09 chuyển hóa acid amin

09 chuyển hóa acid amin

Mục tiêu:

1. Quá trình khử amin oxy hóa và trao đổi amin, liên quan giữa 2 quá trình

2. Chu trình ure, liên quan giữa chu trình ure và acid citric

3. Khái niệm về bệnh lý acid amin

1. Tiêu hóa protein

Tiêu hóa protein và hấp thu acid amin ở ruột

2.Thoái hóa protein nội sinh

Thoái hóa protein ở mô:

Khái quát về thoái hóa acid amin:

Số phận của nitơ ở các sinh vật khác nhau:

2. Thoái hóa acid amin

Bước đầu tiên -> loại Nitơ

2.1.Trao đổi amin

• α- cetoglutarat + Ala === ALT (GPT) ===> Glu + Pyruvat

• α- cetoglutarat + Asp === ASR (GOT) ===> Glu + Oxaloacetat

ALT (Alanin transaminase) hay GPT (Glutamat pyruvat transaminase)

AST (Aspartat transamninase) hay GOT (Glutamat oxaloacetat transaminase)

Hoạt độ ALT và AST trong máu tăng cao là chỉ điểm cho tổn thương một số mô (gan, cơ)

2.2. Khử amin oxy hóa

• Khử amin oxy hóa glutamat:

Enzym Glutamat dehydrogenase (GLDH) có trong ty thể, coenzym NAD+ hoặc NADP+. Hoạt tính xúc tác mạnh.

• Khử amin oxy hóa các acid amin thông thường:

Do các L- acid amin oxidase xúc tác, coenzym là FMN.

Có ở lưới nội bào gan, thận. Hoạt tính thấp nên không có vai trò quan trọng.

Gồm 2 giai đoạn:

- Oxy hóa acid amin tạo acid α-imin

- Thủy phân tự phát acid imin tạo acid α-cetonic và NH4+

2.3.Liên quan giữa trao đổi amin và khử amin oxy hóa

• Hoạt tính cao của glutamat aminotransferase làm nhóm amin của các acid amin tập trung lại cho Glu

• Glu là acid amin duy nhất bị khử amin oxy hóa với tốc độ cao và có lợi về mặt năng lượng

• Các L- acid amin oxidase hoạt động yếu, khi hoạt động sinh ra chất độc

Vì vậy các acid amin khác khử amin oxy hóa gián tiếp qua Glu nhờ hệ thống trao đổi amin

Số phận của NH4+

• Glutamin vận chuyển NH4+ từ các mô về gan và thận: Amoniac gắn với Glu tạo Gln nhờ Glutamin synthetase

Glutamin theo máu tới gan,thận.

Nhờ Glutaminase ở ty thể thủy phân thành glutamat và NH4+

- Ở thận thủy phân Gln cung cấp amoniac, giúp đào thải H+ điều hòa thăng bằng acid base.

- Ở gan: NH4+ biến đổi thành ure

Alanin mang NH4+ từ cơ tới gan

Chu trình urê:

Carbamyl phosphat synthetase I xúc tác phản ứng tạo carbamyl phosphat từ bicarbonat và NH4+

• Phản ứng tổng quát của chu trình urê có thể viết:

NH3 + HCO3- + Aspartat + 3 ATP => Urê + Fumarat + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi

Liên quan giữa chu trình ure và chu trình acid citric:

Điều hòa chu trình urê:

• Chủ yếu ở bước tổng hợp carbamyl phosphat

Chuyển hoá của nhóm carboxyl:

• R-CH(NH2)-COO- === decarboxylase ===> R-CH2-NH2 + CO2

Một số acid amin khử carboxyl thành amin có hoạt tính sinh học. Sau khi hết tác dụng các amin bị khử amin oxy hóa nhờ MAO (monoamino oxidase) hoặc diamino oxidase

Số phận của khung carbon của acid amin:

Trong số 20 acid amin thường gặp chỉ có Leu và Lys là không có khả năng tân tạo glucose

Chuyển hóa của khung carbon của acid amin:

• Sau khi loại bỏ nhóm amin, khung carbon của 20 acid amin có thể bị thoái hóa

• Các sản phẩm thoái hóa là:

- Các sảm phẩm trung gian của chu trình acid citric

- Pyruvat

- Acetyl CoA hoặc acetoacetat

• Có 6 acid amin thoái hóa tạo pyruvat: Ala, Ser, Gly, Cys, Thr, Try.

• 7 acid amin thoái hóa thành acetyl-CoA: Try, Lys, Ile, Phe, Tyr, Leu.

• 4 acid amin thoái hóa thành succinyl CoA: Met, Thr, Ile, Val

• 5 acid amin thoái hóa thành alpha –cetoglutarat: Arg, Pro, Glu, Gln, His

• Asp và Asn thoái hóa thành oxaloacetat

Các acid amin sinh đường và sinh thể ceton:

• Các acid amin sinh đường có thể tân tạo đường bởi chuyển thành pyruvat hay các sản phẩm trung gian của chu trình acid citric

• Các acid amin sinh thể ceton có thể tổng hợp acid béo hay thể ceton

• Một vài acid amin vừa sinh đường vừa sinh thể ceton

3. Sinh tổng hợp acid amin

• Cơ thể người và động vật bậc cao chỉ tổng hợp được 10 acid amin hay 12 acid amin.

• Các acid amin cơ thể không tổng hợp được gọi là các acid amin cần thiết, gồm: Val, Ile, Leu, Lys, Met, Phe, Trp, Thr. Hai acid amin His và Arg cơ thể trẻ và động vật còn non tổng hợp không đủ đáp ứng nhu cầu phát triển gọi là acid amin bán cần thiết.

• Tuy nhiên người và động vật cao cấp không thể tổng hợp NH4+ từ N2, nitrit, nitrat.

Các acid amin cần thiết ở người

• Cơ thể không thể tổng hợp được

• Đòi hỏi cung cấp từ thức ăn

Arginine*

Histidine*

Isoleucine

Leucine

Valine

Lysine

Methionine

Threonine

Phenylalanine

Tryptophan

(* cần thiết ở trẻ em)

Chu trình của nitơ:

3.1. Sự tạo thành NH4+

Sự cố định nitơ ở vi sinh vật hay thực vật nhờ phức hợp nitrogenase:

N2 + 10H+ + 8e- + 16 ATP => 2 NH4+ + 16ADP + 16 Pi + H2

3.2. Sự vận chuyển NH4+ vào các hợp chất sinh học:

Amoniac đi vào acid amin qua Glutamat và Glutamin

Ammoniac đi vào Glutamat

• Amin hóa và khử a-ketoglutarat bởi glutamat dehydrogenase xảy ra ở thực vật, động vật và vi khuẩn

Glutamin cũng là chất mang nitơ

• Con đường đồng hóa ammoniac quan trọng thứ hai là qua glutamin synthetase

Glutamat synthase vận chuyển nitơ tới a-ketoglutarat:

Sinh tổng hợp acid amin:

Sinh tổng hợp Acid amin ở vi khuẩn và thực vật:

(Các acid amin cần thiết ở dạng chữ in đậm)

Cơ chế ức chế Feedback điều hòa sinh tổng hợp acid amin:

3.4. Sinh tổng hợp một số chất có hoạt tính sinh học từ acid amin

Amino acid là tiền chất để tổng hợp porphyrin:

Acid Amin là tiền chất của hormon:

Tổng hợp creatin:

AT: Amidinotransferase

GAMT: Guanidinoacetat metyltransferase

Tổng hợp glutathion:

Một số bệnh rối loạn chuyển hóa acid amin di truyền: