Proteinmetabolism

Metabola sjukdomar- oftast ärftliga och är ofta ett defekt protein

- Fenylketoruri (PKU)- PKU provet som tas på nyfödda bebisar. Behövs fenylalaninfattig kost och är en livslång behandling. Annars kan få utvecklingsstörning och neurologiska symptom - CPT1 och CPT2 defekt- Kan ej transportera aktiverade fettsyror (Acyl-karnitin) till mitokondrien. De måste få få i sig sin energi från kolhydrater. Det är muskelnedbrytande. Kolhydratrik/ fettfattig kost är idag en livslång behandling

Transaminering

- Kan ske i de flesta vävnader - Aminogruppen från en aminosyra överförs till ett kolskelett och bildar en ny aminosyra plus att man får ett nytt kolskelett som vi då kan omsätta i metabolismen, antingen direkt som energi eller att det kan bli intermediär i CsC - Enzymet som katalyserar reaktionen är transaminas (vitamin B6 är viktigt för enzymets funktion=koenzym) Transaminaserna används för syntes av icke essentiella aminosyror. Viktigt att vi får i oss de essentiella aminosyrorna då vi saknar transaminaser för dessa, vi kan alltså inte flytta aminogrupper från de aminosyrorna. För att kunna utvinna energi måste vi kunna transaminera de icke essentiella aminosyrorna så att det bildas kolskelett som kan ge energi. Vad sker med kolskeletten som blir över efter transaminering? De tjocka pilarna på CsC figuren visar var kolskeletten kan gå in. För att kunna förbränna kolskeletten från AA krävs syre eftersom allt sker efter pyruvat

Aminosyrorna är viktiga i proteiner men också som:

- Kvävegivare. Allt kväve i kroppen härstammar från aminosyror. DNA, RNA innehåller kväve. NAD har också en kvävegrupp i sig. Dessutom är glutamin en del i purin/ pyrimidin strukturen som vi hittar i DNA och RNA - De måste också finnas för att vi ska kunna syntatisera vävnadsproteinerna, hormonerna och enzymerna. När vi ska tillverka insulin måste det finnas kväve att tas någonstans ifrån - Vi kan även behöva kolskelettet, R-kedjan, som kan byggas om till olika intermediärer i metabolismen för nedbrytningen av glukos, glykogen och fett. Alfa-ketoglutarat tex i CsC är ju ett kolskelett som vi hittar i en aminosyra. - Sen kan vi använda aminosyrorna som energi

Nedbrytning och transport av aminosyror i musklerna

- Vid långvarig svält eller fysisk ansträngning behöver vi använda aminosyror från musklerna till energi, mer exakt deras kolskelett. De som ger mest energi är de grenade aminosyrorna leucin, isoleucin och valin. Dessa innehåller också kväve så när kolskeletten ska användas som energikälla måste vi bli av med kvävegruppen och vi måste transportera kvävet från proteinnedbrytning till levern. - Endast levern kan omvandla NH3 från proteinnedbrytning i cellerna till ofarlig urea. Transporten av NH3 måste ske på ett ofarligt sätt från muskulatur till levern. Det bästa sättet är då att transportera den som en aminosyra - Kort kan man säga att vi tar en alfa-aminosyra som vi lägger på en pyruvat molekyl (som finns i muskeln) och vi bildar alanin. alfa-aminosyra --> alfa-ketosyra Laktat <--> Pyruvat (glukos) <--> Alanin Alaninet går via blodet till levern. I levern är processen oxidativ deaminering, borttagande av kväve. Så kolskelettet bildar åter pyruvat, pyruvat omvandlas till glukos via glukoneogenesen och glukos kan via blodet gå tillbaka till muskeln

Metabola rektioner som förändrar aminosyror

-Transaminering överför kvävegruppen från en kolkedja eller som vi kallar alfa-ketosyra till en annan. Sker i stort sett i kroppens alla celler, jätteviktig reaktion. Transaminas finns i hela kroppen -Deaminering då vi plockar bort aminogruppen helt och hållet. Den reaktionen utförs av deaminaser. Deaminaser finns endast i levern därför kan deaminering endast ska i levern -Dekarboxylering tar bort karboxylgruppen. !Att plocka bort karboxylgruppen gör inte så att vi kan använda kolskelettet till energi utan kvävegruppen måste bort, det är kravet för att vi ska kunna använda aminosyra som energi!

