amino acid metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให...

92
Amino Acid Metabolism .ดร.นลิน วงศ์ขัตติยะ [email protected]

Upload: others

Post on 13-Jan-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Amino Acid Metabolism

อ.ดร.นลน วงศขตตยะ

[email protected]

Page 2: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Proteins

Page 3: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 4: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 5: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 6: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 7: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 8: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 9: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 10: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 11: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 12: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Reactions in amino acid catabolism

1. Decarboxylation2. Deamination3. Transamination4. Stickland reaction

Page 13: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

1. Decarboxylation• เอา CO2 ออก ได amine• Aspartate• Glutamate• Lysine• Arginine• Tyrosine• Alanine• Cysteine• Tryptophan• Phenylalanine

Page 14: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

2. Deamination• เอาไนโตรเจนออก

• 2.1 Oxidative deamination– 2.1.1 Glutamate dehydrogenase– 2.1.2 Alanine dehydrogenase– 2.1.3 Amino acid oxidase

• 2.2 Non-oxidative deamination– 2.2.1 Aspartic acid deaminase (aspartase)– 2.2.2 Serine deaminase (serine dehydratase)– 2.2.3 Threonine deaminase (threonine dehydratase)– 2.2.4 Hydrogenase – 2.2.5 Cysteine desulfhedrase

Page 15: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

2.1 Oxidative deamination

• เปนปฏกรยาทมเอนไซม dehydrogenase และ amino acid oxidase เปนตวเรง

• ใหกรดอะมโนเปลยนเปน keto acid กบแอมโมเนย

Page 16: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

2.1.1 Glutamate dehydrogenaseแบคทเรยสวนใหญ เชน Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa,

Micrococcus aerogenase และ Clostridium sp. มเอนไซม glutamatedehydrogenase 2 ชนด

- ชนดแรกม NAD+ เปน coenzyme ทาหนาทเกยวของกบกระบวนการ catabolism ของ glutamate โดยเปนตวเรงให glutamate เปลยนเปน α-ketoglutarate กบแอมโมเนย โดย α-ketoglutarate เปน keto acid ทแบคทเรยสวนใหญนาไปใชในการสงเคราะหกรดอะมโนทตองการ

- ชนดทสองม NADP+ เปน coenzyme ทาหนาทเกยวของกบกระบวนการสงเคราะห glutamate ซงเปน intermediate ทสาคญในกระบวนการเมแทบอลสมของแบคทเรย

glutamate α-ketoglutarate ammonia

Page 17: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

2.1.2 Alanine dehydrogenaseแบคทเรยพวก aerobe รปทอนบางชนด เชน Bacillus subtilis, B. cereus และ

Mycobacterium tuberculosis มเอนไซม alanine dehydrogenase 2 ชนด- ชนดแรก เปนตวเรงให alanine เปลยนเปน pyruvate กบ ammonia - ชนดทสอง ม NAD+ เปน coenzyme ทาหนาทเกยวของกบกระบวนการ

สงเคราะห alanine ซงเปน Intermediate ทสาคญในกระบวนการ metabolism ของแบคทเรย

alanine pyruvate ammonia

Page 18: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

2.1.3 Amino acid oxidaseแบคทเรยบางชนด เชน Proteus vulgaris, Proteus morganii, E. coli,

Pseudomonas aeruginosa มเอนไซม amino acid oxidase หรอ oxidativedeaminase จบอยท cell membrane ทาหนาทเปนตวเรงใหออกซเจน oxidize กรดอะมโน โดยใช oxygen 1 อะตอม oxidize กรดอะมโน 1 โมเลกล

amino acid keto acid

ตวอยางของปฏกรยา เชน alanine oxidase เปนตวเรงใหออกซเจน oxidizealanine แลวได pyruvate กบ ammonia

alanine pyruvate

Page 19: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

2.2 Nonoxidative deaminationเปนปฏกรยาทมเอนไซม deaminase, hydrogenase และ desulfhydrase

เปนตวเรงใหกรดอะมโนเกดการเปลยนแปลง

2.2.1 Aspartic acid deaminase หรอ aspartaseแบคทเรยพวก aerobe, anaerobe และ facultative anaerobe บางชนดม

เอนไซม aspartase เปนตวเรงให aspartate เปลยนไปเปน fumarate กบ NH3โดยปฏกรยา deamination และ desaturation โดยไมม cofactor เขามาชวย

aspartate fumarate

Page 20: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

2.2.2 Serine deaminase หรอ serine dehydrataseแบคทเรยพวก aerobe, anaerobe และ facultative anaerobe บางชนดม

เอนไซมนเปนตวเรงให serine เปลยนเปน pyruvate กบแอมโมเนย โดยปฏกรยาdehydration และ deamination

