deaminacija, dekarboksilacija, transaminacija

1. METABOLIZAM AMINOKISELINA
DEAMINACIJA
DEKARBOKSILACIJA
TRANSAMINACIJA
KLARA KAKUČKA, prof. hemije
MAČVANSKA SREDNJA ŠKOLA

2. PROTEINI
• U ishrani životinja, proteini zauzimaju veoma
značajno mesto.
• Proteolitičkom razgradnjom hranom unetih
složenih peptidnih i proteinskih struktura
nastaju aminokiseline, koje nakon resorpcije u
probavnom traktu, služe za izgradnju mnogih,
organizmu neophodnih strukturnih proteina,
kao i nekih drugih biološki važnih molekula,
kao što su enzimi, hormoni itd

3. Nastajanja slobodnih aminokiselina
• Drugi proces nastajanja slobodnih
aminokiselina odvija se kroz razgradnju tkivnih
proteina unutar organizma životinja.
• Aminokiseline nastale na ovaj način takodje
imaju ulogu gradivnih jedinica i učestvuju u
biosintezi organizmu potrebnih proteina.
• U organizmu su praktično prisutna dva
dimanički uravnotežena procesa: proces
katabolizma i proces anabolizma.

4. Razgradnja proteina
• Razgradnja proteina vrši se uz katalitičko
delovanje enzima proteaza , koje se, prema
mestu nalaženja u organizmu životinja, dele
na:
• - proteaze probavnog trakta,
• - ekstracelularne proteaze (nalaze se u krvi i
ekstracelularnim tečnostima) i
• - intracelularne proteaze (većinom se nalaze u
lisozomima).

5. Proteaze
• Prema mestu aktivnog napada na
polipeptidnom lancu proteaze se dele na:
• - endopeptidaze (cepaju proteine na tačno
odredjenim mestima u sredini lanca) i
• - egzopeptidaze (cepaju proteinske lance od
kraja i to kao kar boksipep tidaze (deluju na
karboksilni kraj) i aminopeptidaze (deluje na
N-terminalni deo lanca).

6. Proteaze
• Za razliku od mnogih drugih enzima, proteaze
nisu strogo supstrat specifične i ne deluju
specifično na odredjene proteine, već su
usmerene na odredjene veze i strukturne
karakteristike polipeptidnog lanca.
• Tako na primer proteaze pepsin) i tripsin
katalitički deluju na sve proteine, što je izuzetno
značajno u procesima varenja, jer njihovim
delovanjem dolazi do denaturacije proteina, koji
se lakše hidrolizuju do aminokiselinskih jedinica.

9. Proteolitički enzimi
• Peptidaze
• • Endopeptidaze i egzopeptidaze
• • Endopeptidaze ili proteaze
• – Serin proteaze
• – Cistein proteaze
• – Aspartat proteaze
• – Metalo-proteaze
• • Egzopeptidaze
• – Karboksipeptidaze
• – Aminopeptidaze
• – Dipeptidaze

10. Uloga proteolitičkih enzima u varenju
proteina
• Varenje u želucu
• Pepsin
• Varenje u duodenumu
• Tripsin
• Himotripsin
• Elastaza
• Karboksipeptidaze A i B
• Varenje u tankom crevu
• Endopeptidaze
• Aminopeptidaze
• Dipeptidaze
Himotripsin
Elastaza
Tripsin

11. Varenje u želucu: Pepsini
• Enzim: Pepsin A (karboksil-proteaza)
• • Proenzim: Pepsinogen A
• • Aktivatori:
• – Autoaktivacija (pepsinogen, pH < 5)
• – Autokataliza (pepsin)
• • Specifičnost (R): R1 R2
• – Phe CO NHCHCO NHCHCO
• – Tyr

12. Varenje u tankom crevu: Pankreasni enzimi
• Enzim: Tripsin (serin-proteaza)
• • Proenzim: Tripsinogen
• • Aktivatori:
• – Enteropeptidaza
• – Tripsin
• Specifičnost (R):
• – Arg
• – Lys

13. Varenje u tankom crevu
• Enzim: Himotripsin (serin-proteaza)
• • Proenzim: Himotripsinogen
• • Aktivator:
• – Tripsin
• • Specifičnost (R):
• – Tyr, Trp, Phe, Met, Leu
• • Enzim: Elastaza (serin-proteaza)
• • Proenzim: Proelastaza
• • Aktivator:
• – Tripsin
• • Specifičnost (R):
• – Ala, Gly, Ser

14. Varenje u tankom crevu
• Enzim: Karboksipeptidaza A
• Proenzim:
• Prokarboksipeptidaza A
• Aktivator:
• – Tripsin
• Specifičnost (R):
• – Val, Leu, Ile, Ala
• Enzim: Karboksipeptidaza B
• Proenzim: Prokarboksipeptidaza B
• Aktivator:
• – Tripsin
• Specifičnost (R):
• – Arg, Lys

15. Varenje u tankom crevu
• Endopeptidaze
• – Endopeptidaza 24.11 (hidrofobne
aminokiseline)
• Aminopeptidaze
• – Aminopeptidaza A (kisele aminokiseline)
• – Aminopeptidaza N (neutralne aminokiseline)
• – Leucin-aminopeptidaza
• Dipeptidaze

16. Neaktivni prekursor- zimogen
• Veći broj proteolitičkih enzima probavnog trakta
nastaje u ćelijama želuca ili pankreasa i to prvo u
vidu neaktivnih prekursora zimogena .
• Zimogeni imaju duži proteinski lanac od enzima,
pa se tek proteolitičkim cepanjem tog lanca na
tačno odredjenom mestu stvara mogućnost
formiranja aktivnog enzimskog centra, odnosno
nastajanje aktivnih proteaza.
• Na ovaj način od pepsinogena nastaje pepsin , od
tripsinogena tripsin , od himotripsinogena
himotripsin itd.

