chuyển hóa acid amin

LỜI MỞ ĐẦU Acid amin là một hợp chất phức tạp có chứa cả hai nhóm chức amino -NH2 và cacboxyl -COOH,là đơn vị cấu tạo nên protein,rất cần thiết với cơ thể và tham dự vào nhiều quá trình

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN: HÓA SINH THỰC PHẨM 2

TP HCM, THÁNG 6 NĂM 2014

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN: HÓA SINH THỰC PHẨM 2

TIỂU LUẬN

CHUYỂN HÓA ACID AMIN TRONG CƠ

THỂ NGƯỜI.VAI TRÒ VÀ TÁC DỤNG

GVHD : Nguyễn Thị Mai Hương

LỚP : DHTP8B NHÓM TH : 14

1.NGÔ THỊ KIỀU ANH 12131761

2.NGUYỄN THỊ CHÚC HƯƠNG 12124001 3.TRẦN THỊ LIÊN 12125991

TP HCM, THÁNG 6 NĂM 2014

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

NGÔ THỊ KIỀU ANH Chương 1 Phần1 thoái hóa chung

.NGUYỄN THỊ CHÚC HƯƠNG Mở đầu, kết luận, chương2

TRẦN THỊ LIÊN Chương1 phần2 chuyển hóa riêng biệt

Chương 3,tổng hợp bài

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1:THOÁI HÓA ACID AMIN

1 Thoái hóa chung của acid amin ……….……… ……… 7

1.1 Quá trình thủy phân protein thành acid amin ……….……….7

1.2 Chuyẻn hóa của nhóm amin trong acid amin……… 7

1.3 Chuyển hóa của nhóm carboxyl……….…… 9

1.4 Chuyển hóa của khung carbon……….……… … 9

2 Chuyển hóa riêng biệt của các acid amin……… 10

2.1 Sự tạo thành glutamin và sự vận chuyển NH3 ……… 10

2.2 Chu trình ure (chu trình Ornithin của Krebs và Henseleit)……… 10

2.3 Chuyển hóa cua acid α cetonic……….11

2.4 Các con đương thoái hóa của acid amin dẫn dến chu trình krebs ………… 12

2.5 Chuyển hóa của một số nhóm acid amin thành các sản phẩm đặc biệt …… 12

2.5.1 Sự tổng hợp taurin ……… 12

2.5.2 Sự tổng hợp glutathione……… 13

2.5.3 Sự tạo thành cretinin……… 13

2.5.4 Chuyển hóa của phenylalanine và tyrosin ……….14

2.5.5 Tạo melanin………15

CHƯƠNG 2: SINH TỔNG HỢP ACID AMIN 1.Nguồn nitơ……….…… 16

2.Amino axit được tổng hợp FromMetabolites ……… 18

3.Sinh tổng hợp Aspartat,Glutamat,Alanine……… …18

4 Sinh tổng hợp asparagin ………20

5.Sinh tổng hợp Proline và Arginine ……… 21

6.Sinh tổng hợp Serine, Cysteine và Glycine ……….22

CHƯƠNG 3: VAI TRÒ VÀ TÁC DỤNG CHUYỂN HÓA ACID AMIN 1.Phân loại acid amin (AA)……….28

2.Vai trò của một số acid amin………28

KẾT LUẬN………30

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….31

LỜI MỞ ĐẦU

Acid amin là một hợp chất phức tạp có chứa cả hai nhóm chức amino (-NH2) và cacboxyl (-COOH),là đơn vị cấu tạo nên protein,rất cần thiết với cơ thể và tham dự vào nhiều quá trình chuyển hóa trong cơ thể:đổi mới các sợi cơ bắp,tổng hợp các chất dẫn truyề xung thần kinh…Mà chuyển hóa acid amin có vai trò quan trọng trong cơ thể người nó tổng hợp ra nhiều hợp chất trung gian cho các phản ứng trong cơ thể

