GABA aminotransferasy).

slide49

Dráha syntézy serotoninu a melatoninu z tryprofanu

  • Serotonin:
  • Je ve vysoké koncentraci obsažen v destičkách, gastrointestinálním traktu, neuronech v mozku.
  • Je jedním ze základních neurotransmiterů. (Umožňuje komunikaci mezi jednotlivými synapsemi v mozku a ovlivňuje nálady, emoce, paměť, bolest, spánek, chuť k jídlu).
  • Nedostatek způsobuje snížení přenosu nervových vzruchů. (antidepresiva inhibují zpětné vychytávání serotoninu, prodlužují účinek serotoninu).

Serotonin působí přes specifické receptory (identifikovány a klonovány byly receptory 5HT1 -5HT7. Většina receptů je spojena s G-proteinem, ovlivňují adenylátcyklázu nebo fosfolypázu Cg. 5HT3je třída receptorů jsou iontové kanály). K některým receptorům mají vysokou afinitu antidepresiva - Prozac.

Převzato z článku: http://www.vesmir.cz/clanek.php3?CID=3581

slide50

Derivát serotoninu.

Hraje důležitou roli v udržování normálního biorytmu organizmu, zejména cyklu spaní a bdění.

Produkován epifýzou hlavně během spánku. Produkce probíhá cyklicky.

Působí přes vysokoafinitní receptory spojeny s G-proteiny. (U člověka byly nalezeny jak v mozku v suprachiazmatických jádrech, tak i v podvěsku mozkovém, ledvinách a ve střevě, u zvířat také v sítnici a v cévách).

Je účinný ve vychytávání volných radikálů a protože je dobře rozpustný v tucích, prochází tedy lipidovou membránou – na zvířecích modelech omezil riziko vzniku rakoviny.

slide51

Granula žírných buněk

Histamin

  • Vzniká dekarboxylací histidinu.
  • Působí přes receptory (H1 – H4).produkují ho antigenem aktivované žírné buňky.
  • Má účinky na vasodilataci, bronchokonstrikci, aktivuje hladké svalové buňky.
  • Je chemotaktický pro basofily,
  • V nervovém systému (CNS i periferním) tlumí uvolňování neurotransmiterů (acetylcholinu, noradrenalinu, serotoninu), reguluje spánek (antihistaminika navozují spánek, poškození neuronů produkujících histamin znemožní bdělost.
  • Stimuluje produkci HCl v žaludku.

Strukturální analog Cimetidin se používá k léčbě duodenálního vředu. Antagonista receptoru pro histamin.

slide52

Syntéza polyaminů

  • Přeměna argininupřes ornitin a putrescin na polyaminy.
  • Polyaminy
  • Podílejí se na mnoha fyziologických procesech (rychlá buněčná proliferace a rychlý buněčný růst).
  • Mají pozitivní náboj (asociace s polyanionty – DNA a RNA, (stimulují jejich biosyntézu a napomáhají při jejich sbalování).
  • Stimulujísyntézu proteinů.
slide53

Biosyntéza polyaminů spermidinu a sperminu

Převzato z učebnice: D. L. Nelson, M. M. Cox: Lehninger Principle of Biochemistry. Fourt Deition.

slide54

Léčba africké spavé nemoci biochemickým „trojským koněm“

Trypanosoma brucei rhodesiense převléká svůj proteinový kabát a unikátak imunitnímu systému.

Ornithindekarboxylasa má u savců rychlý metabolický obrat.

U trypanosomy je tento enzym stálý.

Difluoromethylornitin (DFMO) je blokátorem ornithindekarboxylasy a používá se k léčbě spavé nemoci.

slide55

Karnosin

  • Je dipeptid b-alaninu a histidinu.
  • Je přítomen v kosterním svalu a v mozku (vysoká hladina u sprinterů).
  • Aktivuje myosinovou ATPasu.
  • Vychytává kyslíkové radikály (ROS), chrání proteiny před oxidací.
  • Inhibuje neenzymové glykace proteinů (stárnutí).
  • Inhibuje vznik a růst agregátů b-amyloidních peptidů (Alzheimerova choroba).
  • Anserin – n-methylkarnosin.
  • Přítomen ve svalech jiných savců než u člověka.
slide56

