Bài giảng Chuyển hóa Acid Amin

CHUYỂN HÓA ACID AMIN 
MỤC TIÊU: Trình bày được : 
Quá trình khử amin oxy hóa và trao đổi amin , liên quan giữa 2 quá trình 
Chu trình ure , liên quan giữa chu trình ure và acid citric 
Khái niệm về bệnh lý acid amin 
2 
1.1.Tiêu hóa protein 
3 
Tiêu hóa protein và hấp thu acid amin ở ruột 
1.2.Thoái hóa protein nội sinh 
4 
Ubiquitin (8.5 kDa) đánh dấu các protein (ở tế bào nhân thật) để thoái hóa 
Ubiquitin-Activating Enzyme ( E1 ) 
Ubiquitin-Conjugating Enzyme ( E2 ) 
Ubiquitin-Protein Ligase ( E3 ) 
Thoái hóa protein ở mô 
5 
Proteasome thoái hóa các protein gắn với ubiquitin 
6 
Khái quát về thoái hóa acid amin 
Protein nội bào 
Protein thức ăn 
Sinh tổng hợp aa , nucleotid và các amin sinh học 
Khung carbon 
Chu trình ure 
Chu trình acid citric 
Liên quan 2 chu trình 
7 
Số phận của nitơ ở các sinh vật khác nhau 
Động vật có xương sống trên cạn , cá mập bài xuất ure 
Phần lớn động vật có xương sống dưới nước bài xuất amoni 
Chim , bò sát bài xuất acid uric 
8 
2. Thoái hóa acid amin 
Bước đầu tiên -> loại Nitơ 
2.1.Trao đổi amin 
PLP 
10 
2.1. Trao đổi amin 
Loại Nitơ bởi aminotransferase 
Prosthetic group involved in amino transfer 
Trao đổi amin 
 - cetoglutarat + Ala Glu + Pyruvat 
 - cetoglutarat + Asp 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 ) 
ALT (GPT) 
AST (GOT) 
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 . 
NAD + NADH+H + 
H 2 O 
+ NH 3 
GLDH 
GLDH 
2.2.Khử amin oxy hóa 
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 - imin 
Thủy phân tự phát acid imin tạo acid - cetonic và NH 4 + 
 R-CH-COO - R-C-COO - R-CO-COO - + NH 4 + 
 NH 3 + NH + H 2 O 
FMN FMNH 2 
H 2 O 2 O 2 
1/2O 2 + H 2 O 
Catalase 
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 
	Acid amin - cetoglutarat 
Acid - cetonic Glutamat 
NH 4 + 
Transaminase 
GLDH 
Số phận của NH 4 + 
Glutamin vận chuyển NH 4 + từ các mô về gan và thận : Amoniac gắn với Glu tạo Gln nhờ Glutamin synthetase 
Glutamat 
- Glutamyl phosphat 
Glutamin 
Số phận của NH 4 + 
Glutamin theo máu tới gan,thận . 
Nhờ Glutaminase ở ty thể thủy phân thành glutamat và NH 4 + 
- Ở thận thủy phân Gln cung cấp amoniac , giúp đào thải H + điều hòa thăng bằng acid base. 
- Ở gan : NH 4 + biến đổi thành ure 
Alanin mang NH 4 + từ cơ tới gan 
Chu trình urê 
Carbamyl phosphat synthetase I xúc tác phản ứng tạo carbamyl phosphat từ bicarbonat và NH 4 + 
Bào tương 
Ty thể 
Chu trình urê 
Ornithin carbamyl transferase 
Ornithin 
Citrullin 
Chu trình urê 
Chu trình urê 
Phản ứng tổng quát của chu trình urê có thể viết : 
 NH 3 + HCO 3 - + Aspartat + 3 ATP  
	 Urê + Fumarat + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi 
Liên quan giữa chu trình ure và chu trình acid citric 
NH 4 + 
Điều hòa chu trình  urê 
Chủ yếu ở bước tổng hợp carbamyl phosphat 
Chuyển hoá của nhóm carboxyl 
R-CH-COO -  R-CH 2 -NH 2 + CO 2 
 NH2 
	 Một số aa 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 
Decarboxylase 
CO 2 
CO 2 
Glu 
GABA 
His 
Histamin 
Số phận của khung carbon của acid amin 
Trong số 20 aa 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 aa thoái hóa tạo pyruvat : Ala, Ser, Gly , Cys , Thr , Try. 
7 aa thoái hóa thành acetyl- CoA : Try, Lys , Ile , Phe , Tyr , Leu ,. 
4 aa thoái hóa thành succinyl CoA : Met, Thr , Ile , Val 
5 aa 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 
Số phận khung carbon của acid amin 
Số phận khung carbon của acid amin 
Aromatic amino acids need oxygenases + O 2 
3. Sinh tổng hợp acid amin 
Cơ thể người và động vật bậc cao chỉ tổng hợp được 10 aa hay 12 aa . 
Các acid amin cơ thể không tổng hợp được gọi là các aa 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 aa bán cần thiết . 
Tuy nhiên người và động vật cao cấp không thể tổng hợp NH 4 + từ N 2 , nitrit , nitrat . 
Các acid amin cần thiết ở người 
Cơ thể không thể tổng hợp được 
Đòi hỏi cung cấp từ thức ăn 
* cần thiết ở trẻ em 
Lysine 
 Methionine 
 Threonine 
 Phenylalanine 
 Tryptophan 
Arginine * 
 Histidine * 
 Isoleucine 
 Leucine 
 Valine 
Chu trình của nitơ 
3.1. Sự tạo thành NH 4 + 
Sự cố định nitơ ở visinh vật hay thực vật nhờ phức hợp nitrogenase 
N 2 + 10H + + 8e- + 16 ATP  
2 NH 4 + + 16ADP + 16 Pi + H2 
Major Ammonium ion carrier 
3.2. Sự vận chuyển NH 4 + vào các hợp chất sinh học : 
Amoniac đi vào acid amin qua Glutamat và Glutamin 
 Ammoniac đi vào Glutamat 
Amin hóa và khử  - 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 
Sinh tổng hợp Acid amin ở vi khuẩn và thực vật 
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 
Biopterin-H 4 
Biopterin-H 2 
O 2 
H 2 O 
CO 2 
Tyrosine 
Dihydroxyphenylalanine 
(L-DOPA) 
Dopamine 
Ascorbate 
Dehydroascorbate 
O 2 
H 2 O 
S- Adenosyl-Methionine 
S- Adenosyl-homocysteine 
Dopamine 
Norepinephrine 
Epinephrine 
Tổng hợp creatin 
AT: Amidinotransferase 
GAMT: Guanidinoacetat metyltransferase 
Tổng hợp glutathion 
COOH 
| 
(CH 2 ) 2 
| 
CHNH 2 
| 
COOH 
 CH 2 SH 
 | 
CONHCHCOOH 
| 
(CH 2 ) 2 
| 
CHNH 2 
| 
COOH 
 CH 2 SH 
 | 
CONHCHCO-NHCH 2 COOH 
| 
(CH 2 ) 2 
| 
CHNH 2 
| 
COOH 
 CH 2 SH 
 | 
H 2 NCHCOOH 
1 
2 
H 2 NCH 2 COOH 
1 : glutamate cysteine ligase ( - glutamyl-cysteine synthetase ) 
2 : glutathione synthetase 
cysteine 
glycine 
Glutamat 
- glutamyl-cysteinyl-glycin (GSH) 
Một số bệnh rối loạn chuyển hóa acid amin di truyền