amino asitlerin metabolizması

AMİNO ASİT ve PROTEİN
METABOLİZMASI
 Proteinlerin yapısındaki C ve H
atomlarından son ürün olarak H2O ve CO2
oluşmaktadır.
Ayrıca, proteinlerde %16 oranında
bulunan azot, sadece proteinlere özgü
olan atılım ürünlerinin (amonyak ve üre)
oluşumuna yol açmaktadır.
 Havadan ve topraktan organik
moleküllerin yapısına katılan azotun, canlı
organizmada ki biyomoleküllerden yeniden
toprağa ve havaya dönmesine azot
döngüsü adı verilmektedir.
 Protein yıkılımı sonrasında amino asitlerin
yapısındaki karbon ve hidrojenden CO2 ve
H2O oluşmakta, azot atomundan ise
memeli için toksik olan amonyak meydana
gelmektedir.
Amonyak, enerji gerektiren bir dizi tepkime
ile toksik olmayan üreye dönüştürülerek
vücuttan atılmaktadır.
 Metabolizması azot ve azotlu bileşikler
aracılığı ile incelenen ve enerji kaynağı
olarak değeri, diğer makro moleküllerden
daha düşük olan proteinlerin veya amino
asitlerin fazlası depo edilememektedir.
Protein metabolizması, proteinlerin
hidrolizi (sindirim, proteoliz) ve hidroliz
sonrası açığa çıkan amino asitlerin yıkımı
olmak üzere iki ana başlık altında
incelenmektedir.
Amino asit havuzuna katılım
yolları
Besin proteinlerinin amino asit
havuzuna katılımı
Besinlerde proteinin önemi
Normal azot dengesinin sağlanması için
bir erişkinin günde 60g ( 1g/kg vücut
ağırlığı) kadar protein alması
gerekmektedir.
 Proteinlerin biyolojik değeri, yapısındaki
esansiyel amino asit miktarı ile ilişkili
olduğu için alınan proteinin niteliği,
miktarından çok daha fazla önem
taşımaktadır.
insana en uygun proteinler öncelik
sırasıyla memeli proteini, balık, kümes
hayvanları proteini ve bitki proteinidir.
 Erişkin için esansiyel olanlar treonin,
valin, lösin, izolösin, lizin, metiyonin,
fenilalanin ve triptofan amino asitleridir.
Bir amino asidin esansiyel olduğu, deney
hayvanında oluşturulan besinsel eksikliğin,
büyüme gelişme bozukluklarına yol
açmasından anlaşılmaktadır.
Besin proteinlerinin sindirimi
Etkili oldukları uca göre ektopeptidazlar,
aminopeptidaz veya karboksipeptidaz
olarak adlandırılmaktadır.

