Protein and Amino Acid Metabolism

Protein and Amino Acid Metabolism อวยพร อภิรักษ์อร่ามวง

OutlineProtein and Amino Acid Metabolism 1. บทนำ: -ทบทวนโครงสร้างทางเคมีของโปรตีนและกรดอะมิโน 2.Overview of Protein and Amino Acid Metabolism -Essential and Non-essential Amino Acids -Amino Acid Pool -Protein Turnover -Nitrogen Balance

3. การย่อยอาหารโปรตีนและการดูดซึม 4. การขนส่งกรดอะมิโน 5. การสลายของกรดอะมิโน : -การสลายกรดอะมิโน: การกำจัดหมู่อะมิโน, urea cycle - การสลายกรดอะมิโน: การสลายโครงคาร์บอน 6. การสังเคราะห์กรดอะมิโน เฉพาะ non-essential amino acids

7. การสังเคราะห์สารชีวโมเลกุลพิเศษจากกรดอะมิโน : -Tyrosine -Glycine, Arginine, SAM -Tryptophan -Polyamines -Glutamate -NO -Histidine -Heme and Bile pigments 8. Disorders related in amino acid metabolism

บทนำ โครงสร้างทางเคมีของกรดอะมิโน http://www.yangene.com/content22_11.htm

บทนำ โครงสร้างทางเคมีของโปรตีน http://www.yangene.com/content22_10.htm

I Overview of Protein and Amino Acid Metabolism Dietary proteins Digestion Amino acids in blood Membrane Cell Amino Acids Proteins Carbon N-Compounds Nitrogen Urea+N-waste CO2+H2O Urine

Overview of Nitrogen Metabolism Marks DB, et.al. p.571, 1996

Essential and Non-essential Amino Acids

Essential and Non-essential Amino Acids คุณภาพของโปรตีน อยู่ที่ชนิดของกรดอะมิโนที่เป็นองค์ประกอบ กรดอะมิโนที่จำเป็นทั้งหมดจะพบอยู่ในโปรตีนจากเนื้อสัตว์ (เช่น นม เนื้อสัตว์ และไข่) ซึ่งจัดว่าเป็นโปรตีนที่มีคุณภาพ ขณะที่โปรตีนที่ได้จากพืชมักขาดกรดอะมิโนที่จำเป็นตัวใดตัวหนึ่ง เช่น gliadin เป็นโปรตีนจากข้าวสาลี จะมีไลซีนต่ำ zein เป็นโปรตีนจากข้าวโพด จะมีไลซีนและทริปโตเฟนต่ำ โปรตีนจากพืชจำพวกถั่ว จะมีเมทไธโอนีนต่ำ ส่วนในโปรตีนเจลาติน (gelatin) ซึ่งได้มาจากคอลลาเจนนั้นจะขาดทริปโตเฟน ดังนั้นในผู้ที่รับประทานอาหารมังสวิรัติจึงจำเป็นต้องรับประทานโปรตีนที่ได้จากพืชหลายชนิด เมล็ดธัญพืช ผสมกันเพื่อให้ได้กรดอะมิโนที่จำเป็นอย่างครบถ้วน

Amino Acid Pool กรดอะมิโนที่สามารถถูกนำไปใช้ในกระบวนการ metabolism ได้ทันทีจัดว่าอยู่ใน กรดอะมิโนมีหน้าที่เป็น -สารตั้งต้นในการสังเคราะห์โปรตีน -แหล่งไนโตรเจน (หมู่อะมิโน) -ให้พลังงาน (โครงคาร์บอน) metabolism ของกรดอะมิโนจึงเป็นปฏิกิริยาที่ซับซ้อนต่อเนื่องโดยกรดอะมิโนจะถูกนำไปสร้างเป็นโปรตีน และขณะเดียวกันโปรตีนก็ถูกสลายให้เป็นพลังงานตลอดเวลา เกิด amino acid pool การหมุนเวียนของโปรตีน (protein turnover)

Protein turnover • Degradation : • denatured proteins • abnormal proteins • By : • Lysosome • Ubiquitin /proteasome :ATP • Short half-life : PEST sequence

การสลายของโปรตีนภายในร่างกาย (Proteolysis of endogenous protein) ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการสลายตัวของโปรตีน 1. โปรตีนที่ denature 2. มีการกระตุ้นการทำงานของ lysosome 3. Glucocorticoids หลั่งเพิ่มขึ้น เพิ่มการสลายตัวของกล้ามเนื้อ 4. Excess thyroid hormones เพิ่ม protein turnover 5. insulin มีผลลดการสลาย เพิ่มการสร้างโปรตีน

ความคงตัวของโปรตีนภายในเซลล์ความคงตัวของโปรตีนภายในเซลล์ -ค่าครึ่งชีวิต -ส่วนมากมีค่า 30 นาที-150 ชั่วโมง -ค่าครึ่งชีวิตสั้น มักมี PEST sequence (Pro, P; Glu, E; Ser, S; Thr, T) -โปรตีนภายในเซลล์เมื่อถูกสลายแล้วจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่

Nitrogen Balance • Positive • Negative • Kwashiokor • Marasmus

Major Pathways of Amino Acid Uses Body protein Protein synthesis Proteolysis Urea+CO2+H2O Absorption Amino acid pool Biosynthesis of special molecules Porphyrins Creatine Polyamines Carnithine Nucleotides Hormones and neurotransmitter Carnosine and anserine

Digestion of Protein and Amino Acid Absorption Marks DB, et.al. p.574, 1996

กลไกในการดูดซึมกรดอะมิโนกลไกในการดูดซึมกรดอะมิโน Co-Transport Facilitated diffusion Active Transport (อย่างน้อย 5 ระบบในไตและลำไส้) Marks DB, et.al. p.576, 1996

กลไกในการดูดซึมกรดอะมิโนกลไกในการดูดซึมกรดอะมิโน Active Transport Davidsons V., p.374, 1999 Cystinuria พบบ่อย--> ดูดกลับ Cystine, Ornithine, Arginine, Lysine ไม่ได้

g-Glutamyl cycle GSH synthetase Mark DB , et.al. p.576, 1996

Glutathione • มีความสำคัญ • ให้หมู่ thiol • เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ DNA, RNA, Eicosanoids • reducing agent:

Protein and Amino Acid Metabolism