vault backup: 2025-12-09 15:12:34

content/Biokemi/Metabolism/🍖 Aminosyrametabolism/Anteckningar.md

@@ -0,0 +1,231 @@
+---
+föreläsare: Martin Lidell
+tags:
+  - biokemi
+  - aminosyrametabolism
+  - anteckningar
+date: 2025-12-08
+---
+## Proteinogena och icke-proteinogena aminosyror.  
+
+𝛼-aminosyra sitter på alfasidan.
+icke-proteinogena aminosyror är de som inte ingår i våra proteiner
+
+GABA t.ex. ingår inte i proteiner, ingen 𝛼-aminsyra, är en gamma-aminosyra, sitter på gammakolet.
+
+# Aminosyrors användningsområden
+
+Aminorsyror är:
+- byggstenar till proteiner
+- homeostasis
+	- syra-bas regleringen
+- grundskelett för andra biomolekyler
+- transporterar ammoniak icke-toxiskt 
+	- glutamin och alanin transporterar kväve till levern
+- neurotransmiterare
+	- glutamat och glycin
+
+Källa till aminosyror är ifrån proteiner som vi fått in oss från födan.
+I magtarmkanalen finns mycket enzymer som bryter ner
+Kan inte bara diffundera över cellmembran, måste få hjälp på något sätt. Finns ett stort antal aminosyratransportörer. Vissa transportörer för vissa aminosyror (polära, hydrofoba osv)
+- ligger en jonpump som pumpar ut Na+, så Na+ blir lägre på cellsidan än på utsidan, när Na+ vill vandra in från högre till lägre koncentrationen, de drar med sig aminosyrorna in i cell, det är en indirekt aktiv transport av aminosyror
+- går från en högre till en lägre koncentration
+- VIKTIGT: aminosyror kräver en transportör för att passaera cellmembranet
+
+Aminosyror byggs upp och bryts ner hela tiden, de återanvändas eller återvinnas.
+
+# Uppbyggnad
+En aminosyra har två sidor
+- kolskelett
+	- hämtas från glukolysen, pentosfosfatvägen eller TCA
+	- efter få metabola vägar kan man bilda samtliga 20 aa
+- aminogruppen
+	- nästan uteslutande från **glutamat**, antingen
+		- donerar eller
+		- hela strukturer modifieras till en aminosyra
+
+De flesta mikroorganismer kan skapa alla aa på detta sätt. Vissa vägar är väldigt komplexa och involverar många steg.
+Essentiella aminosyror måste komma via kedjan, speciellt de komplexa
+Vi kan bilda 11 av de 20, icke-essentiella
+Listan är inte helt regid, för vissa individer är vissa essentiella.
+- t.ex. arginin för vuxna är icke-essentiell, men barn kan inte syntesisera den
+- finns sjukdomstillstånd, PKU där man inte kan producera tyrosin
+
+Icke-essentiella
+
+### 3-fosfosglycerat
+serin
+- glycin
+- cystein
+
+### 𝛼-ketoglutarat
+glutamat
+- glutamin
+- prolin
+- arginin
+
+Bildas ofta ifrån transamineringsreaktioner. Finns motsvarande 𝛼-ketosyra. 
+Glutamaat och a-ketoglutarat. Skiljer sig bara från alfapositionen
+Reagerar med en annan aminosyra så man får över en 𝛼-ketosyra.
+aminotransferaser kan katalysera dessa reaktioner
+kan säga byter plats på karbonylgruppen och aminogruppen
+VIKTIGT: är reversibla, samma reaktion används för att bygga upp och bryta ner
+
+glutamat kan i ett viss antal steg skapa fler aminosyror som t.ex. arginin och prolin.
+
+### oxalaccetat
+aspartat
+- aspargin
+
+### pyruvat
+alanin
+
+## Aminotransferaser
+
+#### ALT/ALAT
+pyruvat + glutamat → alanin + 𝛼-ketoglutarat
+#### AST/ASAT
+oxalaccetat + glutamat → aspartat + 𝛼-ketoglutarat
+
+Generell: X + glutamat → Y + 𝛼-ketoglutarat
+
+#### 𝛼-ketosyror
+- pyruvat
+- oxalacetat
+- 𝛼-ketoglutarat
+
+Hittar man de i blodbanan så har cellerna skadats på något sätt. De ökar blodbanan i nästan alla typ av leverskada, hepatit/alkolism pga högt tryck i leverna, läcker ut i blodet
+
+Finns andra sätt att bilda glutamat från 𝛼-ketoglutarat, glutamat-dehydrogenas är ett leverspecifikt enzym. Tror inte att den används normalt, eftersom vi har inte så mkt ammoniak i våra vävnader, den är toxiskt, försöker minimera. men kan i vissa fall vara en syntesväg
+
+Glutamin kan bildas från glutamat och aminiak, kostar ATP
+- laddar in amoniak
+
+
+### Tyrosin
+Bildas från fenylanalyn, sitter en hydroxylgrupp som gör att det saknas.