2.2.3 Threonine deaminase หรอ threonine dehydrataseแบคทเรยพวก anaerobe และ facultative anaerobe บางชนดมเอนไซมนเปน

ตวเรงให threonine เปลยนเปน α-ketobutyrate กบแอมโมเนย โดยปฏกรยาdehydration และ deamination โดย α-ketobutyrate ทเกดขนเปน intermediate ทสาคญสาหรบการสงเคราะห isoleucine

serine imino acid pyruvate

threonine imino acid α-ketobutyrate

Page 21: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

2.2.4 Hydrogenaseแบคทเรยพวก anaerobe และ facultative anaerobe บางชนดมเอนไซมนเปน

ตวเรงใหกรดอะมโนเกดการเปลยนแปลงในสภาวะ anarobe โดยปฏกรยา reductivedeamination ซงม H2 ทาหนาทเปนตวใหไฮโดรเจน ผลของปฏกรยาไดกรดไขมนชนดอมตวกบแอมโมเนย เชน aspartate รบไฮโดรเจนจาก H2 แลวกลายเปน succinate กบแอมโมเนย

2.2.5 Cysteine desulfhedraseแบคทเรยพวก aerobe และ facultative anaerobe บางชนดมเอนไซมนเปน

ตวเรงให cysteine เปลยนไปเปน pyruvate, H2S และ แอมโมเนย โดยครงแรกมการขจด H2S

aspartate succinate

cystene imino acid pyruvate

Page 22: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

3. Transamination :แบคทเรยหลายชนดสามารถทาใหกรดอะมโนชนดตาง ๆ เกดปฏกรยาน ซง

เปนปฏกรยาทขนสงหมอะมโนจากกรดอะมโนชนดตาง ๆ ไปยง keto acid แลวทาใหไดกรดอะมโนชนดใหมกบ keto acid โดยมเอนไซม aminotransferaseหรอ transaminase เปนตวเรงและม pyridoxal phosphate เปน coenzyme

Keto acid ทแบคทเรยนยมนามาใชในการรบหมอะมโนชนดตาง ๆ ไดแกα-ketoglutarate กบ pyruvate หลงจากนนแบคทเรยทาให glutamate และ alanine ทเกดขนเปลยนแปลงโดยกระบวนการ metabolism ตอไป

alanine + α-ketoglutarate pyruvate + glutamate

aspartate + α-ketoglutarate oxaloacetate + glutamateglycine + α-ketoglutarate glyoxylate + glutamateleucine + α-ketoglutarate α-ketoisocaproate + glutamateleucine + pyruvate α-ketoisocaproate + alanineserine + pyruvate β-hydroxypyruvate + alanine

Page 23: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

4. Stickland reaction :แบคทเรยพวก Proteolytic clostridia บางชนด เชน Clostridium acetobutyricum, C.

botulinum, C. bifermentans, C. butyricum, C. histolyticum, C. sporogenes และ C. sticklandii สามารถทาใหกรดอะมโนเกดการเปลยนแปลงโดยปฏกรยาน

ปฏกรยานเกดขนเนองจากกรดอะมโน 2 ชนดเกด oxidation-reduction reaction โดยกรด อะมโนชนดหนงทาหนาทเปนตวให H หรอตวรดวซ และกรดอะมโนอกชนดหนงทาหนาทเปนตวรบ H หรอตวออกซไดส แลวทาใหเกดกรดไขมนโมเลกลสน ๆ keto acid และแอมโมเนย ตอมา keto acid ทเกดขนถกเปลยนแปลงตอไปเปนกรดไขมนโมเลกลสน ๆ กบ CO2

amino acid amino acid fatty acid keto acid

Page 24: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Mechanism of the Stickland reaction

