Aminosyrer er de byggesten som proteiner består af. Hver aminosyre indeholder både en carboxylsyre og en aminogruppe. Der findes mange slags aminosyrer, hvoraf de nedenstående er relevante i kroppen. Man kan bl.a. inddele aminosyrer efter hvilken sidegruppe de har, dvs. om den er polær eller upolær og om den har en positiv eller negativ ladning. Dette har meget stor indflydelse på affiniteten det resulterende protein har overfor ligander.

De aminosyrer der har relevans i kroppen består af et alfa-carbon, hvor der er bundet en aminogruppe, en carboxylsyregruppe og en sidegruppe på. Dette kalder man et alfa-carbon og derfor kaldes disse aminosyrer for alfa-aminosyrer.

9 ud af de 22 standard aminosyrer kaldes for essentielle, fordi de ikke kan syntetiseres selv, men skal tilføres med kosten. De essentielle aminosyrer omfatter histidin, isoleucin, leucin, lysin, methionin, phenylalanin, threonin, tryptophan og valin. De ikke essentielle aminosyrer omfatter alanin, arginin, asparagin, aparaginsyre, cystein, glutaminsyre, glutamin, glycin, ornithin, prolin, selenocystein, serin og tyrosin.

Aminosyrer kan karakteriseres udfra følgende karakteristika: alifatiske, indeholder hydroxyl eller svovlgrupper, cykliske, aromatiske, basiske og sure aminosyrer.

Aminosyrer binder sig sammen til proteiner ved en peptidbinding:

I nedenstående tabel kan du finde forskellige data for aminosyrerne:

Man skelner mellem glukogene aminosyrer og ketogene aminosyrer. Glukogene aminosyrer kan nedbrydes til glucose. Ketogene aminosyrer derimod omdannes ved ketogenese direkte til acetylCoA. I mennesker er leucin og lysin ketogene, mens isoleucin, phenylalanin, tryptophan, tyrosin og threonin er både ketogene og glukogene.

Nedbrydning af proteiner til aminosyrer

Nedbrydningen af proteiner foregår i maven og tarmen. Når proteiner kommer ind i maven stimuleres sekretionen af hormonet Gastrin til blodcirkulationen, der igen stimulerer sekretionen af hydrochlorid syre fra cellerne i tarmvæggen samt pepsinogen fra mave kirtlerne.Den lave pH dræber bakterier i maven samt denaturerer proteinerne. Pepsinogen er et zymogen, hvilket vil sige en inaktiv precursor, der aktiveres af kløvning. Dette enzym kløves til pepsin ved autokatalytisk kløvning, der sker ved lav pH. Herved kløves proteiner i tarmen til peptider (kortere) ved kløvning af aminoterminale side af aromatiske aminosyrer.

Indholdet i maven, der nu har lavt pH fortsætter til tyndtarmen, hvor den lave pH bevirker sekretion af hormonet secretin til blodcirkulationen, hvilket stimulerer pancreas til at udskille bicarbonat, der neutraliserer HCl, så pH stiger til 7.

Når aminosyrer registreres i duodenum bevirker dette udskillelse af hormonet cholecytokinin. Hormonet cholecytokinin udskilles i blodet og stimulerer sekretion af flere enzymer fra pancreas: trypsinogen, chymotrypsinogen og procarboxypeptidase A+B. Disse er alle zymogener, der skal aktiveres ved kløvning. Trypsinogen aktiveres først af enteropeptidase, der udskilles fra tarmcellerne, hvorefter trypsin aktiverer de andre enzymer nævnt ovenfor samt af sig selv.

Det vigtige her er begrebet zymogen, hvilket er med til at beskytte pancreas fra indre nedbrydning af enzymerne. Derudover findes der en trypsin hæmmer i pancreas.

Enzymerne ovenfor har alle forskellig aminosyre specificitet. I tarmen nedbrydes peptiderne fra maven til aminosyrer. Aminosyrer bliver herefter transporteret ind i epithel cellerne hvorfra de transporteres via blodet forbi leveren.
Størstedelen af proteiner som indtages via kosten nedbrydes til frie AA i mave og duodenum tarmlumen (første del af tyndtarmen).

I tarmvæggen sidder der L-celler som registrerer niveauet af næring i form af fedt og protein/peptid/AA. Ved højt næringsindhold i tarmen udskiller de GLP-1 (glucagon like peptide-1) som signalerer til pancreas hvor den hæmmer glucagon produktion og stimulerer insulin produktion samt stimulerer β-celle proliferation (vækst). Resultatet er samlet en sænkning af blodsukkeret i kroppen.