Omsättning av aminosyror

Aminosyrapoolen beskriver vi som ett diffust organ, lymfvätska, blod, cellens cytosol Det som händer är att vi äter, vi måste få i oss protein via kosten, som tas upp via tarmen, absorberas i första hand till blodet och inte till aminosyrapoolen. Vad händer då med det vi har i aminosyrapoolen? - Vi bildar icke essentiella aminosyror i kroppen - Kan bygga nya proteiner, tex antikroppar eftersom vårt immunförsvar blivit påverkat, vävnadsprotein, muskelfibrer. Samtidigt kanske vi har en sårskada och därmed trasiga celler. Då måste de trasiga brytas ned. Det vi kan ta tillvara på går tillbaka till aminosyrapoolen. - Behöver vi det som energi kan vi använda kolskelettet till ATP. Vissa kolskelett kan lagras, glukos tex till glykogen och glukos kan vi få ut av aminosyran alanin - Vi svettas ut en del - Vissa delar följer med urinet Allt detta pågår ständigt i kroppen, även vid vila!

Protein är ingen stor energikälla

Ca 10-15% av energibehovet (ATP) står protein för - I vissa tillfällen kan vi behöva mer proteiner. Tex barn och ungdomar som växer, fostret som växer i mammans kropp, ammande kvinnor behöver det dels för att producera mjölken men även mycket proteiner/ aminosyror går över via mjölken till barnet, om man är sjuk, långvarig eller tung fysisk aktivitet, när man inte får i sig den energi man behöver kommer protein att brytas ned - Sjukdom, sårläkning om vi har ett stort sår är det strukturproteinerna som ska bygga hud, om vi kativerar immunförsvaret så ökar behöver och immunförsvaret, antikroppar/ immunglobelinet består av aminosyran glutamin - Proteinmetabolismen som vi pratar om ska i huvudsak ta hand om katabola processer i syfta av energi

Biogena aminer i molekyler

De bigena aminerna behöver vi. Ibland ingår de i vissa molekyler som vi behöver. Tex tryptofan (aminosyra som finns i tex bananer). Dekarboxylerar vi tryptofan får vi Tryptamin. Tryptamin är en väldigt viktig beståndsdel i hormonerna Serotinin och Melatonin. Serotonin sägs vara ett lyckohormon. Melatonin är hormoner som gör att vi blir trötta. Finns naturligt i lax Dekarboxylering av ex tryptofan är viktigt för vår hälsa (sömn, lycka osv)

Proteinbrist

Det kan faktiskt vara så att vi äter för lite protein. Kan bero på: - Ensidig kost eller generellt lågt energiintag - Kwashiorkor/ undernäring. T.ex. uppsvullna magar som beror på proteinet albumin och vätska, intra- och extracellulärt - Kakexi, som vid en svår cancersjukdom eller hjärtsvikt. Trots att det finns tillräckligt med energi och proteinintag så kan inte kroppen tillgodose sig proteinerna och energin man får i sig. Drabbar främst musklerna

Transport av kväve i kroppen

Det kan ju också vara så att vi får ett överskott av kväve i våra muskler och vi kan behöva flytta proteiner, aminosyror, från en vävnad till en annan. Alla aminosyror kan inte transporteras i blodet eller till levern. 1. Vi transaminerar aminosyrorna i muskulaturen så att det bildas alanin och glutamin. Både alanin och glutamin är lätta att transportera i blodet. 2. Glutamin och alanin transporterar "överskottskvävet" via blod till lever. Glutamin kan transportera två kväve vilket är bra vid överskott och alanin transporterar en kväve från musklerna 3. När vi sen kommer till levern kan vi deaminera alanin och glutamin, använda kolskeletten för att bilda glukos. Då har vi inget behov för aminogruppen och vi vet också att fria ammoniumgrupper är giftiga för kroppen så de måste tas om hand om. Det omvandlas i levern till urea som är en ofarlig molekyl

