Kollokvie 8 Fettsyrenedbrytning Ureasyklus MBV1030 H05 Obs! Det er ikke gitt oppgave om -oksidasjonen, men det er også viktig 

glykogen 2 NADPH ribose-5-fosfat glukose pentosefosfatveien Glukoneogenesen glykolysen Triglycerider etanol pyruvat laktat Glyserol (anaerob) Proteiner (aerob) Fettsyrer Karbonskjelett Aminosyrer -oksidasjon Acetyl-CoA NH4+ SSS Karbamoylfosfat arginino-succinat- Asp- syklus Urea-syklus UREA ETK Forenklet skisse

GLYKOLYSEN PENTOSEFOSFAT-VEIEN SSS Glykogen Fettsyrer -OKSIDASJON Peroksisomer Kjernen ER GLYKOLYSEN Golgi Glykogen Glukoneo-genesen Fettsyrer Ribosomer -OKSIDASJON PENTOSEFOSFAT-VEIEN Urea-syklus SSS Mitokondrie Lysosomer En forenklet skisse av en eukaryot celle

Fettsyretransport Karnitin-acyltransferase II Karnitin Karnitin CoA-SH ”c) vis hvordan fettsyren transporteres gjennom membranen” Ytre mitokondrie-membran Indre mitokondrie-membran Karnitin-acyltransferase II Karnitin Karnitin CoA-SH Karnitin Fettsyre-CoA kan ikke passere mit.membranen CoA byttes ut med karnitin Transesterifisering – fettsyren bindes til karnitins OH-gruppe Matrix siden: karnitin byttes ut med CoA CoA i cytosol brukes til syntese av fettsyrer CoA i mit brukes til katabolisme av pyruvat, fettsyrer og noen aa CoA-SH Karnitin Karnitin-acyltransferase I Inter-membran-rommet Matriks

Carnitine Karnitin

V 03 Oppgave 3: 1 Fettsyrer brytes ned via β-oksidering i mitokondriene. Fig 17-3, så fig 17-6. (Først fås frie fettsyrer fra fettvev (fig 17-3): Nedsatt blod-glukose fører til økt sekresjon av hormoner (glukagon), som binder seg til reseptoren sin, som igjen fører til aktivering av adenylyl cyclase, som sørger for dannelse av cAMP. cAMP aktiverer cAMP-avhengig protein-kinase, som igjen fosforylerer perilipin A. Det gjør at hormon-sensitiv lipase går til overflaten av ”lipid-dråpen” og fettsyrer kan forlate adipocytten og går inn i blodbanen hvor de binder serum albumin). Fettsyrene (FS) fraktes til skjelettmuskler, hjerte og nyre-cortex. Når de har kommet inn i riktig celle, skal de fraktes til mitokondriene før nedbrytningen skjer. For å komme inn i mitokondriene må tre trinn skje: Aktivering: esterfisering av FS til FS-CoA Transesterfisering til FS-Carnintin (etterfulgt av transport over membranen) Transesterfisering til FS-CoA. CoA i cytosol og mitokondrier blandes ikke, de holdes hver for seg.

H 02 Oppgave III: 2a) Første reaksjon er transaminering (fig. 18-4).

2b) Kofaktoren som deltar er PLP. PLP er en intermediat bærer av aminogruppen. Denne kofaktoren er kovalent bunnet til enzymet i det aktive setet, med en shciff-base binding til lys (fig 18-5)

Transaminering/ureasyklus Oppgave 1, V-02 ”A) To aminosyrer spiller en sentral rolle i transport av aminogrupper/NH4+ til leveren. Hvilke aa er det? Vis disse aa struktur.” Transaminering/ureasyklus Transport av aminogrupper til leveren skjer via alanin og glutamin Alanin Glutamin

Alanin som NH4+-transportør (glukose-alanin-syklus) ”3) hvorfor er det hensiktsmessig å transportere aminogrupper til leveren via alanin?” Alanin som NH4+-transportør (glukose-alanin-syklus) Alanin (via blod) Lever Alanin Pyruvat Glukoneogenese Glukose Alanin Pyruvat Glykolyse Glukose NH4+ Glukose-alanin syklus Arbeidende muskel har anaerob glykolyse => pyruvat kan ikke gi mere energi Pyruvat får overført en -NH2-gruppe og blir omdannet til alanin Føres med blodet til leveren hvor -NH2-gruppen overføres til -ketoglutarat av enzymet alanin aminotransferase Det dannes da glutamat og pyruvat, og pyruvat kan igjen omdannes til glukose Glutamat overføres til mitokondriet hvor aminogruppen frigjøres av enzymet glutamat dehydrogenase Glukose sendes tilbake til muskelen Har kan det da brukes til å dannes energi via glykolysen UREA Glukose (via blod)