CHƯƠNG I THOÁI HÓA ACID AMIN

1 Thoái hóa chung của acid amin

Các acid amin có thể có từ 2 nguồn(nội sinh và ngoại sinh), dù ở nguồn nào các acid amin chủ yếu cũng ở dạng liên kết trong mạch protein, chúng muốn đi vào thoái hóa phải được thủy phân protein thành các acid amin nhờ hệ thống enzyme tiêu hóa hoặc hệ thống phân hủy protein nội bào

1.1 Quá trình thủy phân protein thành acid amin

Quá trình thủy phân protein là quá trình tiêu hóa protein của thức ăn xảy ra trong ống tiêu hóa nhờ hệ enzym tiêu hóa

Thức ăn từ ngoài vào tới dạ dày sẽ kích thích tuyến dạ dày tiết ra hormone là gastrin, sau

đó nó quay lại kích thích tế bào rìa tiết ra HCL và tế bào chính tiết ra pepsinogen Pepsinogen là tiền enzyme đươch hoạt hóa thành dạng pepsin trong dich dạ dày Trong quá trình tự hoạt hóa thành dạng hoạt động có 42 acid amin đầu N tận của chuỗi polypeptid sẽ bị cắt rời ra Pepsin thủy phân liên kết peptid mà nhóm –NH- thuộc acid amin nhân thơm(Tyr, Phe, Trp), và chuỗi protein thức ăn dài bị thủy phân thành các peptid nhỏ

Trypsin và chymotrypsin thỷ phân những peptid nhỏ đã được thủy phân bởi pepsin ở dạ dày Trypsin tác động vào liên kết peptid mà nhóm –CO- thuộc acid amin kiềm, còn chymotrypsin tác động vào liên kết peptid mà nhóm –CO- thuộc acid amin nhân thơm Các peptid ngắn hơn nữa sẽ được thủy phân hoàn toàn ở ruột non nhờ các peptidase khác, carboxypeptidase tác động vào liên kết peptid đầu C tận ruột bài tiết ra enzyme aminopeptidase và dipeptidase Aminopeptidase tác động vào liên kết peptid đâu N tận và các dipeptidase thủy phân các dipeptide thành 2 acid amin Như vậy duois tác động của các enzyme tiêu hóa protid các protein của thức ăn đã bị thủy phân hoàn toàn thành các acid amin

Ở người các protein hình cầu có nguông gốc động vật được thủy phân hoàn toàn thành các acid amin, nhưng các protein hình sợi như keratin, collagen… thì chỉ được tiêu hoa một phần

1.2Chuyẻn hóa của nhóm amin trong acid amin

Acid amin chứa nhóm amin trong đó có nguyên tử nito Nito đứng hang thứ 4 sau C,H,O trong tế bào sống Trong cơ thể người, nguồn gốc nhóm NH4+ là do chuyển hóa nhóm amin của acid amin và các phân tử hữu cơ chứa nito Các acid amin chuyển hóa chủ yếu

ở gan, một số NH4

+ hình thành được sử dụng để tổng hợp các acid amin mới hoặc các hợp chất chứa nito khác, một số được chuyển hóa thành acid uric hoặc ure

Sự chuyển hóa các acid amin được thực hiên bằng cách khử amin, chuyển amin

Khử amin: giai đoạn đầu của chuyển hoá acid amin trong gan là sự khử amin, trong đó

nhóm NH2 tách ra khỏi phân tử acid amin dưới dạng NH3 Nếu nhóm NH2 của acid amin được tách ra trực tiếp để thành NH3 thì được gọi là khử amin trực tiếp Nếu nhóm NH2 dược tạo thành acid glutamic, sau đó glutamic khử amin oxy hóa thì gọi là khử amin gián tiếp

Trong cơ thể có 4 kiểu khử amin, đó là:

Khử amin thủy phân:

Khử amin khử:

Khử amin nội phân tử:

Khử amin oxy hóa :

Chuyển hoặc trao đổi amin :