กรดอะมโนซงทาหนาทเปนตวรดวซไดดเปนกรดอะมโนพวก aliphatic เชน alanine, leucine, isoleucine, valine, serine, threonine, cystine, methionine,Arginine, ornithine และ citrulline สวนกรดอะมโนททาหนาทเปนตวออกซไดสทดไดแก proline และ glycine

Page 25: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

สรป

1. กระบวนการ catabolism ของโปรตนเกดขนไดทงในสภาวะ aerobe และ anaerobe โดยจลนทรยทสามารถยอยโปรตนไดสงเคราะหเอนไซม proteinase ซงเปน exoenzyme ออกมายอย peptide bond ของโปรตนโมเลกลภายนอกเซลลใหมขนาดเลกลง ตอมาจงขนสงโมเลกลทมขนาดเลกนเขาสภายในเซลลโดยวธ active transport หลงจากนนทาใหโมเลกลขนาดเลกทขนสงเขามาเกดกระบวนการ catabolism ตอไปตรงสวน cytoplasm ของเซลล เพอใชเปนแหลงคารบอน ไนโตรเจน และพลงงาน

2. ปฏกรยาทเกยวของกบ catabolism ของกรดอะมโนซงเกดขนโดยจลนทรย ไดแก - Decarboxylation reaction- Deamination reaction - Transamination reaction- Stickland reaction

Page 26: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

1. Decarboxylation reaction เปนปฏกรยาทมเอนไซม decarboxylase เปนตวเรงใหขจด CO2 ออกจากกรดอะมโนแลวได amine

2. Deamination reaction เปนปฏกรยาทมเอนไซม dehydrogenase, deaminase, hydrogenase และ desulfhydrase เปนตวเรงใหขจดไนโตรเจนออกจากกรดอะมโนในรปของแอมโมเนย

3. Transamination reaction เปนปฏกรยาทมเอนไซม transferase หรอ transaminase เปนตวเรงใหเกดการขนสงหมอะมโนจากกรดอะมโนไปยง keto acid แลวทาใหได keto acid กบกรดอะมโนชนดใหม

4. Stickland reaction เปนปฏกรยาทเกดขนเนองจากกรดอะมโนทเหมาะสม 2 ชนด เกดปฏกรยา oxidation-reduction โดยกรดอะมโนชนดหนงทาหนาทเปนตวให H หรอตวรดวซ และกรดอะมโนอกชนดหนงทาหนาทเปนตวรบ H หรอตวออกซไดส ผลของปฏกรยาไดกรดไขมนโมเลกลสนๆ keto acid และแอมโมเนย ตอมา keto acid ทเกดขนถกเปลยนแปลงตอไปเปนกรดไขมนโมเลกลสนๆกบ CO2

Page 27: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

5. ในกระบวนการ catabolism ของกรดอะมโน จลนทรยขจดไนโตรเจนออกจากกรดอะมโนแลวทาใหโครงสรางทเหลอเปลยนแปลงไปเปน monocarboxylic acid หรอ dicarboxylic acid ซงเปน intermediate ของ EMP pathway, TCA cycle และ glyoxylate cycle หลงจากนนจงนา intermediate ทเกดขนไปใชเปน precursur สาหรบการสงเคราะหสารซงเปนสวนประกอบของเซลล หรอทาให intermediate ทเกดขนเปลยนแปลงไปตาม TCA cycle และ glyoxylate cycle ผลจากการเปลยนแปลงได ATP และ precursor สาหรบการสงเคราะหสารซงเปนสวนประกอบของเซลล

6. กระบวนการ catabolism ของกรดอะมโนแตละชนด เกดขนไดหลายวถและผลจากกระบวนการ catabolism ไดสารประกอบเคมหลายชนด ทงนขนกบชนดของแบคทเรย

7. สารประกอบเคมทไดจากกระบวนการ catabolism ของกรดอะมโนบางชนดทจาเปนตอการเจรญของจลนทรย ไดแก acetate, pyruvate, butyrate, valerate, formate, formamide, ornithine, indole, glyoxylate, acetyl coenzyme A, α-ketoglutarate, succinate, fumarate, malate, ammonia และ CO2

Page 28: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 29: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 30: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 31: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 32: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 33: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 34: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 35: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 36: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Why metabolism is important?Carnitine = lysine + methionine

Page 37: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Where u can find carnitine?

