Untuk membincangkan dua puluh asid amino yang membentuk protein dan struktur diubah suai, sekurang-kurangnya dua belas laluan metabolik khusus harus diterangkan.
Tetapi mengapa sel menggunakan banyak laluan metabolik yang memerlukan tenaga (contohnya untuk menjana semula enzim-enzim tapak pemangkin), masing-masing dengan warisan enzimatik, untuk menguburkan asid amino? Hampir semua asid amino boleh diperoleh melalui laluan khusus, metabolit yang sebahagian kecilnya digunakan untuk menghasilkan tenaga (contohnya, melalui glukoneogenesis dan jalan badan keton) tetapi yang, di atas semua, membawa kepada pembentukan molekul kompleks, dengan jumlah atom karbon yang tinggi (contohnya dari fenilalanin dan tirosin, hormon dihasilkan dalam kelenjar adrenal yang khusus untuk tujuan ini); jika dalam satu tangan ia mudah untuk menghasilkan tenaga daripada asid amino, di sisi lain ia akan rumit untuk membina molekul kompleks bermula dari molekul kecil: katabolisme asid amino membolehkan kita mengeksploitasi kerangka mereka untuk mendapatkan spesies yang lebih besar.
Dua atau tiga auns asid amino dihina setiap hari oleh individu yang sihat: 60-100 g daripadanya, berasal dari protein yang diperkenalkan oleh diet tetapi lebih dari 2 auns diperoleh daripada perolehan normal protein yang merupakan bahagian penting badan (asid amino daripada protein ini, yang rosak oleh proses redoks, digantikan oleh yang lain dan dikodolkan).
Asid amino memberikan sumbangan tenaga dari segi ATP: selepas mengeluarkan kumpulan α-amino, rangka karbon yang tinggal daripada asid amino, mengikuti transformasi yang sesuai, boleh memasuki kitaran krebs. Tambahan pula, apabila bekalan nutrien kurang dan kuantiti glukosa menurun, glukoneogenesis diaktifkan: asid amino glukoneogenetik dipanggil bahawa, selepas pengubahsuaian yang sesuai, boleh diperkenalkan ke glukoneogenesis; Asid amino glukoneogenetik adalah yang boleh ditukar menjadi pyruvate atau fumarate (fumarate boleh ditukar menjadi sakit yang keluar dari mitokondria dan, dalam sitoplasma, diubah menjadi oksaloasetat dari mana fosfoenol boleh didapati). Sebaliknya, mereka yang boleh ditukar menjadi asetil A dan cuka-asetil dikatakan asid amino ketogenik.
Yang termasyhur adalah aspek yang sangat penting kerana asid amino dapat memperbaiki kekurangan gula sekiranya berpuasa segera; jika berpuasa, metabolisme lipid campur tangan selepas dua hari (kerana struktur protein tidak dapat diserang banyak), dalam fasa ini, kerana glukonogenesis sangat terhad, asid lemak ditukar kepada asetil aseten A dan badan keton . Dari puasa selanjutnya, otak juga menyesuaikan diri dengan menggunakan badan keton.
Pemindahan kumpulan α-amino dari asid amino berlaku melalui tindak balas pengubahan; enzim yang memangkinkan tindak balas ini dipanggil transaminase (atau transfer amino). Enzim ini menggunakan kofaktor enzim yang dipanggil pyridoxal fosfat, yang campur tangan dengan kumpulan aldehidnya. Pyridoxal fosfat adalah produk fosforilasi pyridoxine yang merupakan vitamin (B6) yang terkandung dalam sayur-sayuran.
Transaminasi mempunyai sifat berikut:
Kekhususan tinggi untuk pasangan α-ketoglutarate-glutamat;
Mereka mengambil nama mereka dari pasangan kedua.
Enzim transaminase selalu melibatkan pasangan α-ketoglutarate-glutamat dan dibezakan oleh pasangan kedua yang terlibat.
contoh:
Transpartase aspartate atau GOT (glutamat-oksalat asetat transaminase): enzim memindahkan kumpulan α-amino dari aspartat ke α-ketoglutarate, mendapatkan oksalacetate dan glutamat.
