?????? Metabolism of Amino Acids

Document Sample
?????? Metabolism of Amino Acids Powered By Docstoc
					      第 七 章

   アミノ酸代謝
Metabolism of Amino Acids
         第一節

タンパク質の栄養作用
Nutritional Function of Protein
   一、タンパク質栄養の重要性
1. 細胞や組織の成長、更新と補充を維持
2. 多種の重要な生理的活動に関与する。
  触媒(酵素)、免疫(抗体)、運動(筋肉)、
 物質輸送(運搬体)、凝血(凝血系)など

3.酸化されてエネルギーを提供する。
  人体においては毎日総エネルギーの18%を
提供する。
二、タンパク質の需要量と
          栄養価値
1. 窒素出納(nitrogen balance)
    窒素の総摂取量と総窒素排泄量(糞、
尿、汗)の差を意味する。
    • 窒素平衡
    • 正の窒素出納
    • 負の窒素出納
窒素平衡:N摂取 = N排泄(正常成人)
正の窒素出納:N摂取 > N排泄(小児、妊娠婦人)
負の窒素出納: N摂取 < N排泄
        (飢餓、消耗性疾患の患者)

窒素出納の意義:
  生体内におけるタンパク質代謝の概況を反映
する。
2. 生理需要量
   成人では毎日,タンパク質の最低需要量
が30~50gである。わが国栄養学会の推薦によ
ると 成人では毎日,タンパク質の最低需要量
が80gである。
3. タンパク質の栄養価値
①必須アミノ酸 (essential amino acid)
  正常な成長或は健康な生命の維持に必
要であるが体内で合成されえないので,食物
から摂取しなければならないアミノ酸を指す。
ヒトでは8種がある。
 Val、Ile、Leu、Phe、Met、Trp、Lys、Thr
  残りの12種アミノ酸は非必須アミノ酸と呼
ばれ,他のアミノ酸から転換されうるか,ある
いは糖質,脂肪の中間代謝産物などから体
内で合成される。
②タンパク質栄養価値(nutrition value)
   必須アミノ酸の数量、種類によって決定
する。
  必須アミノ酸の一つが欠けていたり,ある
いは,乏しいタンパク質は窒素平衡を正常に
維持することができず,栄養学的には意義が
少ないことにある。また,必須アミノ酸は互い
にある一定のバランスがとれていないなけれ
ばならない。また,同時にすべてのアミノ酸が
そろって与えられなければならない。
③タンパク質の相補的作用
 混合食では一つのタンパク質中のアミノ酸
は他のタンパク質中にそれが豊富にあれば埋
め合わせられる。そのようにしてタンパク質の
質を高める。このような作用は食物タンパク質
の相補的作用といわれる。
              第二節

 タンパク質の腸内での腐敗
Digestion, Absorption and Putrefaction
             of Proteins
     タンパク質の加水分解酵素の作用

アミノペプチダーゼ                 カルボキシ
            エンドペプチダーゼ     ペプチダーゼ




                 ジペプチダーゼ


      アミノ酸 +


                   アミノ酸
   三、タンパク質の腸内での腐敗作用
•概念(putrefaction)

     消化されないタンパク質及び吸収されない
 アミノ酸は腸内細菌の作用で悪臭を放つ物質を
 産生する。
 •腐敗による産物には有害物質(多数)もあるし,
  生体に利用できる物質(少量の脂肪酸とビタ
  ミン)もある。
(一)アミン(amines)の生成
     プロテアーゼ          脱炭酸作用
タンパク質         アミノ酸           アミン

     ヒスチジン           ヒスタミン
   トリプトファン           トリプタミン
     チロシン            チラミン
        リシン          カダベリン
• 偽神経伝達物質 (false neurotransmitter)

    いくつかの物質の構造は神経伝達物質に
 よく類似して,正常な神経伝達を妨げる。

  CH2NH2       CH2NH2   CH2NH2       CH2NH2

  CH2      H   C   OH   CH2      H   C    OH




           フェニル         OH           OH
           エタノール
            アミン         チラミン     β-ヒドロキシ
                                  チラミン
(ニ) アンモニアの生成
               腸内細菌による
 吸収されないアミノ酸   還元性脱アミノ作用