Page 38: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 39: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 40: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Amino acid anabolism

อ.ดร.นลน วงศขตตยะ

[email protected]

Page 41: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

An Overview of Amino Acid Synthesis

• จะเอาไนโตรเจนมาอยในรปทใชไดอยางไร

• ไนโตรเจนมอยมากมายในอากาศ (N2, N≡N )• ใครเปนผทาใหไนโตรเจนอยในรปทใชได

• C มากจาก glycolytic pathway, the pentose phosphate pathway, or TCA cycle

Page 42: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Anabolism of amino acid

กรดอะมโนทจลนทรยตองการเพอนามาใชในการสงเคราะหโปรตนม 20ชนดโดยอาจไดรบมาจากสภาวะแวดลอมทเจรญอย หรอสงเคราะหขนเองจากสารประกอบซงเปนแหลงไนโตรเจนและคารบอน

สารประกอบซงแบคทเรยใชเปนแหลงไนโตรเจนไดดคอ ammonia ดงนนใน การสงเคราะหกรดอะมโนจลนทรยจงทาใหสารประกอบอนนทรยและอนทรยทเปนแหลงไนโตรเจนเปลยนแปลงเพอใหไดแอมโมเนย

ในการสงเคราะหกรดอะมโน จลนทรยจะสงเคราะห glutamate, aspartate และ serine กอน หลงจากนนจงนากรดอะมโนทง 3 ชนดนไปใชเปนแหลง ไนโตรเจนสาหรบการสงเคราะหกรดอะมโนชนดอนตอไป ยกเวนการสงเคราะห tryptophane, phenylalanine, tyrosine และ histidine ทมวถในการสงเคราะหแบบเฉพาะ

Page 43: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

การสงเคราะหกรดอะมโน 6 กลม (family)Family Amino acid1. Glutamate หรอ α-ketoglutarate glutamate, glutamine, proline, arginine

2. Aspartate aspartate, asparagine, lysine, methionine, threonine,isoleucine

3. Serine-glycine serine, glycine, cysteine

4. Pyruvate alanine, valine, leucine

5. Aromatic amino acid phenylalanine, tyrosine, tryptophan

6. Histidine histidine

Page 44: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 45: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

1. Glutamate family

จลนทรยใช α-ketoglutarate เปนแหลงคารบอน โดยการรวมตวกบแอมโมเนย โดยมเอนไซม glutamate dehydrogenase เปนตวเรง และม NADP+ เปน coenzyme ผลลพธได glutamate จลนทรยนา glutamate ไปใชสงเคราะหglutamine, proline และ arginine

Page 46: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

การสงเคราะห glutamine เกดโดยจลนทรยทาให glutamate รวมตวกบแอมโมเนยโดยมเอนไซม glutamine synthetase เปนตวเรงและม ATP มารวมดวย

สวนการสงเคราะห proline นนglutamate จะถกรดวซโดย NADPH2

และม ATP รวมดวยทาให glutamate กลายเปน glutamate semialdehyde ซงเปลยนตอไปเปน pyrroline-5-carboxylate โดยไมมเอนไซมมาเกยวของ แลวถกรดวซโดย NADPH2 แลวกลายเปน proline

Page 47: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

การสงเคราะห arginine จาก glutamate นน จะมปฏกรยาเกดขนทงหมด 8ปฏกรยา

ในปฏกรยาท 5 Escherichia coli, Proteus mirabilis, Serratia marcescensและแบคทเรยทอาศยอยในลาไสบางชนด ทาให N-acetylornithine เปลยนแปลงโดยปฏกรยา hydrolysis แลวกลายเปน ornithine ในขณะท Pseudomonas fluorescens, Micrococcus glutamicus และแบคทเรยชนดอนๆ ทาใหเกดปฏกรยา transacetylation ระหวาง N-acetylornithine กบ glutamate แลวได ornithine หลงจากนน ornithine ไดรบหม carbamyl จาก carbamylphosphate แลวกลายเปน citrulline ซงตอมาถกเปลยนเปน arginine