+- reagerar med syra, 
+
+Fenylalanin + $O_2$ + NADPH + $H^+$ → Tyriosin + $NADP^+$ + $H_2O$
+Katalyseras av fenylalaninhydroxalas-enzymet
+
+PKU är en sjukdom när man fått defekter i form av en genmutation som kodar för det enzymet.
+Tyrosin är viktigt för att bilda andra aa, men också pigment och andra saker. 
+
+### PKU
+Intelektuela nedsättningar
+fördröjd utveckling
+neurologiska problem
+
+tidig behandling med bra förutsättningar, minska proteinintaget och ge olika typer av supplement
+
+aspartam kan omvandlas till fenylalanin.
+
+Testar barn i PKU-provet vid födsel sedan 1965, så man kan börja tidig behandling.
+
+## Summering
+- aa är också energikälla och signalering
+- essentiella vs icke-essentiella
+- 𝛼-aminogruppen kommer ifrån glutamat
+- kolskelettet kommer ifrån 5 precursors
+- aminotransferaser är essentiella för både uppbyggnad och nerbrytning av aa
+- PKU
+
+
+# Nedbrytning
+
+Händer vid överskott av aa. 
+Ta bort aminogruppen, återvinna kolskelettet till
+- acetyl-CoA och acetoacetyl-CoA
+- nedbrytning sker i levern
+
+Ammoniak bildas under nedbrytningen, det toxiskt, måste vara minimala nivåer.
+Sker i lever, där har vi urea-cykel där ammoniak kan omvandlas till urea
+I andra vävnader måste man säkert kunna transportera det till levern
+Glutamin och alaninan är två viktiga transportformer för det
+
+Glycin, lysin, methionin, serin, treonin och tryptofan bryts ner till ammoniak
+Många aa bryts ner i steg, först till glutamat.
+
+Samma transamineringsreaktioner fast motsatt håll
+
+alanin + 𝛼-keoglutarat <→ pyruvat + glutamat
+aspartat + 𝛼-ketoglutarat <→ oxalacetat + glutamat
+
+generell: X + 𝛼-ketoglutarat <→ Y + glutamat
+
+aminogruppen av glutamat konverteras till ammoniak genom oxidativ deaniminering
+- katalyseras av enzymet glutamat dehydrogenaset
+
+aminosyror som har NH2 i sidogrupper:
+- glutamin → glutamat
+- aspartin → aspartat
+	- aspartat ofta till 𝛼-ketoglutamat
+
+### Urea-cykeln
+I levercellernas mitokondrie matrix
+
+1. NH4 reagerar med CO2 skapar karbamoylfosfat
+	1. karbamoylfosfatsyntas-1 som katalyserar och kontrollerar hur mycket ureacykel
+2. ornitin länkas samman med karbamoylfosfat
+3. citrullin reagerar med aspartat
+4. argininoasuccinat → arginin + fumarat
+5. arginin + h2o → ornitin + urea
+
+Om man har problem med enzymerna, stiger nivåerna av ammoniak i kroppen.