Mide mukozasında bulunan otuz
milyona yakın salgı hücresinden
salgılanan sıvı, midede protein sindirimini
başlatmaktadır.
 İnce bağırsakta protein sindirimi, midede
proteinlerin hidrolizinden açığa çıkan
oligopeptidleri ve amino asitleri içeren
sıvının duodenuma geçmesi ile
başlamaktadır.
İnce bağırsak salgısında bulunan
enteropeptidaz (enterokinaz), kaskad
şeklinde ilerleyen bu kovalent modifikasyonu
başlatan enzimdir.
Pankreas kanalının tıkandığı durumlarda
pankreasta başlayabilen zimojen
aktivasyonu, dokunun kendi proteinin
sindirilmesine ve akut pankreatit diye
adlandırılan oldukça ağır bir hastalık
tablosunun ortaya çıkmasına yol
açabilmektedir.
Amino asitlerin ince bağırsaktan
emilimi
 En fazla jejunumdan olmak üzere amino
asitlerin L izomerleri, ince bağırsağın her üç
kısmından aktif taşıma ile lumenden bağırsak
hücresine alınmaktadır. Burada Na+ iyonlarına
bağımlı sekonder aktif taşımanın söz konusu
olduğu ve B6 vitaminin rol oynadığı gösterilmiştir.
Nötral amino asitler, fenilalanin ve metiyonin
imino asitler, nötral lipofilik amino asitler ve
katyonik amino asitler için taşıyıcı sistemlerinin
ince bağırsak duvarında yer aldığı bilinmektedir.
Son iki taşıyıcı için Na+ gerekmediği
düşünülmektedir. Ayrıca di- ve tripeptidler için
H+iyonlarıyla eşleşimli bir taşıyıcı sistem
bulunmaktadır.
Amino asit taşınmasında, ince bağırsak
hücresinde membrana bağlı bir enzim olan
γ-glutamil döngüsü (Meister döngüsü)
olarak adlandırılan, imino asitler (prolin ve
hidroksiprolin) dışındaki bütün amino
asitlerin taşınmasını sağlayan bir aktif
transport sistemi rol oynamaktadır.
Bağırsak lümeninde bulunan amino asitler,
hidroliz olan glutatyondan ayrılan glutamik
asidin gama karboksil grubuna bağlanarak
içeri taşınmaktadır.
 Bazı durumlarda bağırsak mukozasındaki
defekt nedeniyle proteinler tamamen
hidroliz olmadan absorbe edilmektedir. Bu
yabancı proteine veya oligopeptidlere
karşı vücutta antikor oluşması sonucunda
alerjik reaksiyon ortaya çıkmaktadır.
Nontropikal sprue (Çöliak) hastalığına
buğday proteini olan gluten, hidroliz
olmadan bağırsaktan emildiği için alerjik
yanıta yol açmaktadır
Amino asitlerin vücutta dağılımı
İnce bağırsak hücresine giren amino
asitlerin küçük bir bölümü, o hücrede
protein sentezinde kullanılmaktadır.
 Plazmada amino asitlerin düzeyi, endojen
proteinlerinden açığa çıkan ve dokular
tarafından kullanılan amino asitlerin
arasındaki dengeye bağlıdır.. Plazmada en
fazla glutamin,glisin, alanin, valin ve serin
en az aromatik ve kükürtlü aminoasitler
bulunmaktadır. Amino asitler plazmadan
aktif taşıma ile dokulara geçmektedir.
Böbrek yoluyla 24 saatte 0.5g kadar amino
asit atılmaktadır.
Endojen proteinlerin amino asit
havuzuna katılımı
Protein dönüşümü
 Valin, lösin,izolösin, treonin, lizin,
metiyonin, fenilalanin ve triptofan
esansiyel amino asitlerdir. Erişkinde
dışardan alınmaması herhangi bir
bozukluğa yol açmadığı için arginin ve
histidin yarı esansiyel kabul edilmektedir.
Karaciğer fonksiyon bozukluğunda ve
prematürelerde sistein ve tirozin
esansiyeldir.
 Günde toplam 300-400g kadar olan
protein dönüşümünün 100 gramı- (1/3) kas
proteini, 50 gramı sindirim enzimleri, 20
gramı ince bağırsak hücre proteini, 15
gramı hemoglobin ile ilişkilidir.
Kalanını ise diğer hücrelerden gelen
proteinlerin yıkımı oluşturmaktadır.
Protein yapım ve yıkımını
düzenleyen faktörler
Proteinler, lizozomal ve sitozolik protezalar
tarafından yıkılmaktadır.
Protein işaretlenmesinde kullanılan
dört faktör bilinmektedir.
1.Ubikuitinasyon.
2. Oksidasyon.
3. PEST dizilimi.
4. N- Ucu amino asitleri.
Vücut proteinlerinin dönüşümü sırasında
serbest kalan amino asitlerin
%75-80 kadarı yeniden protein sentezinde
kullanılmaktadır. Geriye kalan amino
asitlerden glukoz, keton cisimleri, azotlu
son ürün ve CO2 oluşmaktadır.
Endojen sentezlenen amino
asitlerin havuza katılımı
 - α- Ketoasidler
Piruvat •
¨ Alanin
Oksaloasetat •
¨ Aspartat
Bazı eksojen amino asidler
Fenilalanin •
¨ Tirozin
Metiyonin + Serin •
¨ Sistein
-Metabolizma ara ürünleri
3- Fosfogliserik asit •
¨ Serin
Bazı endojen amino asidler
Glutamik asit •
¨ Pirolin
Serin •
¨ Glisin
AMİNO ASİTLERİN
KATABOLİZMASI
 Genel olarak, fazlalık amino asitlerin amino grupları,
oksidatif dezaminasyon ile ortadan kaldırılır ve karbon
artıkları asetil, asetoasetil-KoA, piruvat ya da TCA
döngüsü ara ürünlerinden birine dönüştürülür.

Bazı organizmalar (balıklar), serbest amonyak
atılımı yaparlar ve bunlara ammonotelik adı verilir.