พวกเชอราสงเคราะห arginine โดยการทาให glutamate กลายเปน glutamatesemialdehyde ตอมาจงรวมตวกบ glutamate อก 1 โมเลกลแลวได ornithine กบ α-ketoglutarate หลงจากนน ornithine ถกเปลยนแปลงไปเปน arginine โดยมวถเหมอนในแบคทเรย

สวน yeast มวถสงเคราะห arginine เหมอนในแบคทเรย

Page 48: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

การสงเคราะห arginine จาก glutamate

Page 49: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

2. Aspartate family กรดอะมโนทจดอยในแฟมลนไดแก aspartate, asparagine, lysine, methionine, threonine และ isoleucine ในการสงเคราะหกรดอะมโนดงกลาว จลนทรยใช oxaloacetate และ fumarate เปนแหลงคารบอนแลวสงเคราะห aspartate ได 2 วธ

วธแรก-oxaloacetate กลายเปน aspartate โดยปฏกรยา transamination โดย oxaloacetate รวมตวกบ glutamate แลวได aspartate กบ α-ketoglutarate

วธท 2- fumarate รวมตวกบ ammonia โดยมเอนไซม aspartase ทาหนาทเปนตวเรงแลวได aspartate หลงจากนนแบคทเรยนา aspartate ทเกดขนไปใชในการสงเคราะหกรดอะมโนตวอนๆตอไปในแฟมลน

Page 50: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

ในการสงเคราะห asparagine แบคทเรยทาให aspartate รวมตวกบแอมโมเนยโดยม ATP รวมดวยแลวได asparagine

สวนในการสงเคราะห lysine, methionine, threonine และ isoleucine แบคทเรยทาให aspartate เปลยนไปเปน aspartyl phosphate โดยมเอนไซม aspartokinase ทาหนาทเปนตวเรง ตอมาเอนไซม aspartate semialdehyde dehydrogenase ทาหนาทเปนตวเรงให aspartyl phosphate เปลยนไปเปน aspartate semialdehyde หลงจากนน aspartate semialdehyde ถกเปลยนไปเปน lysine, methionine, threonine และ isoleucine

การเปลยนแปลง aspartate ไปเปน aspartate semialdehyde

Page 51: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

แบคทเรย เชอรา และยสตมการสงเคราะหกรดอะมโนชนดตางๆใน aspartate family คลายคลงกน ยกเวนการสงเคราะห lysine แบคทเรยมการสงเคราะห Lysine ตางจากเชอราและยสตมาก คอแบคทเรยสงเคราะห lysine จาก aspartate ได dihydrodipiconilic acid ซงถกทาใหกลายเปน diaminopimelic acid ซงเปนสวนประกอบของผนง vegetative cell และ spore ดงรป

สวนเชอราและยสต สงเคราะห lysine จาก acetate กบ α-ketoglutarate ดวยการทาใหสารทง 2 ชนดรวมตวกนแลวได homocitrate ซงถกเปลยนตอไปจนได lysine

Page 52: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Serine-glycine family กรดอะมโนทจดอยในแฟมลนไดแก serine, glycine และ cysteine ในการสงเคราะหกรดอะมโนดงกลาว แบคทเรยใช 3-phosphoglycerate (3-PGA) เปนแหลงคารบอน ดวยการออกซไดส 3-phosphoglycerate ใหกลายเปน 3-phosphohydroxypyruvate ตอมาถกเปลยนแปลงโดยปฏกรยา transamination และตามดวยการสญเสย phosphate แลวกลายเปน serine หลงจากนนแบคทเรยนา serine ทเกดขนไปใชในการสงเคราะห glycine และ cysteine

Page 53: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

แบคทเรยสวนใหญสงเคราะห cysteine ตามวถดงทไดกลาวมาแลว แตมแบคทเรยบางชนดสงเคราะห cysteine โดยทาให serine รวมตวกบ H2S แลวกลายเปน cysteine ในปฏกรยาของ serine sulfhydrase แบคทเรยบางชนดสงเคราะห cysteine โดยทาให serine รวมตวกบ homocysteine แลวกลายเปน cystathionine ตอมาเปลยนไปเปน homoserine และ cysteine ดงรป