                           アンモニア
                           (ammonia)
  腸管に拡散された
               ウレアーゼ
     尿素

              H+
        NH3         NH4+
              OH–
(三)他の有害物質の生成


    チロシン    フェノール

   スイテイン    硫化水素
  トリプトファン   インドール
            第三節

    アミノ酸の一般代謝
General Metabolism of Amino Acids
         一、概 述
•タンパク質の半減期(half-life)

  あるタンパク質の濃度が初期濃度の50%に
減少するのに要する時間であり,t1/2で表す。

•タンパク質転換(protein turnover)
 真核細胞にはタンパク質の分解経路が二
つある。
① リソソームにおける分解
 • ATP非依存性
 •細胞外タンパク質、膜結合タンパク質と寿
   命の長い細胞内タンパク質はカテプシン
   ( cathepsin) と 呼 ば れ る プ ロ テ ア ー ゼ に
   よって分解される。
② ユビキチン(ubiquitin)依存性分解
 • ATP依存性
 • 異常タンパク質及びその他の半減期の
   短いタンパク質は分解される。
ユビキチン

• 76個アミノ酸残基からなっている小さなタ
 ンパク質(8.5kD)
• すべての真核細胞に存在する。
• 一次構造は進化の過程で高度によく保存
 されている。
• 多くの細胞内タンパク質に結合してタンパ
 ク質を分解の標的にする。
• ユビキチンによるタンパク質の分解過程

 1. ユビキチン化(ubiquitination)

   ユビキチンは選択的に分解されるタンパ
 ク質に共用結合で結合し,活性化される。

 2. ユビキチン化されたタンパク質はプロテア
  ソーム(proteasome)によって分解される。
      O                                         O
ユビキ                   ATP     AMP+PPi
      C O- + HS-E1                        ユビキ
 チン                                        チン   C S E1

          O        HS-E2    HS-E1          O
  ユビキ                               ユビキ
   チン     C S E1                     チン    C S E2

        分解される
      O タンパク質  HS-E2    O
ユビキ                ユビキ C NH 分解される
 チン   C S E2
             E3      チン
                            タンパク質
 E1:ユビキチン活性化酵素
 E2:ユビキチン結合タンパク質                    ユビキチン化過程
 E3:ユビキチンタンク質リガーゼ
 生体内におけるタンパク質の分解は多く
の生理的、病理的調節に関与する。

例えば:   • 遺伝子発現
       • 細胞増殖
       • 炎症反応
       • 腫瘍の誘発
 (癌抑制因子であるp53の分解を促進する。)
 アミノ酸代謝プール(metabolic pool)
  食物タンパク質は消化、吸収されて,アミノ
酸の形で体内に入る。また,組織にあるタンパ
ク質はたえず分解して遊離アミノ酸となる。この
ようにして食物由来のアミノ酸(外因性アミノ酸)
と組織タンパク質由来のアミノ酸(内因性アミノ
酸)は混合して体内各所に分布し,代謝に関与
する。
   アミノ酸代謝の概況
                           尿素
                                 ケトン体
                       アンモニア
   食物
 タンパク質                   α-ケト酸   酸化、エネ
                                 ルギー提供
         分解   アミノ酸
  組織           代謝
タンパク質    合成   プール                 糖質

                代謝転換             アミン

体内で合成された
  アミノ酸    その他の含窒素化合物
(非必須アミノ酸) (プリン、ピリミジンなど)
 二、アミノ酸の脱アミノ作用
定義
 アミノ酸はアミノ基を離脱し,対応のα-ケト
酸を生成する過程を指す。

脱アミノ様式
      酸化的脱アミノ作用
      アミノ基転移作用
      連合的脱アミノ作用
      非酸化的脱アミノ作用
(一)アミノ基転移作用(transamination)