Bazı organizmalar, ( kuşlar, sürüngenler), ürik asid
atılımı yaparlar ve ürikotelik olarak adlandırılırlar.

Bazı organizmalar da (memeliler), üre atılımı
yaparlar ve bunlara üreotelik adı verilir.
Yüksek organizmalar, azot
metabolizmasının son ürünlerinin hiçbirini
iyi tolere etmezler.
Dolayısıyla insanlar ve diğer memeliler,
azotlu artıklarını çok çözünebilir, toksik
olmayan bir bileşik olan üre’ye çevirme
yeteneğini geliştirmişlerdir.
Üre biyosentezi, tanıtımı için dört
olaya bölünebilir:
 Transaminasyon
 Oksidatif dezaminasyon
 Amonyak taşınımı
 Üre döngüsü reaksiyonları.
Transaminasyon
Pridoksal fosfat, amino asidlerin
transaminasyon reaksiyonlarında enzime
bağlı amino grupları için bir ara taşıyıcı
olarak hizmet görür.
 α- amino asidlerin en büyük kısmı,
transaminasyon için substrattır. Ancak
lizin, treonin, prolin ve hidroksiprolin,
istisnadır.

Transaminasyon, α-amino gruplarına
kısıtlanmış değildir. Ornitin (delta- amino
grubu, glutamat-gama-semialdehid
oluşturarak) transamine olur.
 Transaminazların serum düzeyleri,
bazı hastalıklar sırasında yükselir.
Oksidatif dezaminasyon
 Transaminazlar ve L- glutamat
dehidrogenaz etkilerinin yanında hem L-,
hem de D- amino asit oksidaz aktiviteleri,
memeli karaciğer ve böbrek dokusunda
mevcuttur.
 Amino asit oksidazlar, kendi kendine
okside olabilen flavoproteinlerdir.
L-glutamat dehidrogenaz
 Karaciğerde glutamat dehidrogenaz, bu
enzimi inhibe eden ATP, GTP ve NADH ile,
bu enzimi aktive eden ADP gibi allosterik
değiştiriciler tarafından etkilenmiş,
düzenlenmiş bir enzimdir.
Glutamat dehidrogenaz, ko-substrat olarak
ya NAD ya da NADP kullanılır.
Amonyak oluşumu
 Vücutta amonyak üç yerden kaynak alır,
 Dokularda metabolizma sonucu
 Diyetteki proteinlerden bağırsak bakterileri
aracılığı ile
 Gastrointestinal kanal içine salgılanan sıvılar
içindeki üreden
 Bu amonyak bağırsaktan, tipik olarak içinde
sistemik kandan daha yüksek amonyak
düzeyleri bulunan vena porta kanı içine absorbe
olunur.
Amonyak zehirlenmesinin
semptomları
 Tuhaf bir flapping tremor, konuşmanın
peltekleşmesi, görmede bulanıklık, ağır
vakalarda kusma ve ölüm olur. Porta –
kaval şantlar, gastrointestinal kanamalar,
v.b (siroz), amonyak zehirlenmesi
görülebilir.
 Böbrek tubuluslarının asit – baz
dengesini olduğu kadar, katyonlarında
korunmasını düzenleyen önemli bir
mekanizması, amonyak üretimidir.
Amonyağın taşınımı
 Glutaminazınkine benzer bir tepkime,
hayvan, bitki ve mikroplardaki doku
L-asparaginazı tarafından gerçekleştirilir.
Asparginaz ve glutaminazın her ikisi de,
anti tümör ajanlar olarak araştırılmışlardır.
Çünkü bazı tümörler, aşırı derecede
glutamin ve asparagine gereksinim
gösterirler.

Her ne kadar beyinde, amonyağın
ortadan kaldırılması, başlıca glutamin
sentezi ile ise de karaciğerde bu, üre
sentezi şeklindedir.
Absorbsiyon sonrasında organlar
arasında amino asit alış- verişi
 Denge sağlanması, endojen protein
depolarından salıverim ile çeşitli dokular
tarafından kullanım arasındaki dengeye bağlıdır.
 Kaslar
 Karaciğer ve Bağırsaklar
 Böbrekler
 Beyin
Glukoz – alanin döngüsü
Toklukla organlar arası amino asit
değişimi
Üre sentezi
Üre döngüsü reaksiyonları
 Reaksiyon: 1 Karbamil fosfat sentezi:
 Reaksiyon: 2 Sitrullin sentezi:
 Reaksiyon: 3 Argininosuksinat sentezi:
 Reaksiyon: 4 Argininosüksinatın arginin ve
fumarata parçalanışı
 Reaksiyon: 5 Arginin, ornitin ve üre’ye
parçalanır
Üre sentezinin düzenlenmesi
 Karbamil fosfat sentaz, azotu glutamattan
karbamil fosfat içine üre yapısına almak için
mitokondriyal glutamat dehidrogenaz ile birlikte
hareket eder.