การสงเคราะห cysteine โดยแบคทเรยบางชนด

Page 54: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Pyruvate family กรดอะมโนทจดอยในแฟมลนไดแก alanine, valine และ leucine ในการสงเคราะหกรดอะมโนดงกลาว แบคทเรยใช pyruvate เปนแหลงคารบอน โดยการทาใหpyruvate กลายเปน alanine โดยปฏกรยา transamination

สวนการสงเคราะห valine และ leucine แบคทเรยทาให pyruvate เปลยนไปเปน active acetaldehyde หลงจากนน จงรวมตวกบ pyruvate อก 1 โมเลกลแลวกลายเปนα-acetolactic acid ซงเปลยนตอไปจนไดα-ketoisovalerate ตอมาจงถกเปลยนแปลงโดยปฏกรยา transamination แลวกลายเปน valine หรอรวมตวกบ acetyl CoA แลวเปลยนแปลงตอไปจนได leucine

Page 55: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Aromatic family กรดอะมโนซงจดอยในแฟมลน ไดแก phenylalanine, tyrosine และ tryptophan ในการสงเคราะหกรดอะมโนดงกลาว แบคทเรยใชphosphoenolpyruvate กบ erythrose-4-phosphate เปนแหลงคารบอน โดยการทาใหสารทง 2ชนดนรวมตวกนแลวเปลยนแปลงตอไปโดยปฏกรยาตางๆจนได chorismate หลงจากนน chorismate เปลยนแปลงไปเปน anthranilate ซงเปน precursor ในการสงเคราะห tryptophane หรอเปลยนไปเปน prephenate ซงเปน precursor ในการสงเคราะห tyrosine และ phenylalanine

Page 56: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Histidine ในการสงเคราะห histidine แบคทเรยใช 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate (PRPP)เปนแหลงคารบอนโดยทาปฏกรยากบ ATP แลวเปลยนแปลงตอไปโดยปฏกรยาตางๆจนได imidazole glycerol phosphate กบ aminoimidazole carboxamide ribonucleotide imidazole glycerol phosphate ถกเปลยนแปลงตอไปจนได histidine ในขณะท aminoimidazole carboxamide ribonucleotide ถกเปลยนแปลงตอไปจนได ATP

Page 57: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 58: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 59: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 60: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Compounds Formed from Serine and Glycine

Page 61: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 62: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 63: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 64: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 65: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 66: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 67: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 68: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Timing of amino acid-carbohydrate ingestion alters anabolic response of muscle to resistance exercise

• Kevin D. Tipton1,2, Blake B. Rasmussen1,2, Sharon L. Miller1,2, Steven E. Wolf1, Sharla K. Owens-Stovall1, Bart E. Petrini1, and Robert R. Wolfe1,2• 1 Department of Surgery, University of Texas Medical Branch, and 2 Metabolism Unit, Shriners Hospitals for Children, Galveston, Texas 77550

• Am J Physiol Endocrinol Metab 281: E197-E206, 2001; Vol. 281, Issue 2, E197-E206, August 2001

• The present study was designed to determine whether consumption of an oral essential amino acid-carbohydrate supplement (EAC) before exercise results in a greater anabolic response than supplementation after resistance exercise. Six healthy human subjects participated in two trials in random order, PRE (EAC consumed immediately before exercise), and POST (EAC consumed immediately after exercise). A primed, continuous infusion of L-[ring-2H5]phenylalanine, femoral arteriovenous catheterization, and muscle biopsies from the vastus lateralis were used to determine phenylalanine concentrations, enrichments, and net uptake across the leg. Blood and muscle phenylalanine concentrations were increased by ~130% after drink consumption in both trials. Amino acid delivery to the leg was increased during exercise and remained elevated for the 2 h after exercise in both trials. Delivery of amino acids (amino acid concentration times blood flow) was significantly greater in PRE than in POST during the exercise bout and in the 1st h after exercise (P < 0.05). Total net phenylalanine uptake across the leg was greater (P = 0.0002) during PRE (209 ± 42 mg) than during POST (81 ± 19). Phenylalanine disappearance rate, an indicator of muscle protein synthesis from blood amino acids, increased after EAC consumption in both trials. These results indicate that the response of net muscle protein synthesis to consumption of an EAC solution immediately before resistance exercise is greater than that when the solution is consumed after exercise, primarily because of an increase in muscle protein synthesis as a result of increased delivery of amino acids to the leg.

