HOOFDSTUK 12 : AMINO ACID AND NUCLEOTIDE
METABOLISM
1. Overview of nitrogen metabolism
1.1. The Nitrogen Cycle Maintains a Pool of Biologically Available
Nitrogen
- Samen met C, H en O is N een van de meest voorkomende elementen in biologische
systemen
Stikstof komt beschikbaar via de stikstofcyclus (de cyclus van verschillende vormen van
biologisch beschikbare stikstof door de planten-, dieren- en microbiële wereld, en door de
atmosfeer en geosfeer)
De eerste stap in de cyclus is de reductie van atmosferische stikstof (N2) in ammoniak (NH3
of NH4+), die wordt uitgevoerd uitgevoerd door bacteriën (fixatie)
Deze ammoniak wordt in planten opgenomen als aminozuren (via glutamine en glutamaat)
Dieren gebruiken planten als bron van aminozuren om hun eiwitten te bouwen
Sommige bodembacteriën kunnen energie halen uit de oxidatie van ammoniak en genereren
nitrieten en nitraten (nitrificatie)
Een evenwicht wordt behouden tussen vaste stikstof en atmosferische stikstof door
bacteriën die nitrieten en nitraten omzetten in N2 onder anaërobe omstandigheden
(denitrificatie; deze organismen gebruiken NO2- en NO3- als uiteindelijke acceptor)
Sommige bacteriën kunnen een anaërobe oxidatie van ammoniak om N2 te genereren
(anammox)
2. Amino acid metabolism
2.1 Amino Acids Have Various Catabolic Fates
Het primaire gebruik van aminozuren die door afbraak of vertering is als bouwstenen voor de
synthese van eiwitten en andere stikstofhoudende verbindingen zoals nucleotide basen
Aminozuren kunnen worden geoxideerd om energie op te wekken, afhankelijk van de
metabolische toestand van het organisme
- planten: oxideren aminozuren om precursoren te genereren, maar in het algemeen niet
voor de productie van energie (het katabolisme van koolhydraten gegenereerd door
fotosynthese leveren voldoende energie)
- carnivoren: consumeren hoofdzakelijk eiwitten en moeten het grootste deel van hun
energie uit aminozuurkatabolisme halen
, - herbivoren: voorzien slechts in een klein deel van hun energiebehoefte behoefte via
aminozuurkatabolisme
- omnivoren (mensen): 10% tot 15% van de energie geproduceerd door het menselijk
lichaam is afkomstig van aminozuur katabolisme (de rest komt van de oxidatie van
suikers en vetten)
Bij dieren (mensen) worden aminozuren voornamelijk gebruikt om bouwstenen te leveren
voor de synthese van eiwitten en andere stikstofhoudende verbindingen zoals nucleotide
basen.
De oxidatie van aminozuren vindt plaats in drie verschillende metabole omstandigheden bij
dieren (mensen)
(1) wanneer een dieet rijk is aan eiwitten en de ingenomen aminozuren de behoeften van het
lichaam voor eiwitsynthese overschrijden, wordt de overschot gekataboliseerd; aminozuren
kunnen niet worden opgeslagen! (alleen indirect in glycogeen en vetten)
(2) tijdens de normale synthese en afbraak van cellulaire eiwitten komen bepaalde
aminozuren vrij uit eiwitafbraak die niet nodig zijn voor nieuwe synthese
(3) tijdens verhongering of ongecontroleerde diabetes, wanneer koolhydraten niet
beschikbaar zijn of niet goed worden gebruikt
Aminozuren katabolisme genereert ammonia giftig dus moet weg (biosynthese of excretie)
De oxidatie van aminozuren vereist de verwijdering van hun "aminogroep".
Het resterende "koolstofskelet" van de aminozuren (αketozuren) wordt gemetaboliseerd en
komt in de citroenzuurcyclus terecht, waarvan het ingangspunt afhangt van het aminozuur
α-ketozuren worden aldus geoxideerd tot CO2 en H2O en, wat belangrijker is, drie en vier
koolstofeenheden leveren die kunnen worden gebruikt door biosynthetische routes.