Transaminering

Transaminering er en overførsel af aminogrupper fra en aminosyre til en α-Ketoglutarat. Udføres af transaminaser eller aminotransferaser (hvilket er det samme – der findes mange forskellige aminotransferaser alt efter hvilken aminosyre de kan katalysere transamineringen af fx alanin aminotransferase) og er reversibel.

Co-enzym: PLP (pyridoxal phosphat – Vitamin B6). Omdannes til pyridoxamin idet amino gruppen overføres fra aminosyren. PLP virker som en intermediær carrier af aminogruppen mens den flyttes fra en AA til α-ketosyre

Oxidativ deaminering

Oxidativ deaminering fjerner aminogruppe ved oxidering og er reversibel. Foregår i de fleste væv i aerobe situationer, men hovedsageligt i hepatocytter, mitochondriet. Foregår hovedsageligt på glutamat, da denne aminosyre er produkt i mange transamineringer. Reaktionen hæmmes af ATP/GTP, aktiveres af ADP samt lav NAD+/NADH ratio. Aminogruppen fjernes som ammonium, der kan indgå i urea cyklus.

Det ses ofte, at en transaminering (hvor glutamat dannes ud fra alfa-ketoglutarat) følges af en deaminering hvor glutamat frigiver sin ammonium ion igen og således bliver til alfa-ketoglutarat igen. Dette kaldes en transdeaminering

Direkte deaminering

Foregår kun for serin og threonin via Serin/threonin dehydratase der er PLP afhængig. Der foregår en dehydrering efterfulgt af deaminering.

Hydrolyse af amider

Hydrolyse af amider danner frie ammonium ioner. Reaktionen foregår i mitekondriet og omfatter to enzymer: Glutaminase der omdanner glutamin til glutamat og ammonium ioner og Asparaginase der giver hydrolyse af asparagin til aspartat og ammonium ioner.

Udskillelse af nitrogen fra kroppen

Det er vigtigt at skille sig af med overskydende ammonium ioner, da et højt niveau af disse fører til højt niveau af glutamin (da dette er tranporter af aminogrupper og derfor ophobes), samt lavt niveau af alfa-ketoglutarat, der er en kilde til glutamin igennem glutamat. Glutamin er osmotisk aktiv og vil derfor kunne skade cellen fordi der sker et øget optag af vand i især asterocytter, mens alfa-ketoglutarat-faldet vil standse TCA, hvorfor man vil have et lavt ATP-niveau, hvilket især kan være skadeligt for neuroner.

Desuden vil dannelsen af glutamin sænke glutamat-niveauet. Da glutamat virker som vigtig precursor for flere neurotransmittere (GABA) og i sig selv også er en neurotransmitter i hjernen (γ-aminobutyrate (GABA) som nervesystemet bruger til at signalere over den sypnaptiske kløft hvorved signaler transmitteres fra en nervecelle til den næste), vil dette også give problemer.

Transport af nitrogen fra perifære væv til leveren

I det perifere væv dannes glutamat og glutamin ved overførsel af en aminogrupper fra en anden aminosyre samt fri ammonium, og er derfor til stede i højere koncentrationer end andre aminosyrer. Disse kan transporteres via blodet til leveren, hvor glutamat i mitochondriet kan afgive sin ammonium ion (se oxidativ deaminering ovenfor), der herefter indgår i urea cyklus.

Glutamin kan bære to ammonium ioner og dannes ud fra glutamat i vævet af glutamin synthetase (kræver ATP). I leveren omdannes glutamin til glutamat og fri ammonium igen af glutaminasen. Glutamat kan også oxidativt deamineres i leveren.

Glukose-alanin cyklus sørger for den indirekte transport af ammonium ioner fra muskelvævet til leveren, hvor der dannes urea, der bliver udskilt. I musklerne nedbrydes både glukose og protein under muskelarbejde. Fra sidstnævnte opstår der ammonium, der overføres til glutamat og derfra via transaminering til pyruvat (der produceres ved nedbrydning af glukose), så der dannes alanin vha. alanin aminotranferasen.

Alanin bliver transporteret via blodet til leveren, hvor det igen ved transaminering omdannes til pyruvat, mens aminogruppen overføres til alfa-ketoglutarat og glutamat dannes, hvilket herefter kan oxidativt deamineres i mitochondriet og det fri ammonium indgår i urea cyklus. Glutamat kan også transamineres med OAA så der dannes aspartat, der kan ligeledes kan indgå i urea cyklus.

Pyruvat omdannes via glukoneogenesen til ny glukose, der kan transporteres til musklerne, hvor cyklussen sluttes.
Denne cyklus er således forbundet med Cori cyklus i det den aflaster de arbejdende muskler ved at lade leveren udføre en del af arbejdet i forbindelse med de metaboliske substrater.

