Protein Metabolizması

Proteinlerin Sindirimi ve Emilimi

Proteinler, ince bağırsaktan emilemeyecek kadar büyüktürler ve amino asitlere kadar hidroliz olmaları gerekir. Diyetle alınan proteinlerin sindiriminden sorumlu proteolitik enzimler üç farklı organ tarafından üretilir.

1- Mide: Proteinlerin mideye geçişi gastrik mukozadan gastrin salınımını uyarır, bu da kan yoluyla yine gastrik mukozaya etki ederek parietal hücrelerden HCl, seröz hücrelerden pepsinojen salgısına neden olur. Protein sindirimi midede hidroklorik asit ve pepsin içeren bir sıvıyla başlar. HCl, mikroorganizmaları öldürür, proteinleri denatüre eder ve pepsin etkisi için asidik ortam yaratır. Proteolitik bir enzim olan pepsin bir endopeptidazdır (fenilalanin ve tirozin arasındaki bağlara etki eder) ve asidik pH da çalışır. Midenin seröz hücrelerinden inaktif pepsinojen olarak salınır, HCl veya diğer pepsin moleküllerince aktif pepsine çevrilir. Peptik hidroliz sonucunda, büyük peptidler ve az miktarda serbest amino asit açığa çıkar.

2- Pankreas: Asidik mide içeriğinin ince bağırsağa geçmesiyle sekretin ve kolesistokinin salınır. Pankreasın asiner hücrelerinden, kolesistokinin (pankreozimin) etkisiyle, proenzim halinde endopeptidazlar ve karboksipeptidazlar salınır. Sekretin de bikarbonat salınımını sağlar. Önce tripsinojen, duodenal epitelyal hücrelerce salınan enteropeptidaz (enterokinaz) aracılığıyla aktive edilirler. Tripsinojenden tripsin (arginin ve lizin arasındaki bağa etki eder) oluşur. Tripsin hem tripsinojeni hem de endopeptidaz olan kimotripsin ve elastaz ile ekzopeptidaz olan karboksipeptidaz A ve B nin proenzimlerini aktive eder. Bu pankreatik proteazlar aracılığıyla, ince bağırsağa gelen polipeptidler, oligopeptidlere ve amino asitlere ayrılırlar.

3- İnce Barsak: İntestinal hücre yüzeylerindeki ekzopeptidaz olan aminopeptidazlar ve dipeptidazlar sindirimi sürdürürler. Aminopeptidaz oligopeptidlerin N-terminal aminoasidini ardarda kopararak serbest aminoasid ve daha küçük peptidler açığa çıkarır. İnce barsak epitel hücreleri, serbest aminoasitleri ve dipeptidleri absorbe eder. Hücrelerin sitozolün de dipeptidler, aminoasitlere yıkılırlar. Bu aminoasitler ya karaciğer tarafından metabolize edilirler ya da genel dolaşıma geçerler.

Aminoasit Dönüşümleri ve Metabolizması

Aminoasidler, yağlardan ve karbonhidratlardan farklı olarak vücutta depolanmazlar. Bu nedenle amino asitler mutlaka,

1) Diyetle alınmalı

2) De-novo sentezlenmeli

3) Normal protein yıkımından sağlanmalıdır.

Hücrenin biyosentez gereksiniminden fazla olan tüm aminoasitler hızla parçalanır. Amino asit katabolizmanın ilk evresinde . α-amino gruplarının uzaklaştırılması (transaminasyon ve deaminasyon) amonyak oluşumunu ikinci evresinde ilişkili α-keto asit, α-amino asidin ‟karbon iskeletini” oluşturmasıdır. Üçüncü aşamasında ise bu bileşikler metabolizmanın temel yolları ile üre, Karbondioksit (CO2) ve su (H2O)’ya, glikoz, yağ asidi veya keton cisimlerine dönüşürler.

Amonyak Metabolizması,

Çok çeşitli bileşiklerin metabolizması sırasında birçok dokuda oluşur ve temel olarak karaciğerde üre sentezi ile uzaklaştırılır. Ancak, kandaki amonyak düzeyi çok düşük düzeyde tutulmalıdır, çünkü çok az miktardaki yüksekliği (hiperammonemi) bile merkezi sinir sistemi için toksiktir. Bu nedenle amonyağın periferik dokulardan karaciğere taşınarak üre olarak uzaklaştırılması ve aynı zamanda düşük kan düzeyinin sağlanması gerekir.

Amino Asitlerin Biyosentezi

Proteinlerde bulunan amino asitlerin katabolizması α-amino gruplarının uzaklaştırılması ve bunu takiben geride kalan karbon iskeletlerinin yıkımını içerir. Bu yollar TCA ara metabolitlerinin de içinde olduğu 7 ana ürün oluşturmak üzere birleşir: okzaloasetat, α-ketoglutarat, pirüvat, fumarat, süksinilCoA, asetil CoA ve asetoasetil CoA. Bu ürünler ara metabolizma yolaklarına direkt katılırlar ve glukoz veya lipid sentezinde veya TCA ile CO2 ve suya okside olarak enerji üretiminde rol alırlar. Esansiyel olmayan aminoasidler metabolizmanın ara ürünlerinden veya sistein ve tirozinde olduğu gibi esansiyel aminoasidlerden sentezlenir. Buna zıt olarak, esansiyel aminoasidler vücut tarafından sentezlenemezler (veya yeterli miktarda üretilemezler), bu nedenle normal protein sentezinin gerçekleşebilmesi için mutlaka diyet ile alınmaları gerekir.

Amino Asidlerin Özelleşmiş Ürünlere Dönüşümü

Amino asitler proteinler için yapı taşı olarak görev yapmaları yanı sıra azot taşıyan, önemli fizyolojik fonksiyonu olan bileşiğinde prekürsörüdürler. Bu bileşikler arasında porfirinler, nörotransmitterler, hormanlar, pürinler, primidinler ve diğer azot taşıyan katekolaminler, kreatin, histamin, seratonin, melanin gibi bileşikleri bulunmaktadır.

Protein Sentezi

Protein sentez hızı hormonlarla ve amino asit desteği ve enerji ile düzenlenir. Sentez enerjetik olarak yoğun bir faaliyettir ve bir peptid bağı yaklaşık 5 ATP kullanılır. Bu durum amino asitlerin katkısıyla gerçekleşmektedir. Oluşan bu olaya da protein sentezi yada translasyon adı verilir. Protein sentezinde görev alan 7 farklı organeller bulunmaktadır. Bunlar; DNA, mesajcı RNA, taşıyıcı RNA, amino asitler, enzimler, ATP ve ribozomdur. Yirmi çeşit amino asitten boy, yapı, yük, hidrojen bağı oluşturma kapasitesi ve kimyasal reaktiviteyi değiştirerek benzer polipeptidler yada birkaç farklı polipeptidin karışımından yüz binden farklı protein sentezlenebilir.