R – CH - COOH

NH2

R – CO - COOH + NH3 Desaminase

(α ceto acid)

R – CH - COOH

NH2

R – CH=CH - COOH + NH3 Desaminase

(Acid béo không bão hòa)

Cơ chế của quá trình trao đổi amin được trình bày như sau :

Phần lớn các acid amin (ít nhất là 12, gồm Ala, Asp, Asn, Cys, Ile, Leu, Lys, Phe, Tyr, Try, Val) loại nhóm amin bằng cách trao đổi amin Cặp α-cetoacid-acid amin quan trọng nhất đối với phản ứng trao đổi amin của các acid amin là α-cetoglutarat-glutamat Phản ứng trao đổi có liên quan với sự tổng hợp các acid amin không cần thiết, sự thoái biến của phần lớn acid amin (trừ lysin và threonin)

1.3 Chuyển hóa của nhóm carboxyl

Phản ứng được xúc tác bởi các decarboxylase đặc hiệu cho mỗi acid amin, chứa CoE là pyridoxalphosphat (B6)

Nhiều amin tạo thành có tác dụng dược lý và sinh lý đặc biệt nên được gọi là các amin sinh học Chúng tham gia điều hòa chuyển hóa và chức năng của các cơ quan tổ chức.Ví dụ: Sự khử carboxyl của histidin, dưới tác dụng của histidin decarboxylase, sẽ tạo thành histamin Histamin có tác dụng giãn mạch, co cơ trơn và tăng tính thám thành mạch

Sự khử carboxyl của glutamat ở tổ chức thần kinh sẽ tạo thành α amino butyric acid (GABA)

1.4 Chuyển hóa của khung carbon

Sau khi mất nhóm amin khung carbon của acid amin sẽ chuyển thành sản phẩm trung gian như pyruvat, oxaloacetat, acetyl CoA, α cetoglutarat, succinyl CoA, acetoacetyl CoA

Các chất trung gian trên được trực tiếp chuyển hóa theo các con đường khác nhau hoặc đi vào chu trình acid citric và bi oxy hóa hoàn toàn, hoặc sử dụng để tổng hợp glucid, lipid,

H3C

CH2OPO32- Enz

CH2OPO32- Enz H3C

HO

N H2N - C - H

aminoacid II NH2 R1-CH-COOH

 -cetoacid II R1-CO-COOH Transaminase

2 Chuyển hóa riêng biệt của các acid amin

2.1 Sự tạo thành glutamin và sự vận chuyển NH 3

Amoniac được tạo thành ở các mô chủ yếu là quá trình khử amin oxy hóa ngoài ra còn là sản phảm cua quá trình thoái hóa của base N purin và pyrimidin Amoniac là chất độc đối với cơ thể vì vậy trước khi đào thải ra bên ngoài nó phải được chuyển thành chất không độc

- Ở người NH3 chuyển thành ure tại gan rồi được đào thải qua nước tiểu

2.2 Chu trình ure (chu trình Ornithin của Krebs và Henseleit)

2.3 Chuyển hóa cua acid α cetonic

Acid α cetonic là sản phẩm trao đổi amin hay khử amin oxy hóa của các acid amin , chúng có thể chuyển hóa theo các con đường :

 Tổng hợp trở lại thành acid amin tương ứng nhờ quá tình trao đổi acid amin với các acid amin khác hoặc kết hợp với NH3 :

 Tạo glucid : những acid α cetonic như pyruvate, oxaloacetate, α cetoglutarat có thể tạo thành glucose

 Một số Acid α cetonic bị khử carboxyl oxy hóa tạo thành acid carboxylic:

2.4 Các con đương thoái hóa của acid amin dẫn dến chu trình krebs

Một số acid amin sau tạo thành các Acid α cetonic , chúng có thể là sản phẩm chung gian trong chu trình krebs, hoặc các gốc acid amin sẽ chuyển hóa theo con dường riêng