1. 定義
   ト ラ ン ス ア ミ ナ ー ゼ (transaminase) に
 よって,あるアミノ酸はα-アミノ基を離脱し,
 対応のα-ケト酸を生成するが,もう一つの
 α-ケト酸はアミノ基を受け取って対応のアミ
 ノ酸を生成する。
2. 反応式
           トランス
          アミナーゼ




•大部分のアミノ酸はアミノ基転移反応の基質とな
る。例外はリシンおよび環状イミノ酸のプロリンと
ヒドロキシプロリンなどである。

•反応は平衡定数がほぼ1で自由に可逆的である。
3. トランスアミナーゼ
  正常ヒトの各組織におけるGOTとGPTの活性
               (単位/グラム湿組織)

 組織   GOT      GPT     組織    GOT     GPT
 心臓   156000   7100    膵臓    28000   2000
 肝臓   142000   44000   脾臓    14000   1200
骨格筋   99000    4800    肺     10000   700
 腎臓   91000    19000   血清     20     16

•血清トランスアミラーゼの活性は臨床上,疾患の診断、
 予後の指標の一つである。
4. トランスアミナーゼの反応機構
 • トランスアミナーゼの補欠分子族はピリド
   キサルリン酸(PLP)である。

         ピリドキサル
アミノ酸      リン酸       グルタミン酸
        トランスアミナーゼ

α-ケト酸    ピリドキサミン    α-ケトグルタル酸
           リン酸
               ピリドキサル
                 リン酸




           シッフ塩基




                   ピリドキサミン
                     リン酸
シッフ塩基異性体
5. アミノ基転移作用の生理的意義

  アミノ基転移作用は体内の多くのアミノ酸
脱アミノの重要な様式ばかりでなく,非必須ア
ミノ酸を合成する重要な経路でもある。

 •アミノ基転移反応では遊離のアンモニアは生
  成されない。
 (二)L-グルタミン酸酸化的脱アミノ作用
NH2             NAD(P)H+H+ NH                    O
                                          H2 O
CH       COOH             C COOH                 C   COOH   +   NH3

(CH2)2    COOH NAD(P)+    (CH2)2   COOH          (CH2)2 COOH

L-グルタミン酸                                         α-ケトグルタル酸


                L-グルタミン酸脱水素酵素
L-グルタミン酸脱水素酵素:
• 哺乳類組織に広く分布する。
• NAD+ とNADP+のどちらをも補酵素として用
 いる。
• アロステリック阻害剤であるGTP、ATPおよ
 び活性化剤であるGDP、ADPによって調節
 を受ける。
(三)連合的脱アミノ作用

 1. 定義
  トランスアミナーゼとグルタミン酸脱水素酵
素の共同作用で,アミノ酸はα-アミノ基を離
脱し,α-ケト酸と遊離のアンモニアを生成する
過程を連合的脱アミノ作用という。
アミノ酸    α-ケトグルタル酸
                     NH3+NADH+H+
 トランス               L-グルタミン酸
アミナーゼ                脱水素酵素
α-ケト酸   グルタミン酸      H2O+NAD+

 連合的脱アミノ作用はアミノ酸脱アミノの主要
 な様式でもあるし,体内で非必須アミノ酸を合
 成する主要な様式でもある。
 主に肝臓、腎臓組織で行われる。
         プリンヌクレオチドサイクル(筋肉組織)
                            アデニロ
                            コハク酸
ア                           合成酵素                NH3
ミノ       α-KG       Asp
酸                                               アデニル
                                                酸デアミ
                                    イノシン酸
               ト                                ナーゼ
                                     (IMP)
     ト         ラ                                 H2O
     ラ         ン
     ン         ス
     ス         ア          アデニロ
     ア         ミ          コハク酸
     ミ         ナ
     ナ         1             アデニロ
     1         ゼ             コハク酸
     ゼ                                 アデニル酸
         Glu       OAA       リアーゼ
α-ケト酸                                   (AMP)
                             フマル酸

