Aminohapete N katabolismUurea tsükkel

22.09.2005

N sisaldavad metaboliididnukleiinhappedvalgud

Peamine lämmastiku eemaldamise meetod- uurea

Ammoonium on toksiline kõrges kontsentratsioonis

Põhiline uurea süntees toimub maksas

. Uurea süntees on olulineN ülejääkaminohapete kasutamine energiaallikana

Karbamiid ehk uurea-N katabolismi lõpprodukt imetajatel

NH4+

kusihape

H2N-C-NH2 urea

O

NH4+

O

O

HN

NH

NH

NH

O

Enamik maismaaloomi

Linnud ja roomajadKalad jt vees elavad selgroogsed

NH4+ või

kusihape on samuti

jääkproduktiks.

aminohappedC suunatakse TCA tsüklisse

Aminohape-(i) 2-ketohape-(i)

Aminohape-(ii)2-ketohape-(ii)

Oksaalatsetaat Püruvaat

2-ketoglutarate e.g. Glutamaat

transaminaasCOO-

CH2

+3HN-CH-COO-

CH2

COO-

CH2

O=C-COO-

CH2

COO-

+3HN-CH-COO-

CH2O=C-COO-

CH3

Aspartaat Alaniin

+3HN-CH-COO-

CH3

COO-

O=C-COO-

CH2

Glutamaadi dehüdrogenaas

NH4+ + NADH

NAD+

Aminohapete koosseisust kantakse lämmastik glutamaadi koosseisu transaminaside abil, kust järgnevalt eemaldatakse glutamaadi dehüdrogenaasi poolt. Transaminaaside tulemusel muutuvad

aminohapped ketohapeteks. Sellistes reaktsioonides osaleb kofaktorina PLP.

Transaminaasid

Kofaktor püridoksaal-

fosfaat

Ensüüm

Ensüüm

2-ketohape produkt

Ensüüm

Ensüüm

Reaktsioonist on näidatud ainult esimene pool. Protsess jätkub tagurpidi suunas, kasutades 2-ketohapet, mis konverteeritakse teiseks aminohappeks, lõpuks on esialgne püridoksaalfosfaat taastunud.

2-ketohape produkt

H C R

Aminohapete ratsemisatsiooni ja dekarboksüleerimise reaktsioone katalüüsivad samuti PLP seoselised

ensüümid

Schiffi alus

Schiffi alus

H2O

H2O

CH=O

CH3

CH2O- PHO

NH +

NH2

-O2C C R

H

CH

N

H C R

CH3

CH2O- PHO

NH

CH

CH3

CH2O- PHO

NH +

N

-O2C C R

H

CH3

CH2O- PHO

NH +

CH

N

H

NH2

H C R

H

H+

CO2

Amino hape

amiin

Aminohapete dekarboksüleerimisel tekivad neurotransmitteritena

funktsioneerivad amiinid

CO2-

CH2

CH2

CH2

NH3+

CO2-

CO2-

+H3N C H

CH2

CH2

Dihüdroksü-Phe (DOPA)

Glu 5-hüdroksü-Trp

dopamiin-aminobutüraat (GABA) serotoniin

CO2-

+H3N C H

CH2

HO NH

CH2

HO NH

CH2

NH3+

CO2

CO2-

+H3N C H

CH2

OHOH

CH2

CH2

OHOH

NH3+

CO2CO2

O=C-COO-

COO-

CH2

+3HN-CH-COO-

CH2

COO-

CH2

CH2

NH4+NAD+

NADH

+3HN-CH-COO-

CONH2

CH2

+3HN-CH-COO-

CH2

COO-

CH2

CH2

NH4+

Glutamiin Glutamaat

Glutaminaas

H2O

+3HN-CH-COO-

COO-

CH2

+3HN-CH-COO-

CH2

CONH2

Asparagiin Aspartaat

NH4+H2O

Asparaginaas

Lämmastiku eemaldamine aminohapete koosseisust

Glutamiin ja asparagiin hüdrolüüsitakse glutamaadiks ja aspartaadiks vastavalt glutaminaasi ja asparaginaasi poolt.

Glutamaat deamineeritakse otse ketoglutaraadiks ja ammooniumiks kasutades glutamaadi dehüdrogenaasi

Gln ja Glu koosseisu kuuluv lämmastik võib vabaneda maksarakkude mitokondrites

H2ONAD+

Glu

-keto happed

Raku valgud

Valk toidust

NADH + H+

-keto-glutarate

CO2-

+H3N C H

R

CO2-

CO2-

C=OCH2

CH2

CO2-

CO2-

+H3N C H

CH2

CH2

CO2-

C=O

Ramino happed

Gln lihastest jt kudedest

NH4+ Ammoonium on toksiline,

eriti närvikoe rakkudele ja organismid peavad sellest lahti saama

CONH2

CO2-

+H3N C H

CH2

CH2

Alaniini kasutatakse lämmastiku transportimiseks lihastest maksa

Ala

-keto- glutaraat

püruvaat

CO2-

C=O

CH3

Glu

NH4+

glükoos

CO2-

+H3N C H

CH3

uurea

maks

Ala-keto- glutaraat

Lihaste valk

püruvaat

CO2-

C=O

CH3

Glu

aminohapped

glükoos

CO2-

+H3N C H

CH3

lihased veri O

H2N-C-NH2

Glükoosi-alaniini tsükkel

Maks:Valkude biosünteesGlükoneogeneesKetogeneesUurea tsükkelHargnenud ahelaga AH ei kataboliseerita

Lihased:Lihasvalkude biosünteesHargnenud ahelaga aminohapete katabolismEnamus N eksporditakse Ala või Gln kujulAla maksa glükoneogeneesiksGln neerudesse

Neerud:Gln laguneb KG ja NH4

KG glükoneogeneesNH4 uurea tsükkel või väljut

Uurea tsükkel toimub maksas, kuhu suunatakse lämmastik aminohapete (eelkõige Ala ja Gln) kujul ning vaba ammooniumioonina

1. Karbamoüül-fosfaadi süntetaas

Ammoonium pärineb transaminaaside ja glutamaadi dehüdrogenaasi reaktsioonist

1. Karbamoüülfosfaadi süntaas I

2. Ornitiini transkarbamoülaas

3. Arginiinisuktsinaadi süntaas

4. Arginiinosuktsinaas

5. Arginaas

Uurea tsükkel

Aspartaat saadakse fumaraadist tekkinud oksaalatsetaadi transamineerimisest

2-ketoglutaraat

Glutamaat

2-ketoacid

aminohape

Uurea tsükkelAminohapete aminorühmad muudetakse karbamiidiks ehk uureaks

(NH2CONH2) maksas ja väljutatakse sellisel kujul neerude abil.

Reaktsioonid toimuvad nii tsütosoolis kui mitokondris

Kulub 3 (4 ekvivalenti) ATP molekuli

1 karbamiid 1 aminorühm tuleb vabast ammooniumist

CO saadakse karbonaadist (CO2).

1 NH3 tuleb aspartaadist (saadakse transaminatsiooniga oksaalatsetaadist)