Alkohol och biogena aminer

Dricker man alkohol och äter livsmedel som har naturligt höga halter av biogena aminer så kan man hämma deaminoxidaset. Då kan man få en ännu kraftigare reaktion på de biogena aminerna. Känsliga personer kan reagera med en allergiska reaktion pga låga nivåer av deaminoxidas. Dricker man alkohol kan den effekten stärkas. Har man tex svårt för räkor eller andra livsmedel som har höga halter av biogena aminer sedan innan ska man inte kombinera det med alkohol. Ex på andra livsmedel är makrill, inlagd sill, salami, tomat, avokado, choklad, jordgubbar, banan, ananas, valnötter. Vanliga symptom: Blodtrycksfall, hjärtklappning, huvudvärk, illamående. hetta och rodnad i ansiktet, astmaliknande besvär, nässelutslag. Antihistaminer kan lindra symptomen och bör ätas förbyggande för att lindra symptomen

Proteiner

Ett av våra makronäringsämnen och en av de vanligast molekylerna vi hittar i våra celler. De byggs upp av aminosyror, består av kol, väte och syra men innehåller även kväve. Proteiner delas in i: - Strukturella proteiner, tex. kollagen och keratin som finns i hår och naglar. Även bindväven i brosk och senor - Funktionella proteiner tex hormoner, enzymer. Insulin är ett peptidhormon. Amylas är ett enzym som bryter ned kolhydrater. - Proteinerna har en väldigt olika levnadslängd. De omsätts på 1-3 dagar, men det kan också ta veckor-år. Tex skelettet, ben- och senor har väldigt lång omsättningstid - Enskilda aminosyror som är viktiga för specifika funktioner. Tex tyrosin, är en grundsten i adrenalin och dopamin i molekylerna. Glutamin är viktig för syra-bas balansen i blodet, Leucin är en väldigt viktig aminosyra i muskelproteinsyntesen

Transaminaser

För att kunna bilda de aminosyror vi har behov av använder vi aminosyrapoolen, de icke essentiella aminosyrorna. Behovet kan vara beroende på vart vi är, vilket metabolt tillstånd, vad har vi ätit, var det längesen vi åt, växer vi, är vi sjuka, gravid etc. Vi kan flytta kvävegruppen från en befintlig aminosyra till ett kolskelett. Kolskelettet är intramediärer (från CsC) som redan finns tillgängliga i cellen. Men vi behöver något som flyttar aminogruppen och det är en grupp enzymer som vi kallar transaminaser. Alla transaminaser kräver ett derivat av vitamin B6, fungerar som koenzym och de är specifika för den aminosyran som ska transamineras. När vi flyttat aminogruppen så att vi får en ny aminosyra blir det kvar ett kolskelett av den första aminosyran. Det här sker i stort sett i kroppens alla celler. Har man problem med levern får man ta ett blodprov där man tittar på nivåerna ALAT för om man har dåligt fungerande leverceller kommer de läcka ut ALAT till blodet och synas på blodprovet.

Glukogena och ketogena aminosyror

Glukogena: Aminosyra vars kolskelett kan omvandlas till glukos Ketogena: Aminosyra vars kolskelett kan omvandlas till ketonkroppar I det födda stadiet har vi mycket insulin och lite glukagon. Aminosyrorna som vi äter går främst till levern och aminosyrapoolen, levern slussar även ut dom i musklerna. Levern slussar även ut dom till proteinsyntas, de glykogena kan lagras som glukos och de ketogena kan lagras som fettsyror. Vi kan även lägga in dem som intermediärer i CsC. När vi har fasta/ svält har vi ingen nytillförsel av aminosyror. Då får vi aminosyror från muskler som bryts ned till levern, fettsyrorna bryts ned, levern bildar glukos och ketonkroppar för att bibehålla blodsockernivåerna. Dvs vi måste transaminera, alfa-aminosyror till alfa-ketosyror så att vi kan använda kolskelettet till energi. Vi använder oss av alfa-ketoglutarat i levern, den plockar upp aminosyran som vid oxidativ deaminering utsöndrar aminogruppen till ureacykeln.