Page 69: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Glutathione

Page 70: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 71: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Glutathione

Page 72: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 73: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Glutathione

Page 74: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Glutathione

Page 75: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Glutathione

Page 76: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 77: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 78: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

d

8 ounces = 236 ml

Page 79: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 80: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 81: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 82: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Biosynthesis of Amino Acids

Half of the amino acids are derived from glycolytic intermediates, half from citric acid cycle intermediates.

Amino acids essential for humans are shaded red; nonessential amino acids are shaded blue.

aromatics

tiny side chains

http://www.docstoc.com/docs/511466/Anabolism-of-Nitrogen-Compounds

Page 83: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

Metabolism of nitrogen and amino acids

Page 84: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 85: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 86: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 87: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 88: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 89: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 90: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 91: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน
Page 92: Amino Acid Metabolism...catabolism ของ glutamate โดยเป นต วเร งให glutamate เปล ยนเป น α -ketoglutarate ก บแอมโมเน

ในปจจบน การยดผมกาลงเปนทนยมกนมากในประเทศไทย วนนผมจงขอเสนอเรองเกยวกบนายายดผม กอนอน...เรามาดกนกอนวาทาไมผมเราจงหยก/หยกไดอยางไร ซงมเหตผลอย 2 ขอดงนครบ

ขอแรก ผมหยกไดกเนองมาจากพนธะไฮโดรเจนทเกดขนระหวางโปรตน (ทเรยกวา เคราตน) ภายในเสนผม พนธะเหลานมความแขงแรงนอยและจะเพมมากขนเมอสมผสกบนา นคอเหตผลวาทาไมผมตรงสามารถหยก

ไดเมอโดนนา แชมพและครมปรบสภาพผม (conditioner) ทคณใชอยเปนประจาทชวยทาใหผมคณตรงได (อยางนอยกระยะเวลาหนง) โดยพวกมนจะรกษาความชนไมใหออกไปนอกเสนผม ผลตภณฑเหลาน

ไมไดทาปฏกรยาเคมกบผมคณแตอยางใด พวกมนแคเคลอบผมดวยนามนชนดตางๆ ททาใหผมคณไมดดซบนาเขามาไดนนเอง (เหนอยางนแลว เรามาใชนามนกาดหรอนามนพชชโลมผมกนเถอะครบ ฮาๆ ผมลอเลนนะ) นกคอสาเหตวาคณรสกวาผมคณออนนมและราบเรยบหลงการใช วธอนๆ ทใชเปลยนแปลงพนธะไฮโดรเจนนคอความรอน เครองยดผมไฟฟากใชหลกการนเชนกน แถบหนบบนเครองจะมลกษณะแบนเพอทาใหพนธะ

ไฮโดรเจนเรยงตวใหมตามแถบหนบทแบนหลงจากเยนตวลง ลกษณะเดยวกนนกเกดขนในเครองทาลอนผมไฟฟา แตเนองจากแกนใหความรอนเปนวงกลม ผมจะเปนลอนเมอเยนลง อยางไรกตาม ผลของความรอนจะทา

ใหผมคงรปอยเพยงชวคราวเทานน เนองจากพนธะไฮโดรเจนจะเรยงตวกลบสลกษณะเดมและผมกหยกเหมอนเดมในทสด การเรยงตวนเกดขนจากความชนในอากาศถกดดซมเขาไปในผมนนเอง การดดนาของผมนทาให

ผมขยายตวและทาใหโปรตน (ซงชอบอยในนา) มโครงสรางเหมอนดงทมนเคยเปนอกครง นคอเหตผลวาทาไมความชนทาใหผมเรากลบมาหยกอกครงหนงหลงจากยดผมแลว (ในคนผมหยก)

เหตผลหลกทผมหยกกเพราะเคราตนมกรดอะมโนชอ ครสเตอน (cysteine) เปนองคประกอบอยนนเอง ครสเตอนเหลานจะเชอมกนดวยพนธะไดซลไฟด (disulfide bond; มกามะถนสองอะตอมเชอมตอ