+
+höga nivåer av glutamin har en tenden att dra till sig vatten, vilket kan orsaka edema
+
+Regleringspunkter
+- **karbamoyl-fosfat-synteas** I aktiveras av **N-acetylglutamat** allosterisk
+
+höga nivåer av glutamat och arginin inducerar syntesen av aktivatorn av ureacykeln
+
+behandling med tillföresle av t.ex. alganin
+
+# Vävnader utanför levern transporterar kväve till levern för att omvandlas till urea
+
+Man vill inte bilda ammoniak utanför lever, de kan inte tas hand om t.ex. skelettmuskler
+
+Glutamin och alanin är två av de viktigaste transportformerna
+
+Flesta vävnader har tillgång till enzymet som kan konvertera glutamat → glutamin (glutaminsynteas), kan via blod transportera till levern där de går in i ureacykeln, det kan även själva glutamatet göra
+- skelett använder **alanin** för att transportera ammoniak till lever
+- andra vävnader använder **glutamin**
+
+Samspelet mellan dessa vävnader heter glukosalanincykeln, transporterar kväve till levern
+
+TCA är en hub i cellen, där man kan ta olika koldelar
+- men då kommer cellen skapa mindre energi
+- måste fylla på cykeln med nya kolskelett
+
+glukogena aa spelar stor roll, t.ex. alanin→pyruvat 
+anaplerotiska reaktioner fyller på cykeln
+
+ketogena aa grupper
+- 13 amino acids are pure glucogenic 
+- 5 amino acids are both glucogenic and ketogenic (Phe, Iso, Thr, Trp, Tyr; mnemonic ”PITTT”)
+- Only Lys and Leu are pure ketogenic amino acids
+
+Oxalaccetat är en ingångsdörr för metabolismen för aspartat och aspargin
+
+Vissa aminosyror har väldigt komplex nerbrytning
+
+
+- Alanine aminotransferase
+- Aspartate aminotransferase
+- Glutamate dehydrogenase
+- Glutamine synthetase
+- Glutaminase
+- Phenylalanine hydroxylase
+- Carbamoyl phosphate synthetase I 
+
+| Enzym                                    | Var (huvudsakligen)            | Funktion                                     | Substrat (in)             | Produkt (ut)                      |
+| ---------------------------------------- | ------------------------------ | -------------------------------------------- | ------------------------- | --------------------------------- |
+| Alanine aminotransferase (ALT)           | Lever, skelettmuskel           | Transaminering mellan alanin ↔ pyruvat       | Alanin + α-ketoglutarat   | Pyruvat + Glutamat                |
+| Aspartate aminotransferase (AST)         | Lever, hjärta, muskel          | Transaminering mellan aspartat ↔ oxaloacetat | Aspartat + α-ketoglutarat | Oxaloacetat + Glutamat            |
+| Glutamate dehydrogenase (GDH)            | Lever (mitokondrier)           | Oxidativ deaminering                         | Glutamat + NAD⁺/NADP⁺     | α-ketoglutarat + NH₃ + NADH/NADPH |
+| Glutamine synthetase                     | Muskel, hjärna, perifera vävn. | Avgiftning: binder NH₃ till glutamat         | Glutamat + NH₃ + ATP      | Glutamin + ADP + Pi               |
+| Glutaminase                              | Lever, njure                   | Frigör ammoniak från glutamin                | Glutamin                  | Glutamat + NH₃                    |
+| Phenylalanine hydroxylase                | Lever                          | Hydroxylation av fenylalanin                 | Fenylalanin + BH₄ + O₂    | Tyrosin + BH₂ + H₂O               |
+| Carbamoyl phosphate synthetase I (CPS I) | Lever (mitokondrier)           | Start av ureacykel: aktiverar NH₃            | NH₃ + HCO₃⁻ + 2 ATP       | Karbamoylfosfat                   |

content/Biokemi/Metabolism/🍖 Aminosyrametabolism/Instuderingsuppgifter.md

@@ -0,0 +1,172 @@
+---
+föreläsare: Martin Lidell
+tags:
+  - biokemi
+  - aminosyrametabolism
+  - instuderingsuppgifter
+date: 2025-12-08
+---
+### 1. Beskriv den generella strukturen för en 𝛼-aminosyra.
+
+I 𝛼-aminosyran sitter amingruppen på alfakolet.
+
+### 2. Aminosyror kan vara proteinogena och icke-proteinogena. Vad menas med detta? Ge ett par exempel på aminosyror som tillhör den senare kategorin.
+
+Proteinogena är de som ingår i proteiner, icke-porteinogena gör det inte.
+Ornitine och Citruline är exempel på aminosyror som är icke-proteinogena.
+### 3. Förutom att utgöra byggstenar i proteiner har aminosyror andra mycket viktiga funktioner. Ge exempel på ett par andra viktiga funktioner för aminosyror.
+
+- Transporterar kväve
+- Energigivande
+- byggstenar för andra biomolekyler
+- Homeostasis syra-bas regleringen
+- Neurotransitter
+### 4. Hur får vi tillgång till aminosyror?
+
+Essentiella:
+- Digestion, nedbrytande av proteiner som vi äter.