Oxidativ deaminering av glutamat

När kroppen gör sig av med kvävegruppper. Aminosyrorna kommer till lever för deaminering och då sker först: Transaminering- alfa-ketoglutarat får aminogruppen så att glutamat bildas. Nästa steg, som är den oxidativa deamineringen: Plockas aminogruppern bort från glutamat och vi bildar urea och nytt alfa-ketoglutarat som igen kan plocka upp en ny kvävegrupp från den inkommande aminosyran

Urea-cykeln

När vi omvandlar aminogruppen från glutamat till urea. - Urea bildas i levern genom ett cykliskt förlopp - Två kvävegrupper bildar en urea Det kostar energi, 4 ATP för att bilda en urea molekyl. Därför kan man säga att använda proteiner som energitillskott istället för kolhydrater eller fett är inte det smartaste ur energi synpunkt eftersom det kostar 4 ATP att göra sig kvitt med 2 kvävegrupper. - Om vi har alanin som transporterat kväve till levern så återbildas det till pyruvat som kan bli glukos via glukoneogenesen. Aminostror kräver syre för att kunna ge energi men vi vet också att glukos utvinner ATP anaerobt, utan syre, genom bildandet av pyruvat. Har man inget syre tillgängligt så förlorar vi 4 ATP, och så drar vi det från 4 ATP från glykolysen. Alltså är det inte speciellt lönsamt. - Urea transporteras via blodet till njurarna där det utsöndras via urinen.

Aminosyror

Protein är aminosyror i långa kedjor= polypeptider Aminosyra= karboxylsyra med minst en aminogrupp (NH3). Aminogrupppen kan vi: Aminera- sätta dit Deaminera- ta bort Transaminera- flytta karboxylgruppen kan karboxyleras eller dekarboxyleras De icke essentiella aminosyrorna kan vi bilda själva i kroppen. Essentiella aminosyror måste vi få i oss via kosten. Vissa är essentiella när vi är små men sen lär vi oss att bilda dem själva, tex hispidin Kolskelettet benämns som R och är fäst vid alfa-kolet, därför kallas en okänd aminosyra för alfa-ketosyra + NH3 Det är kvävet som är kännetecknande för aminosyrorna. Allt kväve vi har i vår kropp kommer från aminosyror. Antingen att det ombildat från det vi har i kroppen eller att vi fått dom via kosten.

Dekarboxylering av aminorsyror

Sker normalt i tarmen av bla enzymet deaminoxidas. Tex så kan vi av aminosyran Histadin plocka bort karboxylgruppen och göra Histamin.

Glutamat +Pyruvat <--> Alfa-ketoglutarat och Alanin

Vi flyttar aminogruppen från glutamat till kolskelettet och vi får en aminosyra som heter alanin. Kvar har vi ett annat kolskelett, alfa-ketoglutarat. Så genom att flytta aminogruppen från glutamat till pyruvat så får vi alfa-ketoglutarat och alanin. Alanin är väldigt lik pyruvat men glutamin är väldigt lik alfa-ketoglutarat. Både alanin och glutamin kan efter deaminering bilda glukos via glukoneogenesen. För glutamin behövs transaminering för båda aminogrupperna. Har vi ett behov av socker som tex vid långvarig fasta kan vi bryta ned de här aminosyrorna för att få glukos. Pyruvat och alfa-ketoglutarat används vid glykoneogenesen.

Alanin och glutamin kan även transportera kväve via vävnader

Vi har aminosyrapoolen som är diffust och flytande i lymfan och blodet. Men ibland kan det vara så att vissa aminosyror finns i vissa vävnader men behovet är större i andra vävnader. Genom att transaminera så kan vi på samma sätt som vi fraktar pyruvat i form av alanin till levern, så kan vi via alanin och glutamin frakta tvärgrupper till organ som har behovet av kväve där och då. Tex glutamin med dubble kvävegrupper används i immuncellerna och då är det bra att vi kan flytta aminosyra tex ifrån muskel till lymfvävnad när vi ska bilda immunceller.

Transaminering av en alfa-aminosyra

Vi har en alfa-aminosyra som vi transaminerar så att vi får en alfa-ketosyra. Alfa-aminosyra --transaminering--> alfa-ketosyra Transamineringen kräver ett nytt kolskelett vilket är alfa-ketoglutarat. Alfa-ketoglutarat + en aminogrupp ger oss glutamat. Om vi då har ett enzym som heter glutamatdehydrogenas och lite vatten så kan vi plocka bort kvävegruppen från glutamat, dvs NAD+ är vårt koenzym, vi bildar NADH+ H+ som går till energimetabolismen och NH4+ (fri kvävegrupp) går in i ureacykeln. Anledningen till att vi att vi nvänder oss av glutamat och alfa-ketoglutarat cykeln vid oxidativ deaminering är för att den kan deamineras raskt (glutamat). Har vi stort energibehov är det viktigt att vi kan kvitta oss kvävet snabbt, att vi inte låser upp alaninet i blodet som kvävetransportör. Vi vill bilda glukos av alanin så att vi kan skicka tillbaka glukos till musklerna.