Oxid dusnatý NO

  • Produkce:
  • buňkami cévního endotelu, hladkými svalovými buňkami, buňkami srdečního svalu.
  • Funkce:
  • působí vasodilataci
  • inhibuje vasokonstrikci
  • inhibuje adhesi destiček k cévnímu endotelu
  • inhibuje adhesi lekocytů na cévní endotel
  • má antiproliferativní účinek (inhibice hyperplasie hladkých svalových buněk a následné poškození cévní stěny
  • vychytává superoxidové anionty (protizánětlivý účinek)
slide57

Užitečné webové stránky

http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/MB1index.htmlhttp://themedicalbiochemistrypage.org/amino-acid-metabolism.html

plazmatick proteiny1

2

1

albumin

-

+

Plazmatické proteiny
  • Koncentrace 65 –80 g  l
  • Podle složení:
    • jednoduché
    • složené (glykoproteiny, lipoproteiny)
  • Dělení pomocí:
    • a) vysolovacích metod  fibrinogen, albumin, globuliny
    • b) elektroforézy  frakce: albumin, globuliny 1, 2, , :
plazmatick proteiny se pod lej na

absorbovaných živin

metabolitů

hormonů

zplodin látkové přeměny

léků

Plazmatické proteiny se podílejí na:
  • srážení krve
  • udržování stálého vnitřního prostředí (pH, osmotický tlak)
  • obranných funkcích
  • transportu
obecn vlastnosti plazmatick ch protein
Obecné vlastnosti plazmatických proteinů
  • Většina je syntetizována v játrech

výjimka:-globuliny jsou syntetizovány v plazmatických buňkách

  • Syntetizovány ve formě preproteinů na membránově vázaných polyriboso-mech; pak jsou posttranslačně modifikovány v ER a Golgiho komplexu
  • Převážně se jedná o glykoproteiny

výjimka: albumin

  • Mají charakteristický poločas trvání v oběhu (albumin: 20 dnů)
  • Vykazují polymorfismus (imunoglobuliny, transferin, ceruloplasmin…)
reaktanty akutn f ze aprs
Reaktanty akutní fáze (APRs)
  • Jejichhladina se mění během akutního zánětu nebo nekrózy tkáně
  • Stimuly vedoucí ke změnám konc. APRs:
    • infekce
    • chirurgický zákrok
    • poranění
    • nádory
slide65

Rozdělení reaktantů akutní fáze

Pozitivní:

1-antitrypsin

C-reaktivní protein: konc. roste ~1000x !

fibrinogen

haptoglobin (HP)

C3, C4

Negativní:

albumin

transferin

albumin
ALBUMIN
  • Koncentrace v plazmě 45 gl
  •  60% celk. plazmatických proteinů
  • Funkce:
    • udržování osmotického tlaku
    • transport
      • steroidních hormonů
      • volných mastných kyselin
      • bilirubinu
      • léků (sulfonamidů, aspirinu)
      • Ca2+
      • Cu2+
p iny sn en koncentrace albuminu
Příčiny snížené koncentrace albuminu
  • Choroby jater (cirhóza) – pokles poměru albumin:globuliny
  • Proteinová podvýživa
  • Zvýšené vylučování ledvinami (onemocnění ledvin)
  • Mutace způsobující analbuminemii (ovlivňuje splicing)
transferin
TRANSFERIN
  • Koncentrace v plazmě 3 gl
  • Funkce transferinu:

transport železa – z odbouraného hemu a z potravy (střeva) do místa potřeby, tj. do kostní dřeně a dalších tkání

1 mol transferinu přenáší 2 moly Fe3+

endocyt za transferinu zprost edkovan receptory
Endocytóza transferinu zprostředkovaná receptory
  • Ferotransferin se váže na receptory na povrchu buňky; tento komplex je internalizován do endosomu
  • V endosomech se železo uvolňuje z Tr (účinek nízkého pH & redukce Fe3+ Fe2+) a dostává se do cytoplasmy
  • Železo je dopraveno do místa potřeby v buňce resp. navázáno na feritin (Fe2+ Fe3+ a uskladnění železa)
  • Apotransferin se vrací k membráně, uvolňuje se z receptoru a do plasmy.
slide70
Příčiny poklesu transferinu
  • Popáleniny
  • Infekce
  • Maligní procesy
  • Onemocnění jater a ledvin