+Icke-essentiella
+- tillverka själva i kroppen på olika sätt
+- från glykolysen, citronsyracykeln eller pentosfosfatvägen
+### 5. Beskriv översiktligt proteiners nedbrytning till aminosyror i mag-tarmkanalen.
+
+Bryts ner av enzymer/pepsin i magsäcken, sen förs de över till levern där de bryts ner mer
+
+### 6. Hur tar sig aminosyror över cellmembran?
+
+Via jonkanaler. 
+### 7. Vad menas med att en aminosyra är essentiell? Vilka aminosyror är essentiella?
+
+PVT TIM HALL
+Inte A
+Tyrosin
+Fenylalin
+### 8. Vissa aminosyror sägs vara konditionellt essentiella. Vad menas med detta?
+
+Arginin i fetus och för tidigt födda spädbarn
+Tyrosin i PKU
+### 9. Från vilka fem prekursorer bildar vi människor de icke-essentiella aminosyrorna? Dessa prekursorer kommer att utgöra kolskelettet av de syntetiserade aminosyrorna.
+
+1. **Pyruvat** → alanin
+2. **3-fosfoglycerat** → serin → glycin, cystein
+3. **Oxaloacetat** → aspartat → asparagin
+4. **α-ketoglutarat** → glutamat → glutamin, prolin, arginin
+5. **Glutamat** (som egen prekursor i transamineringar)
+
+Mest energieffektivt
+
+### 10. Så kallade aminotransferaser spelar en viktig roll både vid syntes och nedbrytning av aminosyror. Beskriv den generella reaktionsformeln för de så kallade transamineringsreaktioner som katalyseras av denna enzymgrupp.
+
+$ketosyra_1$ + $aminosyra_1$ → $ketosyra_2$ + $aminosyra_2$ 
+
+### 11. ALT och AST är två mycket viktiga aminotransferaser. Vilka är de fullständiga namnen på dessa båda enzymer och vilka reaktioner katalyserar de?
+
+Alanin + 𝛼-ketoglutarat <→ pyruvat + glutamat
+Aspartat + 𝛼-ketoglutarat <→ oxalacetat + glutamat
+
+### 12. Vid transamineringsreaktioner används oftast ett specifikt ”aminogruppdonator/aminogruppacceptor-par”. Vilket?
+
+glutamat ↔ α-ketoglutarat
+### 13. Bestämning av plasmanivåerna av ALT och AST används vid klinisk diagnostik. Vad är en ökad halt av dessa enzymer i blodet ett tecken på?
+
+Trasiga celler, heptit eller alkolism.
+### 14. En specifik aminosyra utgör en viktig donator av aminogrupper vid syntes av andra aminosyror. Vilken är aminosyran och via vilken typ av reaktion bildas denna aminosyra framförallt? Aminosyran utgör även en prekursor från vilken tre icke-essentiella aminosyror kan bildas. Vilka?
+
+a) glutamat
+b) transaminering
+c) glutamin, prolin, arginin
+### 15. Vilken ärftlig enzymdefekt ger upphov till fenylketonuri? Varför är det viktigt att fastställa diagnosen tidigt och hur behandlas fenylketonuri?
+
+Brist på benylalaninhydroxylas som sätter på -OH på fenyalanin
+Alltså: höga nivåer av fenylalanin → bildning av fenylketoner → utsöndras via urin → “phenyl-keton-uria”.
+Kan inte skapa tyrosin
+Det är viktigt för man kan behandla det bra om det upptäckts tidigt
+Man behandlar med ingen vanlig proteinföda utan bara speciella proteinmixar som inte innehåller Phe.
+### 16. Fenylketonuri har gett namnet åt den nyföddhetsscreening (PKU-provet) som utförs i Sverige sedan 1965. Vad är syftet med denna screening?
+
+Hitta ovanliga men allvarliga sjukdomar som går att behandla. 
+
+### 17. Vid nedbrytning av aminosyror kan molekylernas kolskelett omvandlas till sju olika metaboliter. Vilka är metaboliterna och vad kan de användas till?
+
+Glukogeniska aminosyror:
+- pyruvat
+- 𝛼-ketoglutarat
+- succinyl-CoA
+- fumarat
+- oxalaccetat
+
+Alla kan konverteras tillbaka till glukos via glukoneogensis
+
+Ketogeniska aminosyror
+- acetyl-CoA
+- acetoactyl-CoA
+
+Kan lagas som fettsyror eller ketokroppar
+### 18. Degradation av aminosyror sker huvudsakligen i ett specifikt organ. Vilket? Speciellt en annan vävnad kan använda kolskeletten från de så kallade grenade aminosyrorna (branched-chain amino acids), dvs leucin, isoleucin och valin, som energikälla. Vilken vävnad rör det sig om?