ระหวางครสเตอนนนแหละครบ) "ยงมพนธะไดซลไฟดมากเทาไหร ผมกยงหยกมากเทานน" ผมทกเสนมพนธะไดซลไฟดทงหมด แตรปรางของเสนผมจะเปนตวกาหนดทงจานวนและการเรยงตวของพนธะไดซลไฟด

เสนผมทมลกษณะกลมจะมพนธะไดซลไฟดนอยกวา และพนธะจะเรยงตวกนเปนแนวเทาๆ กนทาใหผมตรง ผมทมลกษณะแบนและมรปรางคลายวงรจะมจานวนพนธะไดซลไฟดมากกวา ซงจะเชอมตอกนไปดานใดดาน

หนงมากกวาทาใหผมหยกนนเอง ลกษณะรปรางของเสนผมจะขนอยกบแตละบคคล บางคนจะมรขมขนกลม บางคนอาจจะมรขมขนเปนวงร รขมขนกลมจะทาใหเสนผมมลกษณะกลม รขมขนรจะทาใหเสนผมมลกษณะ

เปนวงร อยางทบอกไปแลววาลกษณะของเสนผมเหลานขนอยกบตวบคคล ดงนน การเปลยนแปลงลกษณะผมแบบถาวรจะเกดขนไดยากไมวาผมจะตรงหรอหยกโดยการเปลยนแปลงของพนธะไดซลไฟด

พนธะไดซลไฟดทเชอมตอโมเลกลของครสเตอนไว

นายายดผมจะทาลายพนธะไดซลไฟดและจบพวกมนไวเพอไมใหพวกมนเปลยนกลบมาเหมอนเดม โดยปกต นายายดผมจะใชเบสเชน โซเดยมไฮดรอกไซด (sodium hydroxide) เพอทาลายและจบพนธะ

เหลาน ตวอยางทดของวธการนสามารถพบเหนไดในภาพยนตรเรอง Malcolm X ทแสดงโดยเดนเซล วอชงตน เดนเซลเกอบจะเผาผมเขาหมดหวเพอทาใหผมของเขาตรง แตโชคไมดนก โซเดยมไฮดรอกไซด

สามารถทาใหผวคณแสบรอนและทาใหผมคณเสยได นายายดผมทมฤทธออนกวาและปลอดภยมากกวายงคงใชปฏกรยาเดยวกนในการทาลายและจบพนธะไดซลไฟด ตวอยางเชน “Imina P&G No Lye Conditioning Crome Relaxer Base-Relaxer Kit” โดยบรษท Procter & Gamble จะมแคลเซยมไฮดรอกไซด (calcium hydroxide) 5% ซงถอวาเปนเบสทมความ

รนแรงปานกลาง ขณะท “MPDiol Glycol Alkaline Hair Relaxer” ของบรษท Lyondell ใสโซเดยมไฮดรอกไซด 5% ซงเปนเบสทมความรนแรงมาก

นาไมสงผลตอพนธะไดซลไฟด เมอคณสลายและจบพนธะเหลานไว (ในกรณนายายดผม) พวกมนจะไมเกดขนมาใหมอกครง การดดผม (perm) จะไปเพมจานวนพนธะไดซลไฟดโดยการใชกรดเพอปลอยพนธะ

ซลไฟดทถกจบเอาไวในผมตรง การดดผมนจะสามารถอยไดถาวร คณจะเหนวา สารเคมตวหนง (เบส) สามารถทาใหผมคณตรงได แตสารอกตวหนง (กรด) สามารถทาผมคณหยกได การใชสวนผสมของสารเคมเหลาน

อยางเหมาะสมจะทาใหคณทาผมในลกษณะใดกได ในทสดแลว การดดผมและการยดผมจะหมดฤทธไปไมใชเพราะพนธะเกดขนมาอกครง แตเปนเพราะผมของคณมการเตบโตแทนทผมทถกทาใหตรงหรอหยกนนเอง

อยางไรกด สารเคมเหลานมแนวโนมทจะทาใหผมคณเสยได ซงจะทาใหผมคณบางและหกในทสด ยงคณจดแตงผมคณมากเทาไร สขภาพผมของคณกจะเสยมากขนเทานนครบ

อยาลมดสวนผสมขางกลองสกนดกอนซอนะครบ เพอสขภาพผมและสขภาพกายของคณเอง