Amonyağın ortadan kaldırılışı ve
mitokondrideki TCA enzimleri α- ketoglutarattan
glutamat oluşumunu kolaylaştırır. Bu etki, ATP
tarafından uyarılır. ATP, karbamil fosfat sentezi
için substrat teşkil etmesi yanında, glutamat
dehidrogenaz aktivitesini, amonyak oluşumu
yönünde çok gerekli olarak uyarır.
Üre döngüsünün metabolik
bozuklukları
 Üre sentezinin hız sınırlayıcı reaksiyonları:
Karbamil fosfat sentaz (reaksiyon 1)
Ornitin – transkarbamilaz (reaksiyon 2) ve
Arginaz (reaksiyon 5) tarafından katalizlenen
reaksiyonlardır.

Üre döngüsü, amonyağı toksik olmayan bir
bileşik olan üreye çevirdiğinden buradaki bütün
bozukluklar amonyak zehirlenmesine yol açar.
Engelleme metabolik 1. ve 2. reaksiyonlarda
olursa zehirlenme daha ağırdır. Çünkü
amonyağın karbona bir miktar kovalan
bağlanması, eğer sitrullin sentez edilirse zaten
meydana gelir.
Üre döngüsü basamaklarının hepsinde
ortak olan klinik semptomlar





Bebeklik çağında kusma
Yüksek proteinli yiyeceklerden kaçınma
Aralıklı (intermittan) ataksi
İrritabilite
Letarji ve mental retardasyonla
birliktedir.(kapsar)
Üre döngüsünün önemli metabolik
kalıtsal hastalıkları
 Hiperammonemi tip I

Hiperammonemi tip II
Sitrullinemi
 Problem, argininosuksinat sentaz enzimindedir.
 Çok ender görülmektedir.
 Resesif, kalıtsal bir hastalıktır.
 İdrarda, büyük miktarlarda sitrullin dışarı atılır.
 Hem plazma hem de santral sinir sisteminde
sitrullin düzeyleri yükselmiştir.
 Enzim, tam eksik olabileceği gibi bazı hastalarda
daha az şiddetli modifikasyonlar görülür.
 Arginin ile beslenme, bu hastalarda sitrullin
atılışını artırır.
 Benzoat ile beslenme, amonyum azotunu glisin
yolu ile hippurata çevirir.
 Argininosuksinik asidüri