+
+a) I lever
+b) skelettmuskeln
+### 19. Varför utgör deaminering av aminosyror en utmaning för oss? Hur har vi löst detta problem?
+
+a) Deaminering är när man tar bort en aminogrupp, då blir det ammonika över För att ammoniak är toxiskt, för basiskt.
+b) lever bryter ner det till urea, som kan transporteras av glutamin/alanin i blodet.
+### 20. Vid nedbrytningen av många aminosyror överförs deras aminogrupp till 𝛼-ketoglutarat och glutamat bildas. Med hjälp av ett i huvudsak leverspecifikt enzym kan glutamat sedan genomgå så kallad oxidativ deaminering. Vilket är enzymet, var i cellen hittar vi enzymet och vilka produkter bildas i reaktionen?
+
+**Enzym:** **Glutamatdehydrogenas (GDH)**
+**Plats i cellen:** **Mitokondriematrix**
+**Produkter:** **α-ketoglutarat + NH₄⁺** (och NADH eller NADPH beroende på riktning)
+Reaktionen avlägsnar aminogruppen som fritt ammonium, vilket sedan kan gå in i ureacykeln.
+### 21. Ange några aminosyror som kan avge kvävet genom direkt deaminering (dvs ej genom oxidativ deaminering). Vilken kväveinnehållande förening bildas?
+
+Serin och treonin
+Ammoniak
+### 22. Den ammoniak som bildas vid katabolism av aminosyror är celltoxisk och måste metaboliseras vidare. Beskriv omvandlingen av ammoniak till den utsöndringsprodukt som lämnar kroppen via urinen. Vilka steg i syntesvägen är energikrävande? Vilket är det hastighetsreglerande steget och hur regleras det? Var i cellen sker de olika reaktionerna? Från vilka föreningar härstammar de olika delarna av utsöndringsprodukten?
+
+a) Karbamoylfosfat konverteras till citrulline som katalyseras av karabamoylfosfatsyntetas-I (CPS-1) som kräver 2 ATP
+b) N-acetylglutamat regulerar karabamoylfosfatsyntetas-I höga koncentrationer av arginin och glutamat
+c) första steget i matrix, resten i cytoplasman
+d) Vatten och Arginin bildar Urea med hjälp av arginas
+### 23. Vilken funktion har ureacykeln och var i kroppen sker denna cykel? Vad händer vid defekter i denna cykel? Ge ett exempel på en ärftlig sjukdom vilken orsakar en defekt ureacykel.
+
+a) bli av med toxisk ammoniak (bi produkt av ammoniak) som bildas om till urea
+b) Argininosuccinatlyasbrist
+
+### 24. Vilka metaboliter kopplar ureacykeln med citronsyracykeln?
+
+Aspartat
+Fumarat
+Oxaloacetat (via aspartat)
+### 25. Hur transporteras kväve från skelettmuskulatur till levern och vad innebär den så kallade alanin-glukos cykeln?
+
+ALAT först, sen tillbaka till Alanin och transporteras till blodet
+
+**Alanin–glukos-cykeln**
+1. Muskeln omvandlar pyruvat → alanin
+2. Skickar det till levern. 
+3. Levern omvandlar alanin → pyruvat → glukos via glukoneogenes. 
+4. Glukos skickas tillbaka till muskeln och används i glykolysen. 
+
+Cykeln flyttar alltså kväve till levern för ureabildning och återför samtidigt glukos till muskeln.
+### 26. Hur transporteras ammoniak från övriga organ till levern?
+Glutamat blir Glutamin som transporterar det
+### 27. Vilka är rollerna för glutaminsyntetas och glutaminas vid transport av ammoniak till levern?
+
+glutaminsynteas: glutamat + NH₄⁺ + ATP → glutamin (sätter ihop)
+glutaminas: glutamat + NH₄⁺ (klyver)
+
+### 28. Definiera begreppen glukogena respektive ketogena aminosyror. Ge exempel på några glukogena och ketogena aminosyror.
+
+glukogena kan gå in glykolyneogenesen
+keotgena kan bli acetyl-CoA eller acetoacetyl-CoA 
+
+glukogen: alla utan lysin och leucin
+ketogena: lysin och leucin
+### 29. Varför kan rent ketogena aminosyror inte användas för syntes av glukos?