Transaminering 4) Alanin aminotransferase (PLP) Alanin Pyruvat -ketoglutarat Glutamat

Glutamin deamineres i lever mitokondrie B 1,2) Glutamin deamineres i lever mitokondrie L-Glutamin Glutaminase L-Glutamat

Glutamat dehydrogenase Glutamat bærer aminogr fra mange aa i leveren Etter overføringen til mitokondriet skjer en oksidativ deaminering , og alfa-ketoglutamat dannes Alfa-ketoglutarat går til SSS eller glukoneogenese Glutamat DH er et allosterisk enzym som hemmes av GTP og stimuleres av ADP

Utskillelse av NH4+ er ikke gunstig 3) Utskillelse av NH4+ er ikke gunstig Hos pattedyr skilles NH4+ ut som urea Fri NH4+ er giftig Svak syre, sterk base Stort vanntap dersom skille ut i denne form Aktiviteten til glutamin syntetase i hjernen øker ved økt NH4+-konsentrasjon, og -ketoglutarat brukes opp til syntese av glutamin. Dermed vil det bli for lite -ketoglutarat til SSS, og slik mindre ATP

Ureasyklus omdanner aminogrupper til urea C 1,2) ”Hvor skjer innkorporeringen av NH4+ i urea? Vis de reaksjonene som omdanner NH4+ til urea.” NH4+ til UREA H2N-C-NH2 O = Ureasyklus omdanner aminogrupper til urea Enzymer både i mitokondriet og i cytosol Omdannelsen starter i mitokondriet og urea dannes til slutt i cytosol Samspill med SSS

NH4+ aa Alanin (fra muskel) Arginino-succinat Glutamat UREA-SYKLUS aa Alanin (fra muskel) Arginino-succinat Transaminering til alfaketoglutarat Glutamat Glutamin (fra andre vev) Citrulline Glutamin Glutamat Oksaloacetat Aspartat NH4+ Citrulline Karbamoyl-fosfat Arginin Alfa-ketoglutarat Aspartat aminotransferase Glutamat dehydrogenase Glutaminase Ornithine Ornithine Aspartat Obs! Veldig forenklet skisse!! UREA !

Syntese av karbamoylfosfat Bikarbonat Enzym: karbamoylfosfat syntetase Karbamoyl-fosforsyre anhydrid Karbamat Karbamoylfosfat

Ornitin transkarbamoylase Cytosol Matrix Ornitin transkarbamoylase Ornithin inn i mitokondrie matrix. Karbamoylfosfat overfører sin karbamoylgruppe til ornitin og det dannes citrullin. Pi frigis Reaksjon drives av hydrolysen av anhydridbindingen mellom karbamoylgruppen og fosfatgruppen Enzymet er ornitin transkarbamoylase Ornitin er en aminosyre, finnes bare som metabolismeintermediat Citrullin forlater mitokondriet Fig. 18-9 i Leh.

2 Pi Argininosuccinat syntetase Citrullin til argininosuccinat Citrullin aktiveres ved påkopling av AMP på karbamoyl C-atomet Enzymet er argininosuccinat syntetase For å drive reksjonen fremover hydrolyseres pyrofosfat til 2 Pi Aminogruppe nr. 2 skal nå hentes inn. Dette gjøres ved å bytte ut AMP med aspartat, som bindes via sin amino-gruppe til ureidogruppen i citrullin (det som var karbamoyl C-atomet) Det er nå dannet argininosuccinat

Argininosuccinat lyase Her spaltes argininosuccinat til arginin og fumarat Enzymet er argininosuccinat lyase Fumarat går tilbake til mitokondriet hvor det via sitronsyresyklus gjendannes til oksaloacetat. Oksaloacetat kan få everført en ny aminogruppe fra glutamat og derved bli omdannet til aspartat. Aspartat forlater mitokondriet og reagerer med citrullin.

Arginase Via blodet Nyrene URIN Her spaltes arginin i ornitin og urea Enzymet er arginase Ornitin går tilbake inn i mitokondriet, klar til å hente en ny karbamoylgruppe Urea passerer over i blodet og utskilles av nyrene til urinen De cytosoliske enzymene i ureasyklus sitter tett assosiert på cytosolsiden av indre mitokondriemembran => substratkanalisering og dermed høy effektivitet Via blodet Nyrene URIN

Fig 18-10 Leh.

Hvor mye energi brukes ved omdannelsen til urea? Nettoreaksjon for ureasyntese: 2 NH4+ + HCO3- + 3 ATP + H2O urea + 2 ADP + 4 Pi + AMP + 5 H+ Koster 4 ATP Fumarat til oksaloacetat  1 NADH = 2,5 ATP Nettokostnad for dannelse av urea: 1,5 ATP