17. Metabolički putevi AK
• Aminokiseline nastale proteolitičkom
razgradnjom proteinskih i peptidnih lanaca imaju
različite metaboličke puteve.
• Tako na primer aminokiseline učestvuju :
• - u izgradnji novih proteinskih struktura u tkivima
životinja ,
• - kao metabolički intermedijeri u biosintetskim
reakcijama , pri stvaranju razgradnih
aminokiselinskih medjuproizvoda , itd.

18. Metabolički putevi AK
• Ovako nastale jedinice učestvuju u biosintezi
ugljenih hidrata (glukoze i glikogena ako potiču iz
glukogenih aminokiselina) i masnih kiselina preko
aceto S - CoA i acetoacetil - S - CoA (ako potiču iz
ketogenih aminokiselina).
• Aminogrupa, odnosno amonijak izdvojen iz
aminokiselina, praktično se prevodi u oblik uree
(kod sisara), mokraćne kiseline, odnosno njenih
soli urata (kod ptica, gmizavca i vodozemaca) ili
glutaminsku i alaninsku formu, koje predstavljaju
transportni oblik amonijaka putem krvotoka.

19. Razgradnja aminokiselina
• Aminokiseline se u organizmu životinja uglavnom
razgrađuju reakcijama deaminacije i
dekarboksilacije, kao i procesom konačne
razgradnje tako nastalih medjuproizvoda, do CO2 i
H2O.
• Treći tip reakcija, koje su prisutne u pojedinim
fazama razgradnje aminokiselina, su reakcije
transaminacije.
• U toku odvijanja ovih reakcija dolazi do
prenošenja aminogrupe sa jedne aminokiseline
(npr. alanina) na ketokiselinu (npr. -ketoglutarat)
pri čemu nastaje druga aminokiselina (glutamat).

20. Deaminacija aminokiselina
• U reakcijama deaminacije azot, koji je vezan u
obliku -aminogrupe, se oslobađa u obliku
amonijaka.
• Imajući u vidu da je amonijak i u malim
koncentracijama veoma jak ćelijski otrov,
organizam ga posebnim metaboličkim
procesima prevodi u oblik koji se potom
jednostavno uklanja, pri čemu se na ovaj način
detoksikuje.

21. Deaminacija aminokiselina
• Oksidativna deaminacija - odvija se uz katalitičko
delovanje dehidrogenaza, koje najčešće sadrže kao
koenzimsku grupu FAD.
• Proces deaminacije počinje dehidrogenovanjem pri
čemu nastaje iminokiselina, koja u sledećoj reakcionoj
fazi daje -ketokiselinu i amonijak.
• Vodonik koji se izdvaja iz aminokiseline završava u
respiratornom lancu gde sa kiseonikom daje konačan
proizvod vodu.
• U mitohondrijama svih tkiva nalazi se enzim glutamat
dehidrogenaza (GDH), koja prenosi vodonik na NAD+
prema reakciji :
• Glutamat + NAD+ GDH α-ketoglutarat + NADH + NH4
+

22. Dekarboksilacija
• Drugi reakcioni put razgradnje aminokiselina predstavlja
dekarboksilacija pri kojoj uz izdvajanje ugljendioksida iz
aminokiseline nastaje primarni amin, čija se strukturna
formula izvodi iz formule dekarboksilovane aminokiseline.
• Ovako nastali amini nazivaju se biogeni amini i imaju izrazito
farmakološko delovanje, a učestvuju i kao značajni prekursori
hormona, koenzima i drugih biološki važnih molekula.
• Histamin koji nastaje dekarboksilacijom histidina, u prisustvu
enzima histidin dekarboksilaze pored ostalih efekata, utiče
stimulatorno na lučenje želudačnog soka

23. Transaminacija aminokiselina
• Transaminacija predstavlja reakcioni put u toku koga dolazi
do prenosa aminogrupe sa jedne aminokiseline na -
ketokiselinu pri čemu dolazi do nastajanja neesencijalne
aminokiseline.
• Samim tim ne dolazi do izdvajanja slobodnog amonijaka
Ovim procesom praktično se povećava količina
neesencijalnih aminokiselina u organizmu koje intenziviraju
biosintezu proteina.
• U procesu transaminacije glutamat predstavlja osnovnog
donora aminogrupe, dok se ketoglutarat pojavljuje kao
glavni akceptor amino grupe.
• Enzimi koji katalizuju reakcije transaminacije najčešće imaju
kao koenzimsku grupu piridoksalfosfat čija aldehidna grupa
ima veoma bitnu ulogu u procesu prenosa aminogrupe.

24. Transaminacija aminokiselina