+
+ketogen tillför inte tillräckligt många kol
+
+### 30. Vilka aminosyror kan via transaminering omvandlas direkt till glykolys- eller citronsyracykel-intermediärer?
+
+- **Alanin → pyruvat**
+- **Aspartat → oxaloacetat**
+- **Glutamat → α-ketoglutarat**

content/Biokemi/Metabolism/🍖 Aminosyrametabolism/Lärandemål.md

@@ -0,0 +1,34 @@
+---
+föreläsare: Martin Lidell
+tags:
+  - biokemi
+  - aminosyrametabolism
+  - lärandemål
+date: 2025-12-08
+---
+Aminosyrametabolism  
+Berg kap 23: sid 701–703 och 708–731  
+Berg kap 25: sid 766–790  
+
+Proteinogena och icke-proteinogena aminosyror.  
+Aminosyrors användningsområden.  
+Cellulärt upptag av aminosyror.  
+Essentiella/icke-essentiella aminosyror.  
+Glukogena/ketogena aminosyror.  
+Biosyntes av icke-essentiella aminosyror.  
+Aminotransferaser.  
+Fenylketonuri (PKU), en ärftlig metabol sjukdom, PKU-provet och dess syfte.  
+
+Nedbrytning av aminosyror.  
+Den centrala rollen hos glutamat och glutamatdehydrogenas i kvävemetabolismen.  
+Ureacykeln, en leverspecifik metabol väg.  
+Aminosyranedbrytning i extrahepatiska vävnader och kvävetransport till levern.  
+Påfyllnadsreaktioner.  
+
+Beskriva hur celler får tillgång till aminosyror och vad dessa kan användas till.  
+Förstå skillnaden på essentiella och icke-essentiella aminosyror.  
+Översiktligt kunna redogöra för varifrån aminosyrors α-aminogrupp och kolskelett kommer.  
+Beskriva reaktionerna katalyserade av de två kliniskt viktiga enzymerna ALAT och ASAT.  
+Beskriva den bakomliggande orsaken till PKU.  
+Översiktligt beskriva ureacykeln, dess funktion och huvudsakliga reglering.  
+Redogöra för extrahepatiska vävnaders samspel med levern i aminosyrakatabolism.

content/Biokemi/Metabolism/🍖 Aminosyrametabolism/Provfrågor.md

@@ -0,0 +1,23 @@
+---
+föreläsare: Martin Lidell
+tags:
+  - biokemi
+  - aminosyrametabolism
+  - provfrågor
+date: 2025-12-08
+---
+
+```dataviewjs
+const paths = dv.pages("#provfråga and #aminosyrametabolism")
+   .sort(p => p.file.name)
+   .map(p => p.file.path)
+
+dv.span("Antal frågor: " + paths.length + " \n \n")
+
+for (const path of paths) {
+	dv.span(" \n[[" + path + "]]\n")
+	const content = await dv.io.load(path)
+	dv.span(content)
+	dv.span(" \n \n-----\n\n\n")
+}
+```

content/Biokemi/Metabolism/🍖 Aminosyrametabolism/Slides.md

@@ -0,0 +1,281 @@
+---
+föreläsare: Martin Lidell
+tags:
+  - biokemi
+  - aminosyrametabolism
+  - slides
+date: 2025-12-08
+---
+# LPG001
+Martin Lidell
+Amino acid metabolism
+
+## Lecture outline
+ Amino acids – a short introduction
+ How do we get access to amino acids?
+ Biosynthesis of non-essential amino acids
+ The origin of the a-amino group and the carbon skeleton
+ Degradation of amino acids
+ What happens with the amino group and the carbon skeleton?
+ The urea cycle
+ Transport of nitrogen to the liver (alanine/glutamine)
+ Examples of some defects in amino acid metabolism
+
+## Amino acids
+Definition:
+An amino acid is a simple organic 
+compound containing both a carboxyl 
+and an amino group
+More than 500 different amino acids 
+have been described in nature
+Twenty a-amino acids (21 if including 
+selenocysteine) are commonly found 
+in mammalian proteins. These 
+proteinogenic amino acids are the 
+only amino acids that are coded for 
+by DNA
+
+## Amino acids – examples of some important non-proteinogenic amino acids
+GABA (g-amino acid)
+g-aminobutyric acid (GABA)
+an inhibitory neurotransmitter
+Ornithine and Citrulline
+intermediates in the urea cycle
+Ornithine (a-amino acid)
+Citrulline (a-amino acid)
+
+## Why are amino acids essential biomolecules? – some examples
+Building blocks in proteins
+Precursors of important biomolecules
+(neurotransmitters, hormones, etc. etc.)