Příčiny relativního nadbytku transferinu

  • Anémie z nedostatku železa
feritin
FERITIN
  • Intracelulární protein, v plazmě jen malé množství
  • 24 podjednotek, které obklopují 3000 – 4500 iontů Fe3+
  • Funkce:uchovává a v případě potřeby uvolňuje železo
  • Primární hemochromatosa – genetické onemocnění, při kterém se zvyšuje absorpce železa ve střevě a to se pak hromadí ve tkáních  poškození jater, kůže, pankreatu, srdce. Stoupá i konc. feritinu.
ceruloplasmin
CERULOPLASMIN
  • Koncentrace v plazmě 300 mgl
  • Funkce ceruloplasminu:
    • přenáší 90% plazmatické mědi (měď – kofaktor různých enzymů);1 molekula váže 6 atomů mědi;

váže měď pevněji než albumin, který přenáší 10% mědi  albumin je asi pro přenos mědi významnější (snadněji ji uvolňuje)

p iny poklesu ceruloplasminu
Příčiny poklesu ceruloplasminu
  • Jaterní onemocnění, např. Wilsonova choroba: gen. onemocnění, měď není vylučována do žluče a akumuluje se v játrech, mozku, ledvinách a červených krvinkách
    • Příčina: mutace v genu pro ATPasu vázající měď
    • Následek:
      • hromadění mědi v játrech, mozku, ledvinách  poruchy jater, neurologické poruchy
      • ↓ vazba mědi na apoceruloplasmin  nízká hladina ceruloplasminu v plasmě

Příčiny nárůstu ceruloplasminu

  • Reaktant akutní fáze 
    • zánětlivé procesy
    • karcinom, leukémie
    • revmatická artritida
haptoglobin
HAPTOGLOBIN
  • 2- globulin, tetramer
  • Vyskytuje se ve 3 polymorfních formách
  • Funkce haptoglobinu:
    • váže volný hemoglobin a transportuje jej do retikuloendoteliálních buněk
    • komplex Hb-Hp neprochází glomeruly  zamezení ztráty volného Hb, a tudíž i Fe

volný Hb prochází glomeruly a precipituje v tubulech  poškození ledvin

X

p iny n r stu haptoglobinu
Příčiny nárůstu haptoglobinu
  • Reaktant akutní fáze 
    • zánět, infekce
    • poranění
    • maligní nádory

Příčiny poklesu haptoglobinu

  • Hemolytická anemie: poločas života Hp = 5 dní x komplexu Hp-Hb = 90 min (komplex je z plasmy rychle vychytáván)  hladina Hp klesá za situací, kdy je Hb soustavně uvolňován z červených krvinek (hemolytická anemie)
slide76
transferin

feritin

ceruloplasmin

haptoglobin

hemopexin (váže hem a transportuje ho do jater)

  • mají antioxidační účinky:

odstraňují Fe 2+, a tím zabraňují Fentonově reakci:

H2O2 + Fe 2+  Fe 3+ + OH· + OH-

1 antitrypsin 1 antiproteinasa
1- ANTITRYPSIN(1-antiproteinasa)
  • Syntetizován v hepatocytech a makrofázích
  • Tvoří 90 % 1 frakce
  • Glykoprotein, vysoce polymorfní
  • Funkce: hlavní plazmatický inhibitor serinových proteas (trypsinu, elastasy...)
    • deficience  proteolytické poškození plic (emfyzém)
    • vazby s proteasami se účastní methionin; kouření  oxidace tohoto Met  AT přestává inhibovat  ↑ proteolytické poškození plic, zvláště u pacientů s deficiencí AT
slide79

Složení extracelulární matrix

  • Buňky (fibroblasty, hladké svalové buňky, chondroblasty, osteoblasty, epiteliální buňky)
  • Fibrilární složka
  • Nefibrilární složka
  • Tekutina
slide80

Funkce extracelulární matrix

  • Podpůrná funkce pro buňky
  • Regulace:
  • - polarity buněk
  • - dělení buněk
  • - adheze
  • - pohybu
  • Růst a obnova tkání
  • Určení a udržení tvaru tkáně
  • Architektura tkání a orgánů
  • Membránová filtrační bariéra (glomeruly)
  • Výměna různých metabolitů, iontů a vody
slide81