Ketogene aminozuren (die acetyl-CoA opleveren, een voorloper van keton lichaam en
vetzuur vorming; Leu, Lys, Phe, Trp, Tyr, Ile, Thr)
Glucogene aminozuren (die kunnen worden omgezet in glucose of glycogeen door het
proces van gluconeogenese; Arg, Gln, Glu, His, Pro, Met, Val, Ala, Cys, Gly, Ser, Asn, Asp)
METABOLISM
1. Overview of nitrogen metabolism
1.1. The Nitrogen Cycle Maintains a Pool of Biologically Available
Nitrogen
- Samen met C, H en O is N een van de meest voorkomende elementen in biologische
systemen
Stikstof komt beschikbaar via de stikstofcyclus (de cyclus van verschillende vormen van
biologisch beschikbare stikstof door de planten-, dieren- en microbiële wereld, en door de
atmosfeer en geosfeer)
De eerste stap in de cyclus is de reductie van atmosferische stikstof (N2) in ammoniak (NH3
of NH4+), die wordt uitgevoerd uitgevoerd door bacteriën (fixatie)
Deze ammoniak wordt in planten opgenomen als aminozuren (via glutamine en glutamaat)
Dieren gebruiken planten als bron van aminozuren om hun eiwitten te bouwen
Sommige bodembacteriën kunnen energie halen uit de oxidatie van ammoniak en genereren
nitrieten en nitraten (nitrificatie)
Een evenwicht wordt behouden tussen vaste stikstof en atmosferische stikstof door
bacteriën die nitrieten en nitraten omzetten in N2 onder anaërobe omstandigheden
(denitrificatie; deze organismen gebruiken NO2- en NO3- als uiteindelijke acceptor)
Sommige bacteriën kunnen een anaërobe oxidatie van ammoniak om N2 te genereren
(anammox)
2. Amino acid metabolism
2.1 Amino Acids Have Various Catabolic Fates
Het primaire gebruik van aminozuren die door afbraak of vertering is als bouwstenen voor de
synthese van eiwitten en andere stikstofhoudende verbindingen zoals nucleotide basen
Aminozuren kunnen worden geoxideerd om energie op te wekken, afhankelijk van de
metabolische toestand van het organisme
- planten: oxideren aminozuren om precursoren te genereren, maar in het algemeen niet
voor de productie van energie (het katabolisme van koolhydraten gegenereerd door
fotosynthese leveren voldoende energie)
- carnivoren: consumeren hoofdzakelijk eiwitten en moeten het grootste deel van hun
energie uit aminozuurkatabolisme halen
, - herbivoren: voorzien slechts in een klein deel van hun energiebehoefte behoefte via
aminozuurkatabolisme
- omnivoren (mensen): 10% tot 15% van de energie geproduceerd door het menselijk
lichaam is afkomstig van aminozuur katabolisme (de rest komt van de oxidatie van
suikers en vetten)
Bij dieren (mensen) worden aminozuren voornamelijk gebruikt om bouwstenen te leveren
voor de synthese van eiwitten en andere stikstofhoudende verbindingen zoals nucleotide
basen.
De oxidatie van aminozuren vindt plaats in drie verschillende metabole omstandigheden bij
dieren (mensen)
(1) wanneer een dieet rijk is aan eiwitten en de ingenomen aminozuren de behoeften van het
lichaam voor eiwitsynthese overschrijden, wordt de overschot gekataboliseerd; aminozuren
kunnen niet worden opgeslagen! (alleen indirect in glycogeen en vetten)
(2) tijdens de normale synthese en afbraak van cellulaire eiwitten komen bepaalde
aminozuren vrij uit eiwitafbraak die niet nodig zijn voor nieuwe synthese
(3) tijdens verhongering of ongecontroleerde diabetes, wanneer koolhydraten niet
beschikbaar zijn of niet goed worden gebruikt
Aminozuren katabolisme genereert ammonia giftig dus moet weg (biosynthese of excretie)
De oxidatie van aminozuren vereist de verwijdering van hun "aminogroep".
Het resterende "koolstofskelet" van de aminozuren (αketozuren) wordt gemetaboliseerd en
komt in de citroenzuurcyclus terecht, waarvan het ingangspunt afhangt van het aminozuur
α-ketozuren worden aldus geoxideerd tot CO2 en H2O en, wat belangrijker is, drie en vier
koolstofeenheden leveren die kunnen worden gebruikt door biosynthetische routes.
Ketogene aminozuren (die acetyl-CoA opleveren, een voorloper van keton lichaam en
vetzuur vorming; Leu, Lys, Phe, Trp, Tyr, Ile, Thr)
Glucogene aminozuren (die kunnen worden omgezet in glucose of glycogeen door het
proces van gluconeogenese; Arg, Gln, Glu, His, Pro, Met, Val, Ala, Cys, Gly, Ser, Asn, Asp)