                   リンゴ酸
   三、α-ケト酸の代謝
(一)あらたにアミノ化されて非必須アミノ酸を
   生成する。
(二)糖質あるいは脂質に転換する。

(三)酸化されてエネルギーを提供する。
    アミノ酸炭素骨格は最終クエン酸回路
  を通じて完全に酸化されてCO2 とH2Oに
  なることがある。これと同時にエネル
  ギーを放出し生理活動に利用される。
 アミノ酸の終末産物として生成された最初の両
性中間体の種類に基づいて各アミノ酸を三つのグ
ループに分けられる。


  種    類                アミノ酸
糖源性アミノ酸      Gly Ser Val His Arg Ala Glu
             Gln Met Asp Asn Pro Cys

ケト源性アミノ酸     Leu Lys

糖源性およびケト Ile Phe Tyr Thr Trp
源性アミノ酸
    糖質        G或はGn                            TG              脂肪
ア        ホスホトリオース
ミ                                    グリセロール
                                      3-リン酸
                                                       脂肪酸
ノ              PEP
酸   Ala Cys
、              ピルビ
糖   Ser Thr     ン酸             アセチル          アセトアセチル
    Trp                                                           ケト
質                  Ile Leu      CoA            CoA
                                                                  ン体
と                    Trp
脂                                                   Leu Lys Tyr
肪                    OAA                 クエン酸
                                                    Trp Phe
代
謝   Asp Asn                    TAC
の                                              CO2
連                   フマル酸                     α-KG        Glu
係
         Phe Tyr             スクシニルCoA    CO2           Arg Gln
                                                       His Val
                       Ile Met Ser Thr Val
      第四節

アンモニアの代謝
Metabolism of Ammonia
アンモニア:

• 生体の正常な代謝産物で,毒性を持っている。

• 主に肝臓で尿素を生成し,解毒される。

• 正常な人では血中アンモニア濃度は60μmol/L

 を超えない。
  一、体内におけるアンモニアの由来

① アミノ酸の脱アミノ反応によって産生されるアンモ
 ニアは生体内におけるアンモニアの主要な起源
 である。 また アミン類の酸化によって産生され
 る。
                  アミン
                オキシダーゼ
      RCH2NH2            RCHO + NH3
② 腸から吸収されるアンモニア
    吸収されないアミノ酸は腸内細菌によって脱
    アミノ基されてアンモニアを生成する。

    尿素は腸内細菌尿素酵素によって加水分解
    されて,アンモニアを生成する。
                 H+
          NH3       NH4+
                OH-
③ 腎尿細管細胞により分泌されるアンモニア
          グルタミナーゼ
  グルタミン             グルタミン酸 + NH3
*アンモニアの行方
 ① 肝臓で尿素に変換する。(主な行方)
 ② 非必須アミノ酸及びその他の含窒素化
   合物の合成に用いられる。
 ③ グルタミンを合成する。
                 グルタミン合成酵素
  グルタミン酸 + NH3               グルタミン
             ATP        ADP+Pi

 ④ 腎尿細管細胞により分泌されたアンモニア
   は酸性条件の下でNH4+ として尿から排出
   される。
     二、アンモニアの輸送
1. アラニン-グルコースサイクル
           (alanine-glucose cycle)
•生理的意義
 ① 筋肉ではアンモニアは無毒のアラニンとして
   肝臓に輸送される。

 ② 肝臓は筋肉にグルコースを供給する。
 •反応過程
  筋肉           血液             肝臓
タンパク
 質             グ
       G              G       尿素
           嫌   ル
           気   コ          糖    尿素回路
アミノ酸       的              新
           解
               1          生   NH3
NH3        糖   ス
           途        ピルビン酸      Glu
           径
Glu            ア     アラニン      α-KG
       ピルビン    ラ
       酸       ニ
       Ala     ン
α-KG
                    アラニン-グルコースサイクル
2. グルタミンのアンモニアの輸送
•反応過程             グルタミン
           ATP             ADP+Pi
                  合成酵素
グルタミン酸 + NH3                  グルタミン
                 グルタミナーゼ