Pyruvat kinasen (sidste step i glykolysen)  hæmmes af alanin, hvilket giver anledning til hæmning af glykolysen, så glukoneogenesen kan danne glukose ud fra pyruvat.

Urea cyklus

Urea cyklus foregår i leveren, delvist i mitochondriet og delvist i cytosol.

I mitekondriet er glutamin samt glutamat fra vævet og leveren selv endt. Glutamin deamineres til glutamat ved hydrolyse og der dannes samtidig ammonium ioner (glutaminase). Glutamat transamineres med OAA og der dannes aspartat (aspartat aminotransferease), som transporteres ud i cytosol, hvor det skal bruges seneres i cyklussen.

Den fri ammonium ion kondenserer i mitochondriet med carbamoyl vha. carbamoyl-P synthethase I og vi får carbamoyl-P under forbrug af 2 ATP.Dette enzym reguleres (positivt) allosterisk af N-acetylglutamat, der dannes ud fra acetyl CoA og glutamat af N-acetylglutamat synthasen hvis rolle er udelukkende regulativ og reguleres selv positivt af arginin. Dette er den fordel for cellen idet høj koncentration af AcetylCoA og glutamat er tegn på høj fedt og aminosyre forbrænding (faste) hvorved det er favorabelt at aktivere urea cyclus for at slippe af med overskydende ammonium.

Carbamoyl-P kondenserer herefter med ornithin vha ornithin transcarbamoylase og vi får citrullin, der transporteres ud af mitochondriet, hvor der ofres endnu 2 ATP og bruger vores aspartat fra før. Herved dannes argininosuccinat vha. argininosuccinat synthethase.

Dette spaltes af arginin succinasen til fumarat (der kan indgå i TCA) og arginin, der spaltes til urea og ornithin af arginase. Ornithin transpoteres ind i mitochondriet igen og cyklussen er sluttet. Pga. linket til TCA kaldes urea cyclus også Krebs bicycle.
Der forbruges således 4 energirige bindinger i alt, hvilket regnes som 4 ATP forbrugt. Desuden sker der en netto omdannelse af OAA til fumarat via aspartat, og regenereringen af OAA igennem TCA producerer NADH (malat DH), hvorfra man kan få noget energi tilbage (2.5 ATP).

Bemærk, at carbamoyl-P indeholder meget oxideret carbon i form af bicabonat, så organismen mister mindst muligt energi ved at skille sig af med det giftige ammonium. Alle enzymerne, der indgår i urea cyklus syntetiseres i høj grad i fastende dyr eller dyr med højt indtag af proteiner, mens dyr med normalt fødeindtag syntetiserer de aktuelle enzymer i lavere grad.

Husk på, at TCA er inde i mitochondriet. Ovenfor fik vi ved spaltning af argininosuccinat arginin, der fortsatte i ureacyklus, samt fumarat. Sidstnævnte kan omdannes til malat i cytosol og transporteres herefter ind i mitochondriet, hvor malat indgår i TCA.

For at bidrage til urea cyklus, kan man herefter transaminere OAA, hvilket giver aspartat, der transpoteres ud i cytosol, hvor det indgår i syntesen af argininosuccinat. Herved sluttes endnu en cyklus. Dette link kaldes aspartat-argininosuccinat shunten.

Aminosyre syntese

De for mennesker essentielle aminosyrer er som følger:

• histidin
• isoleucin
• leucin
• lysin
• methionin
• phenylalanin
• treonin
• tryptofan
• valin

Disse ni aminosyrer kan ikke syntetiseres af mennesker, men kan dannes af andre organismer, fx kan mange bakterier danne de fleste aminosyrer. Disse ni aminosyrer må derfor optages gennem kosten.

Nogle af de 11 aminosyrer, der ikke er nævnt som essentielle her kan under visse omstændigheder betegnes som essentielle, da disse under visse forhold ikke kan dannes i tilstrækkelige mængder. Dette kan fx ses hos børn (der jo vokser meget) eller hos syge mennesker.

Derudover kan det diskuteres, hvordan essentielle aminosyrer skal defineres. Fx kan nogle aminosyrer dannes ud fra andre, men ikke syntetiseres de novo- tyrosin dannes ud fra phenylalanin, men jo kun, når denne essentielle aminosyre er til stede. Derfor betragtes tyrosin som omstændigheds essentiel. Det samme gælder cystein, der dannes ud fra methionin. Derudover benævnes histidin kun som essentiel under visse omstændigheder, da syntesen af denne aminosyre nogle gange ikke er tilstrækkelig til at dække kroppens behov. Arginin, glycin og serin benævnes ligeledes essentielle under visse omstændigheder (kan ikke danne tilstrækkelig selv).

Essentielle amino syre kan angives med en stjerne (*).

Sidst opdateret 22. juni 2023