Hlavní složky extracelulární matrix

  • Kolagen a elastin
  • Proteoglykany
  • Glykoproteiny
slide82

Kolagen

  • Jedna třetina všech tělních bílkovin
  • Vysoká stabilita
  • Mechanická pevnost ale poddajnost (kůže, šlachy a vazy, chrupavky, bazální membrány, kosti)
  • Difůze a výměna metabolitů, iontů a vody
slide83

Struktura kolagenu

  • Nerozpustný glykoprotein - protein + cukerná složka
  • proteinová složka
    • obecná chemická struktura kolagenu
    • G – X – A – G – A – A – G – Y – A – G – A – A – G – X – A – G – A –
    • – A – G – X – A – G – A – A – G – Y – A – G – A – A – G – X – A – G – A – A – G – X – A – G – A – A – G – Y – A – G – A – A – G – X –A 
    • G - glycin, X - prolin nebo hydroxyprolin, Y – lysin nebo hydroxylysin, A - aminokyselina
slide84

Struktura kolagenu

    • glycin 30%
    • hydroxyprolin a hydroxylysin (25%)
  • hydroxyprolin a hydroxylysin se v jiných proteinech vyskytují zřídka
  • cukerná složka = glukosa a galaktosa
slide85

mRNA

Signální protein

Biosyntéza kolagenu

1.Syntéza řetězců pre-prokolagenu. Signální protein je navádí do RER.

2. Odštěpením signálního proteinu vzniká prokolagennípeptid.

slide86

3. Hydroxylace některých prolinů a lysinů

prolyl-4-hydroxylasa, lysyl-5-hydroxylasa

Reakce vyžaduje

- O2 (popř. superoxid)

- a-ketoglutarát

- Fe2+

- kyselina askorbová

Prolin + a-ketoglutarát+ O2 + Fe2+ → 4-hydroxyprolin + Fe3+ + CO2 + sukcinát

Hydroxyprolin stabilisuje molekulu kolagenu.

slide87

4. Glykosylace – vazba glukosy a galaktosy na některé hydroxylysylové zbytky.

(gukosyltransferasa a galaktosyltransferasa)

slide88

5. Uspořádání jednotlivých a-řetězců do podoby prokolagenu. Tvorba disulfidických vazeb v oblastech registračních peptidů na obou koncích prokolagenních peptidů.

Vznik trojité šroubovice prokolagenu.

Registrační peptidy

6. Sekrece prokolagenu do extracelulárního prostoru.

slide89

Prokolagen peptidáza

Prokolagen peptidáza

7. Odštěpení registračních peptidů v extracelulárním prostoru pomocí prokolagenních peptidas, vznik tropokolagenu.

8. Oxidace lysylových a hydroxylysylových zbytků na příslušné aldehydy lysyloxidasou a hydroxylysyloxidasou(oxidativní deaminace). Odstranění NH2 skupiny umožňuje vznik kovalentních vazeb – Schifových bází.

slide91

9. Samovolné uspořádávání molekul tropokolagenu do fibril, tvorba příčných vazeb – Schifovy báze mezi sousedními molekulami tropokolagenu.

slide92

Distribuce hlavních kolagenních typů ve tkáních

Typ Složení řetězců Výskyt

I [a1(I)2a2(I)]kůže 70 – 80%

kost 100%

šlacha 90%

cévy, ligamenta, fascie, rohovka

dentin

játra, plíce, střevo

II [a1(II)]3 chrupavka, sklivec

III [a1(III)]3 kůže 20 – 30%

šlacha 10%

játra, plíce, střevo

IV [a1(IV)2a2(IV)]bazální membrány

[a1(IV)a2(IV)a3(IV)]

V [a1(V)a2(V)a3(V)]bazální membrány

placenta, svaly

slide93

Kolageny – interakce

kolagen tvořící fibrily a nefibrilární kolagen

chrupavka

šlacha

Podle M. E. Nimni, 1993, in M. Zern and L. Reid, eds., Extracellular Matrix

slide94

Kolagen a choroby pojiva

  • Nadbytek kolagenu – fibróza
  • - plicní fibróza
  • - jaterní cirhóza
  • - ateroskleróza
  • Nedostatek kolagenu
  • Osteogenesis imperfecta(křehké kosti)mutace kolagenu typu I
  • porucha tvorby trojité šroubovice molekuly kolagenu
  • snadné odbourávání kolagenu
  • lámavost kostí
  • - Ehlers-Danlosův syndrom -porucha syntézy kolagenu
  • šlachy a kůže snadno natažitelné
  • hypermobilita v kloubech
  • roztržení velkých cév
slide95