  脳、筋肉においてはグルタミンは合成され,
肝臓と腎臓に輸送されてアンモニアとグルタミ
ン酸に分解されてる。
•生理的意義
   グルタミンはアンモニアの解毒産物でもあり,
 アンモニアの貯蔵、輸送の形でもある。
      三、尿素の生成
(一)生成部
  主に肝細胞のミトコンドリアト細胞質ゾル

(二)生成過程
  尿 素 生 成 の 過 程 は Hans Krebs と Kurt
Henseleitによって提出され,オルニチンサイク
ル(orinithine cycle)と呼ばれ,又称尿素回路
(urea cycle)あるいはKrebs- Henseleitサイク
ルともいわれる。
1. カルバモイルリン酸の合成
• 反応はミドコンドリアで行われる。

     CO2 + NH3 + H2O + 2ATP

                    カルバモイルリン酸
                      合成酵素Ⅰ
               (N-アセチルグルタミン酸,Mg2+)
           O
      H2N C O ~ PO32-   + 2ADP + Pi
       カルバモイルリン酸
•反応はカルバモイル合成酵素Ⅰ(carbamoyl
 phosphate synthetaseⅠ, CPS-Ⅰ)によって触
 媒される。
• N-アセチルグルタミン酸は酵素の活性化剤で
ある。
• 反応では2分子ATPが消費される。
                            COOH

   N-アセチルグルタミン酸     CH3C-NH-CH
       (N-AGA)
                       O   (CH2)2
                            COOH
  2. シトルリンの合成
                                            NH2

                                            C     O
NH2                                          NH
                    NH2        オルニチントランス
(CH2)3                         カルバモイラーゼ     (CH2)3
               +    C     O
CH       NH2                                 CH       NH2
                    O ~PO32-        H3PO4
 COOH                                        COOH
オルニチン
鸟氨酸                カルバモイル                   瓜氨酸
                                            シトルリン
                     リン酸
•反応はオルニチントランスカルバモイラーゼ
(ornithine carbamoyl transferase,OCT) に
よって触媒される。OCTは常にCPS-Ⅰと複合
体を構成する。

• 反応はミトコンドリアで行われる。生成されたシト
ルリンは細胞質ゾルに入る。
  3. アルギニンの合成(細胞質ゾル)

NH2                                                           NH2        COOH
C     O                                                       C          C H
                                                                    N
                      COOH
 NH                              アルギニノコハク酸                    NH         CH2
           +    H2N   C     H      合成酵素
(CH2)3                                                                       COOH
                                      Mg2+                    (CH2)3
                      CH2
 CH       NH2                   ATP          H2O   AMP+PPi
                                                              CH       NH2
                      COOH
 COOH                                                         COOH
瓜氨酸              アスパラギン酸                                     アルギニノコハク酸
シトルリン
NH2                         NH2
          COOH

C     N   C H               C     NH
                                                 COOH
NH        CH2    アルギニノコハク
                  精氨酸代琥      NH
                                                  CH
                  酸リアーゼ
                  珀酸裂解酶
(CH2)3    COOH              (CH2)3         +      CH
CH NH2                       CH      NH2
                                               HOOC
COOH                         COOH


アルギニノコハク酸               アルギニン                  フマル酸
4. アルギニンの尿素ヘの分解




        アルギナーゼ




アルギニン            尿素   オルニチン
                                                    オ
  CO2 + NH3 + H2O
                                                    ル
  2ATP
           N-AGA                                    ニ
2ADP+Pi
     カルバモイルリン酸
                                糸粒体                 チ
                         Pi
                                                    ン
     オルニチン          シトルリン                           回
                                                    路
                                シトルリン
                        ATP                             アミノ酸
                                               α-ケトグル
                    AMP + PPi           アスパラ
                                        ギン酸      タル酸
オリニチン
                          アルギニノ
                                                 グルタ
                          コハオ酸 オキサロ酢酸
尿素                                               ミン酸 α-ケト酸
             アルギニン

