Aminokyseliny
Download
1 / 109

Aminokyseliny - PowerPoint PPT Presentation


  • 290 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


Metabolismus aminokyselin

METABOLISMUSAMINOKYSELIN



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.


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


  • 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.


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.


TRANSAMINACE

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

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


+

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


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


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, ).


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


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


Glutamin transportuje amoniak z krevního řečiště amoniak

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


glukóza amoniak

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 amoniak

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
Ketogen amoniaknía 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



Metabolismus methioninu amoniak

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


Biosyntéza cysteinu z methioninu amoniak

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


Homocystinurie amoniak

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.


Bioyntéza tyrosinu z fenylalaninu amoniak

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


Fenylketonurie amoniak

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.


valin amoniak

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


Choroba javorového sirupu amoniak

(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.


Selenocystein amoniak

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).


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


Přeměna aminokyselin na specialisované produkty kofaktory

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



Glycin kofaktory

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.


  • 2 kofaktory. 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


Převzato z kofaktory: 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.


NH kofaktory2

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-


  • Kreatinfosfát kofaktory 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.


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


Biologicky aktivní aminy vznikají z aminokyselin dekarboxylací

Katecholaminy

Dopamin, adrenalin a noradrenalin

g-Aminomáselná kyselina (GABA)

Serotonin

Histamin

Polyaminy

spermin a spermidin


Syntéza katecholaminů z tyrosinu dekarboxylací

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


Noradrenalin dekarboxylací

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


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


g enzymatickými systémy-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).


Dráha syntézy serotoninu a melatoninu z tryprofanu enzymatickými systémy

  • 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


Derivát serotoninu. enzymatickými systémy

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.


Granula žírných buněk enzymatickými systémy

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.


Syntéza polyaminů enzymatickými systémy

  • 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.


Biosyntéza polyaminů spermidinu a sperminu enzymatickými systémy

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


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.


Karnosin koněm“

  • 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.


Oxid dusnatý NO koněm“

  • 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)


Užitečné webové stránky koněm“

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



Plazmatick proteiny1

koněm“

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 koněm“

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 koněm“

  • 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) koněm“

  • Jejichhladina se mění během akutního zánětu nebo nekrózy tkáně

  • Stimuly vedoucí ke změnám konc. APRs:

    • infekce

    • chirurgický zákrok

    • poranění

    • nádory


Rozdělení reaktantů akutní fáze koněm“

Pozitivní:

1-antitrypsin

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

fibrinogen

haptoglobin (HP)

C3, C4

Negativní:

albumin

transferin


Albumin
ALBUMIN koněm“

  • 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 koněm“

  • Choroby jater (cirhóza) – pokles poměru albumin:globuliny

  • Proteinová podvýživa

  • Zvýšené vylučování ledvinami (onemocnění ledvin)

  • Mutace způsobující analbuminemii (ovlivňuje splicing)


Transferin
TRANSFERIN koněm“

  • 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 koněm“

  • 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.


Příčiny poklesu transferinu koněm“

  • Popáleniny

  • Infekce

  • Maligní procesy

  • Onemocnění jater a ledvin

    Příčiny relativního nadbytku transferinu

  • Anémie z nedostatku železa


Feritin
FERITIN koněm“

  • 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 koněm“

  • 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 koněm“

  • 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 koněm“

  • 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 koněm“

  • 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)


transferin koněm“

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
koněm“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



  • Složení extracelulární matrix koněm“

  • Buňky (fibroblasty, hladké svalové buňky, chondroblasty, osteoblasty, epiteliální buňky)

  • Fibrilární složka

  • Nefibrilární složka

  • Tekutina


  • Funkce extracelulární matrix koněm“

  • 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



  • Kolagen koněm“

  • 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


Struktura kolagenu koněm“

  • 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


Struktura kolagenu koněm“

  • glycin 30%

  • hydroxyprolin a hydroxylysin (25%)

  • hydroxyprolin a hydroxylysin se v jiných proteinech vyskytují zřídka

  • cukerná složka = glukosa a galaktosa


  • mRNA koněm“

    Signální protein

    Biosyntéza kolagenu

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

    2. Odštěpením signálního proteinu vzniká prokolagennípeptid.


    3. koněm“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.


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

    (gukosyltransferasa a galaktosyltransferasa)


    5. koněm“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.


    Prokolagen peptidáza koněm“

    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.


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


    Distribuce hlavních kolagenních typů ve tkáních koněm“

    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


    Kolageny – interakce koněm“

    kolagen tvořící fibrily a nefibrilární kolagen

    chrupavka

    šlacha

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


    • Kolagen a choroby pojiva koněm“

    • 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


    Proteoglykany koněm“

    Obří molekuly obsahující z 95% cukernou složku


    Proteoglykany a GAG - funkce koněm“

    • 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


    Struktura proteoglykanů koněm“

    • 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



    Kyselina hyaluronová jednotek

    D-glukuronová k. + GlcNAc


    Typy glykosaminoglykanů jednotek

    Dermatansulfát- L-iduronová k. + GlcNAc sulfát

    Chondroitinsulfát - D-glukuronová k. +GlcNAc sulfát

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

    Keratansulfát - Gal + GlcNAc sulfát


    Typy glykosaminoglykanů jednotek

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


    Výskyt GAG jednotek

    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


    Rozdělení proteoglykanů podle velikosti jednotek

    Agrekan - hlavní proteoglykan v chrupavce

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

    Dekorin – malý proteoglykan mnoha tkání

    Biglykan – malý proteoglykan chrupavky


    Elastin jednotek

    • 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



    Strukturální glykoproteiny jednotek

    • 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


    Fibronektin jednotek

    • 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


    Laminin jednotek

    • 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.