để tạo thành sản phẩm chung gian chu trình krebs

2.5 Chuyển hóa của một số nhóm acid amin thành các sản phẩm đặc biệt

2.5.1 Sự tổng hợp taurin

Tại gan, taurin kết hợp với các acid amin mật tạo thành muối mật taurocholat , chất này

có tác dụng nhũ tương hóa lipit , tạo điều kiện cho lipase ống tiêu hóa thủy phân dễ dàng lipit

2.5.2 Sự tổng hợp glutathione

2.5.3 Sự tạo thành cretinin

Cretinin phosphate là dạng dự trữ năng lượng ở cơ , khi cơ cần năng lượng creatin

phosphat được dehydrat tạo creatinin và giải phóng năng lượng cho cơ sử dụng

2.5.4 Chuyển hóa của phenylalanine và tyrosin

2.5.5 Tạo melanin

Melanin là sắc tố của da,thiếu tyrosin hydroxylase thì thiếu melanin dẫn tới bệnh bạch tạng

Ngoài tyrosin còn là nguyên liệu để tổng hợp ra catecholanin (adrenalin và

noradrenalin), thyroid (hormone tuyến giáp)

CHƯƠNG 2: SINH TỎNG HỢP CÁC ACID AMIM

1.Nguồn nitơ

Để tổng hợp axit amin, một nguồn nitơ là cần thiết Inanimals glutamate và glutamine đóng vai trò then chốt Nhóm α-amino của hầu hết các axit amin đến từ transamination phản ứng chuyển nhóm amino từ glutamate đến chất nhận α-ketoacid Glutamate được tổng hợp từ amoniac và α-ketoglutarate do tác động của glutamate dehydrogenase Chúng tôi đã thảo luận enzyme này trong sự xuống cấp của các axit amin Nó xúc tác các phản ứng sau đây:

Phản ứng này xảy ra theo hai bước đầu tiên cơ sở Schiff được hình thành giữa amoniac

và xeton của aketoglutarate Cơ sở Schiff được giảm bằng cách chuyển hydride từ một trong hai NADH hoặc NADPH để tạo thành glutamate

Tầm quan trọng của việc chuyển giao hydride là nó thiết lập lập thể tại các α-carbon glutamate dehyrogenase liên kết α-ketoglutarate là một cách mà các hydride là chuyển giao cho khuôn mặt cụ thể để hình thành chỉ có L-đồng phân của glutamate

Một ion amoni thứ hai được đưa vào glutamate do hành động của glutamine synthetase

để tạo thành glutamine.Lúc này amin hoá được thúc đẩy bởi ATP

Quy định của glutamine synthetase đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sự trao đổi chất nitơ các bộ đôi năng động của glutamate dehydrogenase và glutamine synthetase được tìm thấy trong tất cả các sinh vật sống

2.Amino axit được tổng hợp FromMetabolites

Thực vật và vi khuẩn có thể tổng hợp tất cả 20 của các axit amin Trong trường hợp như con người chúng ta không thể tổng hợp 9 họ Chín axit amin phải đến từ ourdiets và được gọi là axit amin thiết yếu các axit amin thiết yếu là: Histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, Phenylalanine, Threonine, Tryptophan và Valine.11 axit amin khác được gọi là acid amin không thiết yếu chúng bao gồm: Alanine, Arginine, Asparagine, Aspartate, cystein, ngọt, Glutamine, Glycine,Proline, Serine, và Tyrosine.Các axit amin không thiết yếu được tổng hợp bằng con đường đơn giản Trong khi sinh tổng hợp của axit amin thiết yếu là khá phức tạp

Hiển thị ở trên là những tiền chất chuyển hóa chính của các axit amin Các axit amin là tiền cho các axít amin khác được hiển thị màu vàng Các axit amin nineessential được thể hiện dưới dạng in đậm các bộ xương carbon đến từ trung gian của đường phân, con đường pentose phosphate và citric chu trình acid Trên cơ

sở những điểm khởi đầu 20 axit amin có thể được nhóm thành 6 loại tùy thuộc vào tiền thân: oxaloacetate, PEP, α-ketoglutarate, pyruvate, 3-phosphoglycerate, ribose-5P