                                フマル酸
細胞質ゾル                                   リンゴ酸
(三)まとめ
• 原料:2 分子アンモニア。一つは遊離のアン
     モニアに由来し,もう一つはアスパラ
     ギン酸に由来する。
• 過程:まずミトコンドリアで,後では細胞質
     ゾルで行われる。
• 消費されたエネルギー:
    3 分子ATP,4 個の高エネルギーリン
     酸結合。
(四)尿素生成の調節
             高タンパク質食   合成↑
1. 食物タンパク質
    による影響
             低タンパク質食   合成↓

2. CPS‐Ⅰによる調節:
    AGA、アルギニンは酵素の活性化剤であ
   る。
3. 尿素生成酵素系による調節:
正常成人の肝臓における尿素合成酵素系の活性
      酵   素         相対活性

 カルバモイルリン酸合成酵素       4.5

オルニチントランスカルバモイラーゼ   163.0

 アルギニノコハク酸合成酵素       1.0

 アルギニノコハク酸リアーゼ       3.3

     アルギナーゼ         149.0
(五)高アンモニア血症とアンモニア中毒
•血中アンモニア濃度の上昇を高アンモニア血
 症(hyperammonemia)と呼ぶ。これはひどい
 肝機能損傷、尿素合成酵素の遺伝的欠損に
 よく見られる。

•高アンモニア血症の時 引き起こされた脳機
 能 障 害 は ア ン モ ニ ア 中 毒 (ammonia
 poisoning)と呼ばれる。
 アンモニア中毒の可能の機構

        NH3            NH3
α-ケトグルタル酸     グルタミン酸         グルタミン




     脳内 α-ケトグルタル酸↓

                             エネルギーの
               TAC ↓         供給が不足
            第五節
    個々アミノ酸の代謝
Metabolism of Individual Amino Acids
      一、アミノ酸の脱炭酸作用
• 脱炭酸作用(decarboxylation)


      R
                デカルボキシラーゼ
  H   C   NH2
                            RCH2NH2   + CO2
      COOH        PLP

      アミノ酸                  アミン類
(一) γ-アミノ酪酸
    (γ-aminobutyric acid, GABA)

                L- グルタミン酸デ
                カルボキシラーゼ
    L-グルタミン酸                   GABA
                         CO2


• GABAは抑制性神経伝達物質で,中枢神経に
  抑制作用をもっている。
(二)タウリン(taurine)

  システイン     スルフェニルアラニン


      デカルボキラーゼ
                    タウリン

              CO2

•タウリンは抱合胆汁酸の構成成分である。
(三)ヒスタミン (histamine)
           デカルボキシラーゼ
   ヒスチジン               ヒスタミン
                  CO2


•ヒスタミンは強い血管拡張物質で,毛細血管
の透過性を増加させる。また 胃粘膜細胞
のペプシンと胃酸の分泌を促進する。
(四)5-ヒドロキシトリプタミン
   (5-hydroxytryptamine, 5-HT)
   (セロトニン,serotonine)
           ヒドロキシラーゼ
 トリプトファン              5-ヒトロキシトリプトファン
           デカルボキシラーゼ
                        5-HT
                  CO2

 • 5-HTは在脳内では神経伝達物質として,
   抑制性作用を発揮し,末梢組織では強い
   血管収縮作用をもっている。
(五)ポリアミン(polyamines)
        デカルボキ
         シラーゼ
オルニチン               プトレシン
                CO2
S-アデノシル                     脱炭酸された
メチオニン                       SAM
  (SAM )              CO2
                                           5′-メチルチオ
                                             アデノシン
 スペルミン (spermine)               スペルミジン
                                (spermidine)

  •ポリアミンは細胞成長と増殖を調節する重
   要な物質である。
  二、一炭素単位の代謝

•定義

 アミノ酸の分解代謝で産生された1炭
素を含んでいるグループは一炭素単位
(one carbon unit) または 一炭素グ
ループ(one carbon group)と呼ばれる。
•種類
 メチル基 (methyl)       -CH3