+Dopamine Epinephrine
+Source of energy
+Acts as neurotransmitters (e.g. Glu and Gly)
+Involved in acid-base homeostasis (Gln)
+Transport ammonia in a nontoxic form (Gln and Ala)
+
+## Overview of amino acid metabolism
+Endogenous proteins
+De novo synthesis of non-essential amino acids
+Dietary proteins
+Synthesis of other important biomolecules
+Degradation
+Amino group → Urea
+Carbon skeleton → Ketone bodies, Glucose/glycogen, Energy, CO2 + H2O, Fatty acids
+Refilling reactions
+Amino acids
+Urea cycle
+
+## Digestion of dietary proteins in the gastrointestinal tract
+
+## Amino acids, di- and tripeptides are absorbed by the enterocytes and released as amino acids into the blood
+The absorbed di- and tripeptides are digested by peptidases into free amino acids that are released into the blood
+
+## Intracellular degradation of endogenous proteins – released amino acids can be reused
+Proteasomal degradation
+
+## Biosynthesis of amino acids – the a-amino group and the carbon skeletons
+
+## Biosynthesis of amino acids – the a-amino group
+The a-amino group is most often derived from glutamate
+
+## Biosynthesis of amino acids – the carbon skeletons
+
+## Most microorganisms can synthesize all of the common proteinogenic amino acids
+
+## Biosynthesis of amino acids in humans – essential and nonessential amino acids
+Nonessential:
+Alanine, Arginine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate, Glutamine, Glycine, Proline, Serine, Tyrosine
+Essential:
+Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine, Phenylalanine, Threonine, Tryptophan, Valine
+
+Humans cannot make the essential amino acids; they must be supplied in the diet
+Some nonessential amino acids become essential under certain circumstances (“conditionally essential”)
+e.g. arginine for fetus/neonate; tyrosine in PKU
+
+## Biosynthesis of nonessential amino acids in humans
+The carbon skeletons are derived from five precursors:
+• 3-Phosphoglycerate
+• Pyruvate
+• a-Ketoglutarate
+• Oxaloacetate
+• Phenylalanine
+
+## Formation of glutamate from a-ketoglutarate
+Glutamate is primarily formed in transamination reactions catalyzed by different aminotransferases
+
+## Aminotransferases / Transaminases
+Enzymes transferring amino groups from a-amino acids to a-keto acids
+a–amino acid-R1 + a–keto acid-R2 → a–keto acid-R1 + a–amino acid-R2
+a-Ketoglutarate/Glutamate is the most common amino group acceptor/donor pair.
+The reactions are reversible.
+Essential for both synthesis and degradation of amino acids.
+
+## ALT and AST – two important aminotransferases
+Amino acids: Alanine, Aspartate, Glutamate
+a-Keto acids: Pyruvate, Oxaloacetate, a-ketoglutarate
+
+## Aminotransferases as indicators of tissue damage
+• Intracellular enzymes
+• Elevated plasma levels indicate cell damage
+• ALT mostly in liver
+• AST in liver, heart, skeletal muscle, kidney
+
+## A second route of synthesis of glutamate from a-ketoglutarate
+Glutamate dehydrogenase (mitochondrial, liver-specific)
+
+## Arginine and proline – synthesized from glutamate
+Arginine → part of urea cycle
+
+## Glutamine and asparagine – formed by amidation
+Enzymes: glutamine synthetase, asparagine synthetase
+
+## Tyrosine – synthesized from phenylalanine
+Reaction:
+Phenylalanine + O2 + NADPH + H+ → Tyrosine + NADP+ + H2O
+
+## Phenylketonuria (PKU)
+Accumulation of phenylalanine, phenylpyruvate, phenyllactate, phenylacetate
+Deficiency of tyrosine and metabolites
+Autosomal recessive (PAH gene)
+Hundreds of mutations
+Insufficient phenylalanine hydroxylase activity
+
+## PKU symptoms
+Intellectual disability, delayed development, seizures, musty odor, fair skin/blue eyes
+Treatment: dietary restriction, amino acid mix w/o Phe, tyrosine becomes essential, sapropterin may help
+
+## “PKU-provet” – newborn screening since 1965
+Blood sample after 48 hours
+Purpose: detect treatable congenital diseases early
+
+## Diseases included today (25 total)
+Endocrine diseases (2)
+Fatty acid metabolism defects (3)
+Carnitine system defects (4)
+Organic acidurias (6)
+Urea cycle defects (3)
+Amino acid metabolism defects (4)
+Other metabolic diseases (2)
+SCID
+
+## Summary of part 1
+(Amino acids important, sources, essential vs nonessential, aminotransferases, PKU)
+
+## Excess amino acids cannot be stored
+Amino acids not needed → degraded to intermediates that enter central metabolism
+
+## How are amino acids degraded?