Biogena aminer

Vi har ju också en karboxylgrupp på våra aminosyror och den kan vi ju ta bort (dekarboxylerin) Biogena aminer har en biologisk effekt i kroppen - Finns naturligt i vissa livsmedel tex tomat, citrusfrukter, banan, bönor, avokado, hallon - Produkter som vi kan lägra, kött och fisk, kan innehålla höga nivåer av biogena aminer. Även mjölk - Kan även bildas vi mikroorganismer som jästsvampar och bakterier Förvarar man livsmedel felaktigt tex lagrar animaliska produkter för varmt kommer halten av biogena aminer att stiga ännu mer.

Aminosyra pool

Vi kan inte lagra ett överskott av proteiner, därför har vi i stort sett inga anabola processer. Vi kan bygga enskilda aminosyror men inte lagra det som vi kan lagra glukos i form av glykogen. Det finns ingen vävnad som aminosyror lagras i utan det kallas att vi har en aminosyra pool Aminosyrorna som finns fritt för att metaboliseras i aminosyrapoolen finns diffust i: - Blodet - Vävnadsvätskan/ lymfan - Inne i cellen. För oftast är det inne i cellen som vi bygger aminosyrorna. Aminosyrasyntes sker bla med transkription av mRNA och då är det viktigt att det finns byggstenar direkt inuti cellen. Eftersom vi inte kan lagra det här specifikt är det väldigt viktigt att ALLA aminosyror finns i aminosyrapoolen, för vi vet ju inte vad vi har för behov näst intill. Äter vi plötsligt en extremt kolhydratrik måltid måste vi vilda insulin eftersom insulin utsöndras när blodsockret stiger. Proteinsyntes måste kunna ske efter behov!

Glukos-alanin cykeln

Viktig cykliska process i glukoneogenesen Vi kan ju också av pyruvatet bilda alanin genom att plocka upp en kvävegrupp. Alanin jan vi via blodet transportera till levern. I levern har vi oxidativ deaminering, vi plockar bort kvävegruppen, bildar urea och kvar har vi kolskelettet som är pyruvat. Pyruvat kan gå in i glukoneogenesen och bilda lgukos som kan gå tillbaka till muskeln för energi. Detta är smartast att göra för att mjölksyra sänker pH i muskeln och har vi inte tillräckligt snabb transport av mjölksyra ut från cellen så kommer glykolysen att stanna av. Kan vi undvika en del mjölksyra ansamling genom att bilda alanin som har andra transportmekanismer till levern så kan vi bibehålla ett lägre pH i muskelcellen och därav kunna köra glykolysen längre, på bekostnad av aminosyror

Cori-cykeln

Viktig cykliska process i glukoneogenesen. Bildar glukos för att förse glukoskrävande vävnader med energi vid kolhydratsbrist, dvs svält eller diabetes (svält på cellnivå) Vi har en muskel med glukos. För varje pyruvat i glykolysen får vi ut 2 ATP och vi kan bilda mjölksyra. Mjölksyran kan vi skicka till levern, som laktat, som bildar pyruvat som via glukoneogenesen bildar glukos som kan gå tillbaka till muskeln

Vad händer med kolskelettet efter transaminering och deaminering?

Vissa aminosyror kan omvandlas till glukos, andra aminosyror kan inte alls omvandlas till glukos med den kan fortfarande bilda energi och deras kolskelett kan omvandlas till ketonkroppar.

Glutamin

Är den andra aminosyran, som kan bära två kvävegrupper, är den rikligast och mest mångsidiga aminosyran vi har. - Den ingår i DNA, RNA, (purin,pyrmidin) - Väldigt viktig för vårt immunsystem, imfocyter och makrofager använder glutamin som bränsle - Sårläkning, då behöver vi mycket glutamin. Ges ofta postoperativt i form av tillskott till patienter - Tillsammans med alanin är det den viktigaste transportören av kväve mellan vävnader, eftersom den kan transportera två kvävegrupper

Ureacykeln

Är en energikrävande process som kostar 4 ATP för att det ska bildas urea. Varje ureamolekyl innehåller två kvävegrupper