 メチレン基 (methylene)   -CH2-

 メテニル基 (methenyl)    -CH=
 ホルミル基 (formyl)      -CHO
 ホルムイミノ基             -CH=NH
 (formimino)
(一)一炭素単位とテトラヒドロ葉酸




FH4の生成

         FH2還元酵素           FH2還元酵素
    F                FH2             FH4
 NADPH+H+    NADP+    NADPH+H+   NADP+
• FH4は一炭素単位代謝の補酵素である。
(一炭素単位は通常FH4のN5、N10に結合し,
 運ばれる。)
 N5—CH3—FH4


 N5、N10—CH2—FH4

 N5、N10=CH—FH4

 N10—CHO—FH4

 N5—CH=NH—FH4
(二)一炭素単位とアミノ酸代謝
 •主にSer,Gly,His,Trpの分解代謝に由来
  する。
  セリン        N5, N10—CH2—FH4

  グリシン       N5, N10—CH2—FH4

  ヒスチジン       N5—CH=NH—FH4

  トリプトファン       N10—CHO—FH4
(三)一炭素単位の相互変換
 N10—CHO—FH4
         H+
         H2 O       NH3
 N5, N10=CH—FH4           N5—CH=NH—FH4
         NADPH+H+
         NADP+

 N5, N10—CH2—FH4
         NADH+H+
         NAD+
  N5—CH3—FH4
(四)一炭素単位の生理的作用

•プリン、ピリミジンの合成原料

• アミノ酸代謝と核酸代謝を連結する。
         三、含硫アミノ酸の代謝
            含硫アミノ酸

システイン         シスチン              メチオニン

 CH2SH      CH2   S   S CH2      S     CH3

 CHNH2      CHNH2       CHNH2    CH2

 COOH       COOH        COOH     CH2

                                 CHNH2

                                 COOH
(一)メチオニンの代謝
 1. メチオニンとメチル基転移作用


                アデノシルトラ
         アデニン   ンスフェラーゼ
    +
                                 アデニン
                  PPi+Pi




メチオニン   ATP                 S—アデノシル
                           メチオニン(SAM)
• SAMは体内のメチル基の直接な供与体
  と認められる。


      RH     RH—CH3         アデノシン

      メチル基転移酵素

      アデニン                アデニン




SAM                   S—アデノシル    ホモシステイン
                      ホモシステイン
 2. メチオニンサイクル(methionine cycle)
                           メチオニン     ATP

        FH4
                (VitB12)
               N5—CH3—FH4              PPi+Pi
N5—CH3—FH4     メチル基転移酵素


       ホモシステイン                     S-アデノシル
                                    メチオニン

    アデノシン
                                      RH

        H2 O
                                      RH -CH3
                     S-アデノシルホ
                      モシステイン
3. クレアチン(creatine)の合成

• 肝臓はクレアチンを合成する主な器官である。

• 肌酸以甘氨酸为骨架,由精氨酸提供脒基,
SAM提供甲基而合成。
                     トランス
                    アミジナーゼ
        +
アルギニン
            グリシン
                             オルニチン   グアニジノ酢酸




                 クレアチン                メチル基
                 キナーゼ                 転移酵素

        クレアチン
         リン酸                         S-アデノシル
                         クレアチン       ホモシステイン

        クレアチニン
• クレアチンはクレアチンキナーゼの触媒下
 で,クレアチンリン酸に変換する。

• クレアチンリン酸(creatine phosphate)はエ
 ネルギー貯蔵形である。

• クレアチンとクレアチンリン酸の代謝終産物
 はクレアチニン(creatinine)である。
(ニ)システインとシスチンの代謝

 1. システインとシスチンの相互変換

  CH2SH          CH2 S   S CH2
           -2H
 2 CHNH2         CHNH2     CHNH2
           +2H
  COOH           COOH      COOH
 2. 硫酸イオンの代謝

