Metabolismus bílkovin

Dusíková rovnováha

bílkoviny se v tělech neukládají a podléhají neustálé snytéze a odbourávání
organismy žijí v neustálém ekvilibriu
v období růstu je charakteristická pozitivní dusíková bilance
- tvoří se nové tkáně
biologický poločas bílkovin
- je to čas, za který se obmění 50 % bílkovin
- pohybuje se v rozmezí od několika minut do desítek dní
  - u lidí je to asi 80 dní

Biosyntéza aminokyselin

autotrofní organismy vytvářejí aminokyseliny z anorganických sloučenin
heterotrofní organismy syntetizují převážnou část aminokyselin z jednoduchých organických sloučenin
- většinou se jedná o transminaci přislušných oxokyselin
základním předpokladem je dostatek aminikyselin v organismu
- esenciální aminokyseliny musí být obsaženy v potravě

jedná se o translaci sekvence nukleotidových tripletů z mRNA do sekvence aminokyselin v polypeptidovém řetězci
probíha na ribosomech

jsou to organely tvořené ribonukleoproteinem
jsou umístěny na drsném endoplazmaitckém retukulu
produkty proteosyntézy se uskladňují v endoplazamtickém retikulu
mají dvě podjednotky
- na menší podjednotku se připojuje mRNA svým 5' koncem
  - po navázání aminokyseliny se mRNA posouvá ke 3' konci
- na větší podjednotku se připojuje tRNA
na jednom retikulu může být i několik ribosomů a vzniká komplexní polysom
- podle jedné molekuly mRNA může vzniknou i několik molekul polypeptidů najednou

v cytoplasmě probíhá, za dodání energie pomocí ATP, tvorba komplexů aminokyselin s tRNA
komplexy se nazývají aminoacyl-tRNA
reakci katalyzuje enzym aminoacyl-tRNA-synthetasa
každá proteinogenní aminokyseliny tvoří alespoň jeden komplex s tRNA
každý komplex má k sobě specifický enzym

vzniká proteosyntetický aparát
první se váže iniciační kodon (Met-tRNA, AUG)
Met-tRNA s menší podjednotkou ribosomu tvoří iniciační komplex
větší a menší podjednotka ribosomu se spojí v momentě, kdy na menší podjednotce se objeví iniciační kodon

je to postupná vazba aminokyselin podle sekvence kodonů na mRNA
mezi jednotlivými aminokyselinami se vytváří peptidová vazba
na řetězec se váže kyselina aminoacyl-tRNA s komplementárním antikodonem
mezi kodonem a antikodonem vznikají vodíkové můstky
na větší podjendnotce se vyskytují dvě vazebná místa
- peptidylové vazebné místo P
  - má na sobě navázané tRNA nesoucí celý vznikající polypeptid
- aminoacylové vazebné místo A
  - má na sobě navázané tRNA přinášející novou aminokyselinu
Met-tRNA se naváže v P a nová molekula aminoacyl-tRNA se naváže v A
- aminokyseliny jsou v těsné blízkosti a vytváří se peptidová vazba a vzniká dipeptid
- tRNA Met-tRNA se uvolní a uvolní tak P
- mRNA se celé posouvá
- dipeptid zůstává na druhém tRNA (peptidyl-tRNA) se přesouvá do P a A se uvolní
- celý děj se mnohokrát opakuje

při syntéze může dojít k několika úpravám:
- odštěpení koncové aminokyseliny
- hydroxylace postranních řetězců
- tvorba sekundární a terciární struktury
po uvolnění dochází v dalších částech buňky k dalším úpravám:
- kvarterní asociace jednotlivých polypeptidů
- štěpení
- aktivace
- glykosylace

štěpení bílkovin probíhá primárně v žaludku
- štěpení probíhá postupně z velký řetězců na menší a následně na aminokyseliny
hydrolýzu katalyzují proteolytické enzymy (proteasy)
někdy probíhá hydrolýza i v buňkách pomocí enzymů v lysosomech

endopeptidasy
- katalyzují štěpení uvnitř peptidového řetězce
- štěpí peptidy na menší řetězce
exopeptidasy
- štěpí peptidy od konce
- aminopeptidasy
  - štěpí od konce s aminoskupinou
- karboxypeptidasy
  - štěpí od konce s karboxylovou skupinou
dipeptidasy
- štěpi dipeptidy

vznikají primární aminy
produkty mají důležité funkce v dalším metabolismu
- preukrsory hormonů
- stavební jednotky koenzymů
- stavební jednotky dalších biologických látek

vznikají $\alpha$-oxokyseliny
- vzniklé látky se mohou použít na tvorbu energie v citrátovém cyklu
přeměna je katalyzována enzymy aminotransferasy obsahujícíc koenzym pyridoxalfosfát
spojuje další metabolismy s metabolismem bílkovin
účinnými akceptory skupin $-NH_2$ jsou kyselina 2-oxoglutarová a oxaloctová, ze kterých se dusík přenáší do močoviny

přeměn může být mnoho
nejvýznamnější je fosforylace hydroxyaminokyselin a amidace $\gamma$ nebo $\delta$ karboxylu dikarboxylových kyselin

při rozkladu aminokyselin vzniká amoniak
amoniak je buněčným jedem a to už při malých koncentracích
- je nutná přeměna na jinou sloučeninu
konečné produkty metabolismu dusíkatých látek se liší organismus od organismu
u organisml, které spotřebují velké množství energie mohou ukládat pouze určitá množství
- ukládá se třeba v podobě apsarginu nebo glutaminu
někteří živočichové vylučují amoniak přímo
živočichové vyvíjející se ve vejcích tvoří jako hlavní produkt kyselinu močovou a připadně její soli
u savců je hlavním produktem metabolismu dusíku močovina
- tvoří se v játrech v ornithinovém cyklu
- močovina se zde tvoří kondenzací dvou molekul amoniaku a molekuly $CO_2$
  - $CO_2+2\ NH_3\longrightarrow{H_2N-CO-NH_2+H_2O}$
- celý proces je energeticky náročný a spotřebují se 3 molekuly ATP