Sorun, argininosuksinaz enzimindedir.
 Resesif olarak kalıtılan nadir bir hastalıktır.
 Kanda BOS’da ve idrarda, yüksek
Argininosuksinik asit düzeyleri ile tipiktir.
 2 yaşında açıkça belli olur. erken yaşta ölümle
sonuçlanır. Bu hastaların fibroblastlarında
argininosuksinaz enzimi bulunmaz.
 Argininosuksinaz ın eritrosit düzeylerinin
ölçülmesi ile tanı konur.
( +amino asit kromatografisi) •
¨ (kordon kanında
tanı)
 Amniyosentez aracılığı ile tanı koymakta
mümkündür.
 Arginin ve benzoat ile beslenme, azot
artıklarının atılmasını artırır.
 Enolleşmiş sitrullin, Mg+2ve ATP yardımıyla,
aspartik asitle Argininosuksinik asidi oluşturur.
Argininosuksinaz sentaz olayı katalizler. Oluşan
bileşik de argininosuksinaz etkisiyle koparak,
arginin ve fumarik aside parçalanır.
 Argininden üre ayrılışı meydana gelir. Arginaz,
Co+ ve Mn+2 varlığında etkindir. (Hidroliz)
Arginini üre ve ornitine yıkar. Ornitin,
karaciğerde tekrar üre döngüsü temel maddesi
görevini sürdürür. Üre ise kana verilir.
 Kanda sıklıkla %15–35 mg oranında bulunur.
Fazlası idrarla atılır.
Ürenin vücuttan atılımı
Amino asit yıkımıyla ortaya çıkan
N-türevlerinin sonu
 Amino asitlerin spesifik yıkım yollarında amino
asitlerin karbonları;
 ya CO2 ye çevrilir
 ya da ana metabolik yolda ara ürün olarak
ortaya çıkar; ya asimile edilir, ya da CO2 ye
okside edilir.
 Tatlı su ve denizlerde yaşayan bazı hayvan
türlerinde örneğin protozoa, nematod ve hatta
omurgalı balıklarla su amfibiaları ve amfibiyan
larvalarında amonyak, son ürün olarak görülen
en büyük azotlu maddedir.
 Böyle hayvanlar, ammonotelik olarak tanımlanır.
Gerçi basit difüzyonla NH3’ün kalmasının
(birikiminin) güç olduğu birçok hayvanda üre
oluşumu söz konusudur.
 Detoksifiye edilmiş amonyağın bir başka formu,
azotun ürik asit halinde atılımıdır. (urikotelik
canlı) Ürik asit, kuşlarda ve kara
sürüngenlerinde azot ekstresyonunun üstün
(predominant) şeklidir. Kaplumbağalar üre
ekstrete ederler, timsahlar, dehidrate etmeksizin
amonyak ekstrete ederler. Ama sonuç olarak her
ikisi de ürik asit ıtrah ederler. Ürik asit formu,
amino asit katabolizmasının, purin
biyosentezinin de novo yolunda antijenlerin ve
NH3 önemli bir elemanıdır.
Hayvan karaciğerinde üre
oluşumu: Krebs Döngüsü
 Hayvan karaciğerinde üre oluşumu, ornitinin
arginine dönüşümünü içeren bir tepkimeler
zinciridir. Üre, argininden arginaz enzimi aracılığı
ile oluşurken ornitin de yeniden elde edilir.
Ornitinden arginin oluşumuna giden reaksiyon
basamakları glutamattan de novo karbamil (P)
oluşum şeklini andırır.
 Ancak karbamil fosfat oluşum şekli farklıdır.
Glutamin kullanılacağına plant ve bakterilerde
bulunan bir enzim kullanımıyla karaciğerde
pirimidinler sentez edilir
Biyolojik aminler













R.CH(NH2)COOH •
¨ R.CH2NH2 + CO2
Amino asitler
Serin
Sistein
P-oksifenil serin
5-oksi triptofan
Histidin
Glutamik asit
bütür ürik asit
Aspartik asit
Tirozin
Arginin
10-Lizin
11- Ornitin
Aminler
Kolamin
Taurin
Noradrenalin
Seretonin
Histamin
gamma-amino
β-alanin
Tiramin
Agmatin
Kadaverin
Putressin
Amino asitlerin biyosentezi
 Piruvat Ailesi amino asitlerin biyosentezi
Bu grup içinde başlıca L-alanin, L-lösin, L-izolösin
ve L- valin bulunur.
 Alanin biyosentezi
 İzolösin ve valin sentezi
İzolösin (α-amino,β-metil-β-etil propiyonik asit).
Valin (α-amino- izovalerik asit).
Lösin (α-amino β-metil-izovalerik asit).
Alanin biyosentezi
Aromatik amino asitlerin
biyosentezi
 Bu grupta yer alan fenilalanin, tirozin ve
triptofan, hep benzen halkasının yapısını
(yapımını) esas alan yollarla sentezlenir.
Bu yol, sık olarak shkimate yolu olarak
anılır. Ve aromatik çekirdeğin ya da vit.
E,K, folik asit, ubikinon ve prostaglandin
gibi aromatik maddelerin öncüllerinin
yapısı için de gereklidir. Dallanma
noktalarında, hepsinde chorismate
denilen prearomatik siklohegzidien
nükleus yer alır.
İNSANLARDA AMİNO ASİD
METABOLİZMASININ DOĞUŞTAN
HASTALIKLARI












1-Arginin ve üre döngüsü
2-Glisin
3-Histidin
4- izolösin,Lösin ve Valin
5- izolösin, Metionin,Treonin ve Valin
6-Lösin
7-Lizin
8-Metionin
9-Fenilalanin
10-Prolin
11-Tirozin
12-Glutatyon ve Gamaglutamil döngüsü