SO42-   + ATP        AMP - SO3- (アデノシル-5´- ホスホ硫
                               酸)

                3-PO3H2-AMP-SO3-
        (3´-ホスホアデノシル-5´-ホスホ硫酸,PAPS)


アデニン                                • PAPS は “ 活 性
                                      硫酸”で,硫酸
                                      イオンの供与体
                                      として働く。
    四、芳香族アミノ酸の代謝
           芳香族アミノ酸

フェニルアラニン     チロシン    トリプトファン
(一)フェニルアラニンとチロシンの代謝
              フェニルアラニン
              ヒドロキシラーゼ
 Phe + O2                Tyr + H2O

       テトラヒドロ        ジヒドロ
       ビオプテリン       ビオプテリン



            NADP+    NADPH+H+

これはフェニルアラニンの主な代謝経路である。
1. カテコールアミンとメラニンの合成


       チロシンヒド
       ロキシラーゼ




チロシン                 ドーバ(dopa)   ドーパミン(dopamine)




  ノルエピネフリン                       エピネフリン
  (norepinephrine)               (epinephrine)
• カテコールアミン(catecholamine)はドーパミン、
 ノルエピネフリン、エピネフリンの総称である。

• パーキンソン病(Parkinson disease)ではドー
 パミン合成系酵素活性がすべて低下している。

• メラノサイトではチロシンはチロシナーゼなど
 の触媒でメラニン(melanin)を合成する。

• 白子症(albinism)はチロシナーゼの遺伝的
 欠損によって引き起こされた代謝異常症であ
 る。
  2. チロシンの分解代謝


        トランス
       アミナーゼ



チロシン            フェニル   ホモゲン   フマル酸   オキサロ
               ピルビン酸   チジン酸           酢酸

  • アルカプトン尿症はホモゲンチジン酸オキシ
    ダーゼの遺伝的欠損によって引き起こされた代
    謝異常症である。
 3. フェニルケトン尿症(phenyl keronuria, PKU)

   フェニルアラニンヒドロキシラーゼが遺伝的に
  欠損するとフェニルピルビン酸は大量に生成する。




       トランスアミナーゼ
       正常の場合 まれ



フェニルアラニン        フェニルピルビン酸      フェニル酢酸
(二)トリプトファンの代謝

           5-ヒドロキシトリプタミン
           一炭素単位
           ピルビン酸
トリプトファン      +
           アセトアセチルCoA
           ビタミン PP
        五、分枝アミノ酸の代謝
            分枝アミノ酸


ロイシン        イソロイシン      バリン
COOH        COOH        COOH

CHNH2       CHNH2
                        CHNH2
CH2         CH    CH3
                        CH    CH3
CH    CH3   CH2
                        CH3
CH3         CH3
            氨基酸的重要含氮衍生物

 化合物            生理功能         氨基酸前体
嘌呤碱            含氮碱基、 核酸成分   Asp、 Gln、 Gly
嘧啶碱            含氮碱基、 核酸成分   Asp
卟啉化合物          血红素、细胞色素     Gly
肌酸、 磷酸肌酸       能量储存         Gly、 Arg、 Met
尼克酸            维生素          Trp
儿茶酚胺           神经递质、激素      Tyr、 Phe
甲状腺素           激素           Tyr
黑色素            皮肤色素         Tyr、 Phe
5-羟色胺          血管收缩剂、神经递质   Trp
组胺             血管舒张剂        His
γ-氨基丁酸         神经递质         Glu
精胺、 精脒         细胞增殖促进剂      Arg、 Met
一氧化氮( NO)      细胞信号转导分子     Arg
   COOH                           COOH

H2N C H            一酸化窒素 H2N C H
                   シンターゼ
   (CH2)3                    (CH2)3
                   (NOS)
            + O2                         + NO
   NH                             NH
              NADPH+H+   NADP+

   C NH                           C O

  H2N                            H2N
  アルギニン                      シトルリン 一酸化窒素

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:93
posted:12/11/2011
language:Japanese
pages:95