Transaminase Alanine iaitu GTP (Glutamate-Pyruvate Transaminase): enzim memindahkan kumpulan α-amino dari alanin kepada α-ketoglutarate mendapatkan piruvat dan glutamat.
Pelbagai transaminase, gunakan α-ketoglurate sebagai penerima amino asid amino dan mengubahnya menjadi glutamat; sementara, asid amino yang terbentuk digunakan dalam laluan badan keton.
Jenis reaksi ini boleh berlaku di kedua-dua arah kerana ia pecah dan ikatan dengan kandungan tenaga yang sama terbentuk.
Transaminase berada di dalam sitoplasma dan di mitokondria (kebanyakannya aktif dalam sitoplasma) dan berbeza di titik isoelektrik mereka.
Transaminase juga boleh decarboxylate asid amino.
Harus ada cara untuk menukar glutamat kembali ke α-ketoglutarate: ini berlaku dengan deaminasi.
Glutamat dehidrogenase adalah enzim yang mampu mengubah glutamat menjadi α-ketoglutarate dan, dengan itu, mengubah kumpulan amino asid amino yang terdapat dalam bentuk glutamat menjadi amonia. Apa yang berlaku ialah proses oksidoreduktif yang melalui α-amino glutarate: ammonia dan α-ketoglutarate dibebaskan dan kembali kepada peredaran.
Oleh itu, pelupusan kumpulan amino asid amino melalui transaminase (berbeza bergantung kepada substrat) dan glutamat dehidrogenase, yang menentukan pembentukan amonia.
Terdapat dua jenis glutamat dehidrogenase: sitoplasmik dan mitokondria; Cofactor, yang juga konstituen enzim ini, adalah NAD (P) +: glutamat dehidrogenase menggunakan NAD + atau NADP + sebagai penerima kuasa mengurangkan. Bentuk sitoplasma lebih suka, walaupun tidak semata-mata, NADP + manakala bentuk mitokondria lebih suka NAD +. Bentuk mitokondria mempunyai tujuan melupuskan kumpulan amino: ia membawa kepada pembentukan amonia (yang merupakan substrat untuk enzim khusus mitokondria) dan NADH (yang dihantar ke rantaian pernafasan). Bentuk sitoplasma berfungsi dalam arah yang bertentangan, yaitu, menggunakan amonia dan α-ketoglutarate untuk memberikan glutamat (yang mempunyai tujuan biosintesis): reaksi ini adalah biosintesis reduktif dan cofactor yang digunakan adalah NADPH.
Glutamat dehidrogenase berfungsi apabila kumpulan amino asid amino seperti amonia (melalui air kencing) perlu dilupuskan atau apabila rangka asid amino diperlukan untuk menghasilkan tenaga: Oleh itu, enzim ini mempunyai sistem yang menunjukkan ketersediaan tenaga yang baik (ATP) sebagai modulator negatif. GTP dan NAD (P) H) dan sebagai modulator positif, sistem yang menunjukkan keperluan untuk tenaga (AMP, ADP, KDNK, NAD (P) +, asid amino dan hormon tiroid).
Asid amino (terutamanya leucine) adalah modulator positif glutamat dehidrogenase: jika asid amino terdapat dalam sitoplasma, ia boleh digunakan untuk sintesis protein, atau ia mesti dilupuskan kerana ia tidak dapat dikumpulkan (ini menjelaskan mengapa asid amino adalah modulator positif) .
Pelupusan ammonia: kitaran urea
Ikan melupuskan ammonia dengan memperkenalkannya ke dalam air melalui insang; burung mengubahnya menjadi asid urik (yang merupakan produk pemeluwapan) dan menghilangkannya dengan tinja. Mari kita lihat apa yang berlaku pada manusia: kita telah mengatakan bahawa glutamat dehidrogenase menukarkan glutamat ke α-ketoglutarate dan ammonia tetapi kita tidak mengatakan bahawa ini hanya berlaku di mitokondria hati.