Proteoglykany

Obří molekuly obsahující z 95% cukernou složku

slide96

Proteoglykany a GAG - funkce

  • vyplňují extracelulární prostor

- odolnost proti tlaku

- návrat původního tvaru tkáně

- lubrikační agens v kloubech

- hydratace chrupavek v kloubech

  • zachycují vodu
  • odpuzují negativně nabité molekuly
  • vazba na kolagenní fibrily

- tvorba sítí

- v kosti se na ně váží vápenaté soli (hydroxyapatit a uhličitanvápenatý)

  • adheze buněk a jejich migrace
  • podíl na vývoji buněk a tkání
slide97

Struktura proteoglykanů

  • Glykosaminoglykany (GAG) – dlouhé nerozvětvené molekuly střídající se disacharidové jednotky:
  • uronové kyseliny:
  • D-glukuronová nebo L-iduronová
  • aminocukry:
  • N-acetylglukosamin (GlcNAc) nebo
  • N-acetylgalaktosamin (GalNAc)
  • GAG jsou vysoce negativně nabité
slide100

Kyselina hyaluronová

D-glukuronová k. + GlcNAc

slide101

Typy glykosaminoglykanů

Dermatansulfát- L-iduronová k. + GlcNAc sulfát

Chondroitinsulfát - D-glukuronová k. +GlcNAc sulfát

Heparinsulfátaheparansulfát - D-glukuronová k. + N-sulfo-D-glukosamin

Keratansulfát - Gal + GlcNAc sulfát

slide102

Typy glykosaminoglykanů

R = H nebo SO3-, R´= H, COCH3 nebo SO3-

slide103

Výskyt GAG

Hyaluronová kyselina

- mezi GAG unikátní, neobsahuje sulfát

- nekovalentně se váže s komplexem proteoglykanů

- obrovské polymery, které váží velké množství vody

Dermatansulfát - kůže, cévy, srdeční chlopně

Chondroitinsulfát - chrupavka, kost, srdeční chlopně

Heparinsulfát - granula žírných buněk vyskytujících se

kolem plicních artérií, játra a kůže

Heparansulfát - bazální membrány, komponenty buněčných povrchů

Keratansulfát - rohovka, kost, chrupavka

slide104

Rozdělení proteoglykanů podle velikosti

Agrekan - hlavní proteoglykan v chrupavce

Versikan – v mnoha tkáních, hlavně v cévách a v kůži

Dekorin – malý proteoglykan mnoha tkání

Biglykan – malý proteoglykan chrupavky

slide105

Elastin

  • Pevnost v tahu díky konformaci náhodného klubka.
  • Vysoký obsah prolinu a hydroxyprolinu.
  • Monomer – tropoelastin.
  • Desmosin a isodesmosin (lysylové a hydroxylysylové zbytky) zajišťují tvorbu příčných vazeb. Vznik působením lysyloxidázy.
  • Výskyt – plíce, velké arterie, ligamenta
slide107

Strukturální glykoproteiny

  • Fibronektin a laminin
  • přímá vazba na kolagen nebo proteoglykany
    • fibronektin na kolagen typu I, II a III
    • laminin na kolagen typu IV v bazálních membránách
  • ukotvení buněk k ECM,
    • fibronektin má sekvenci aminokyselin RGDS
  • (arg, gly, asp, ser)
  • - vazba s povrchovými buněčnými receptory
slide108

Fibronektin

  • Glykoprotein vázaný na povrch buněk
  • Cirkuluje také v plasmě
  • Dva identické polypeptidové podjednotky spojené
  • Disulfidickými můstky C-konci
  • Segment, který váže buňky (RGDS)
  • Vazebné domény - kolagen, heparinsulfát, hyaluronová kyselina, fibrin
slide109

Laminin

  • Molekula má tvar kříže
  • 3 polypeptidové řetězce
  • Vazebné domény pro:
  • kolagen IV, heparin, heparinsulfát, doména pro vazbu na buňky.
  • Důležitý a biologicky aktivní glykoprotein bazální membrány.
  • Ovlivňuje buněčnou diferenciaci, migraci, adhesi, fenotyp.
  • Na buněčnou membránu se váže přes receptory pro integriny.