3.Sinh tổng hợp Aspartat,Glutamat,Alanine

Oxaloacetate, pyruvate và α-ketoglutarate là tất cả các α-ketoacids là chất nền cho transamination phản ứng mà chúng ta rất quen thuộc với bây giờ Asparatate aminotransferase chuyển một nhóm amin từ glutamine oxaloacetate để tạo thành aspartate và α-ketoglutarate Có một số transaminase mà sẽ chuyển giao một nhóm amin từ một acid amin như aspartate hoặc alanine và chuyển nó vào α-ketoglutarate

để tạo ngọt Alanine aminotransferase chuyển nhóm amin của glutamine pyruvate

để tạo thành alanin và α-ketoglutarate

Tất cả những phản ứng transamination được xúc tác bởi enzyme thatrequire pyridoxal phosphate như một đồng yếu tố Xem xét các cơ chế pyridoxal phosphate Các phản ứng enzyme bắt đầu với sự hình thành của aldimine bên ngoài giữa PLP

và nhà tài trợ nhóm amin di dời các hoạt động lysine dư lượng Nhóm amin được chuyển giao cho PLP để hình thành các phosphate pyridixoamine trung gian phát hành α-ketoacid còn lại của nhà tài trợ Phần thứ hai của các phản ứng ngược lại những người đầu tiên các nhóm amin chấp nhận là một α-ketoacid tạo thành một cơ

sở Schiff với PMP để tạo thành một ketimine trung gian các amin nhóm được chuyển giao cho người chấp nhận để tạo thành các axit amin

Bước quan trọng trong phản ứng transamination là proton của α-carbon của quinonoid intermiate Proton này quyết định lập thể tại các α-carbon Trong trường hợp của aspartate amino transferase (con postor transaminase) các đối xứng bàn tay của các axit amin được xác định bởi ràng buộc tương tác với các chất nền Đặc biệt,

sự tương tác của các dư lượng arginine bảo tồn (Arg-386) với nhóm carboxylate ofthe bề mặt Sự tương tác này định hướng chất nền để khi Lys-268 protonates các

carbon của trung quinonoid nó tạo ra một aldimine bên ngoài với L-cấu hình ở carbon

α-4 Sinh tổng hợp asparagin

Asparagin synthetase xúc tác sự hình thành của asparagin từ aspartate Bước đầu tiên là để kích hoạt các nhóm carboxylate của aspartate bởi phản ứng với ATP để tạo thành một aspartyladenylate trung gian

Các cacbonyl kích hoạt của aspartyl-adenylate trung gian bị tấn công bởi một tác nhân nucleophin amoniac để sản xuất asparagines Trong vi khuẩn amoniac là nguồn nitơ này phản ứng

Động vậtcó vú nguồn nitơ cho phản ứng này là bắt nguồn từ hydolysis glutamine vào glutamate Amoniac sản xuất trong phản ứng này là chuyển đến aspartyl adenylate trung gian từ asparagin

Ưu điểm của con đường này sử dụng glutamine như nguồn nitơ là ammonia được sản xuất bởi enzyme và chuyển trực tiếp đến các trung gian.Các tế bào không được tiếp xúc với amoniac là độc hại đối với động vật

5.Sinh tổng hợp Proline và Arginine

Proline và arginine đều có nguồn gốc từ glutamate Bước đầu tiên là hình thành glutamate γ-semialdehyde

Nhóm γ-carboxylate glutamate được kích hoạt bằng cách phosphoryl hóa với ATP

để từ một γ-glutamylphosphate trung gian Các anhydride hỗn hợp sau đó được

giảm với NADPH giải phóng phosphate và sản xuất glutamate γ-semialdehyde