Peranan penting pelupusan ammonia, melalui kitaran urea, dilindungi oleh transaminase mitokondria.
karbon dioksida, dalam bentuk ion bikarbonat (HCO3-), diaktifkan oleh kofaktor biotin yang membentuk biotin karbohidrat yang bertindak balas dengan ammonia untuk memberikan asid karbamat; tindak balas yang berikutnya menggunakan ATP untuk memindahkan fosfat ke asbak karbamat yang membentuk carbamyl fosfat dan ADP (penukaran ATP ke ADP adalah daya penggerak untuk mendapatkan carboxibiotine). Fasa ini dikatalisasi oleh carbamyl phosphate synthetase dan berlaku di mitokondria. Carbamyl fosfat dan ornithine, adalah substrat untuk enzim enzim ornithine trans carbamylase yang mengubahnya menjadi citrulline; tindak balas ini berlaku di mitokondria (hepatosit). Citrulline yang dihasilkan berasal dari mitokondria dan, dalam sitoplasma, berlaku di bawah tindakan sintesis arginine succinate : terdapat gabungan antara rangka karbon citrulline dan aspartat melalui serangan nukleofilik dan penghapusan air seterusnya. Enzim arginine succinate synthase, memerlukan molekul ATP oleh itu terdapat gandingan energetik: hidrolisis ATP ke AMP dan piroposfat (kemudiannya ditukar menjadi dua molekul orthophosphate) dengan membuang molekul air dari substrat dan bukan disebabkan tindakan air dalam medium.
Enzim seterusnya adalah arginine succinase : enzim ini dapat membahagikan arginine succinate menjadi arginine dan fumarate di dalam sitoplasma.
Kitaran urea diselesaikan oleh enzim arginase : urea dan ornithine diperoleh; urea dilupuskan oleh buah pinggang (urine) manakala ornithine kembali ke mitokondria dan menyambung semula kitaran.
Kitaran urea tertakluk kepada modulasi tidak langsung oleh arginine: pengumpulan arginin, menunjukkan bahawa perlu untuk mempercepatkan kitaran urea; modulasi arginin adalah tidak langsung kerana arginine positif memodulasi enzim asetil glutamat sintetik. Yang terakhir dapat memindahkan suatu kumpulan asetil ke nitrogen glutamat: N-asetil glutamat dibentuk yang merupakan modulator langsung dari enzim karbamil-phospho synthetase.
Arginine berkumpul sebagai metabolit kitaran urea jika pengeluaran karbosil fosfat tidak mencukupi untuk melupuskan ornithine.
Urea hanya dihasilkan di hati tetapi terdapat tapak lain di mana tindak balas awal berlaku.
Otak dan otot menggunakan strategi khas untuk menghapuskan kumpulan amino. Otak menggunakan kaedah yang sangat berkesan di mana enzim glutamin synthetase dan enzim glutamase digunakan: yang terdahulu terdapat pada neuron, manakala yang kedua terdapat pada hati. Mekanisme ini sangat berkesan kerana dua sebab:
Dua kumpulan amino diangkut dari otak ke hati dengan hanya satu kenderaan;
Glutamin kurang banyak toksik daripada glutamat (glutamat juga membawa pemindahan neuron dan tidak boleh melebihi kepekatan fisiologi).
Dalam ikan, mekanisme yang sama membawa kumpulan amino asid amino ke insang.
Dari otot (rangka dan kardiak), kumpulan amino mencapai hati melalui kitaran glukosa-alanin; enzim yang terlibat adalah glutamin-piruvat transaminase: ia membolehkan transposisi kumpulan amino (yang dalam bentuk glutamat), menukar piruvat menjadi alanin dan, secara bersamaan, glutamat menjadi α-ketoglutarate dalam otot dan memangkinkan proses songsang dalam hati.
Transaminasi dengan tugas atau kedudukan yang berbeza juga mempunyai perbezaan struktur dan boleh ditentukan oleh elektroforesis (mereka mempunyai titik isoelektrik yang berbeza).
Kehadiran transaminase dalam darah boleh menjadi gejala kerosakan hepatik atau kardiopatik (iaitu kerosakan tisu pada hati atau sel-sel jantung); transaminases, berada dalam kepekatan yang sangat tinggi di dalam hati dan di dalam hati: melalui elektroforesis ia boleh ditubuhkan sama ada kerosakan berlaku di hati atau sel-sel jantung.