+• Remove a-amino group
+• Carbon skeleton becomes pyruvate, TCA intermediates, acetyl-CoA, acetoacetyl-CoA
+Occurs primarily in liver; skeletal muscle degrades branched-chain amino acids
+
+## Challenge: ammonia toxicity
+Solution: liver → urea cycle  
+Other tissues → transport as glutamine/alanine
+
+## Glutamate as intermediate toward urea
+
+## a-amino groups transfer to a-ketoglutarate → glutamate (ALT/AST)
+
+## Oxidative deamination of glutamate
+Glutamate dehydrogenase (liver mitochondrial matrix)
+
+## Serine and threonine can be directly deaminated (dehydratases)
+
+## Side-chain nitrogen of glutamine and asparagine – release ammonia and form glutamate
+
+## Ammonia is toxic to CNS
+Urea cycle detoxifies ammonia
+Only active in liver
+
+## Urea cycle
+Carbamoyl phosphate synthetase I  
+Ornithine transcarbamoylase  
+Argininosuccinate synthetase  
+Argininosuccinate lyase  
+Arginase  
+Urea contains 2 amino groups: one from NH4+, one from aspartate.  
+Carbon from HCO3–
+
+## Why is ammonia toxic? (theory)
+Glutamine synthetase in astrocytes → glutamine accumulation → osmotic swelling → edema
+
+## Regulation of urea cycle
+N-acetylglutamate activates CPS I  
+High glutamate + arginine → more N-acetylglutamate
+
+## Defects in urea cycle – example: argininosuccinate lyase deficiency
+Autosomal recessive  
+Symptoms: hyperammonemia, irregular breathing, hypotonia, vomiting, alkalosis, brain swelling, seizures  
+Treatment: glucose infusion, drugs promoting nitrogen excretion, dialysis, low-protein diet, liver transplant
+
+## Drug treatment: arginine and phenylbutyrate
+
+## Nitrogen transport from extrahepatic tissues
+Extrahepatic tissues lack urea cycle  
+Transport forms: glutamine and alanine  
+Muscle uses BCAA
+
+## Glutamine and alanine – nitrogen carriers
+
+## Glucose-alanine cycle
+
+## Where do carbon skeletons end up?
+
+## Seven end-products of amino acid carbon skeleton degradation
+
+## Citric acid cycle – source of building blocks
+Cycle must be refilled (anaplerosis)
+
+## Anaplerotic reactions
+Pyruvate, amino acid skeletons refill TCA
+
+## Glucogenic vs ketogenic amino acids
+Glucogenic → pyruvate or TCA intermediates → glucose  
+Ketogenic → acetyl-CoA or acetoacetyl-CoA → ketone bodies  
+13 glucogenic  
+5 mixed (Phe, Iso, Thr, Trp, Tyr)  
+2 ketogenic only (Lys, Leu)
+
+## Oxaloacetate as entry point for Asp/Asn
+
+## a-Ketoglutarate as entry point for several amino acids
+Glutamate → a-ketoglutarate (via GDH)
+
+## Degradation pathways generating acetyl-CoA
+
+## Degradation of phenylalanine and tyrosine
+
+## Degradation of branched-chain amino acids
+Occurs mainly in skeletal muscle
+
+## Maple syrup urine disease (MSUD)
+Autosomal recessive  
+Defect in branched-chain a-keto acid dehydrogenase complex  
+Accumulation of Leu, Iso, Val and their keto acids  
+Symptoms: poor feeding, vomiting, low energy, abnormal movements, delayed development; severe cases seizures/coma  
+Treatment: protein-restricted diet lacking Leu/Iso/Val; controlled supplementation
+
+## Summary of part 2
+• Amino acid degradation → ammonia → toxic  
+• Glutamate central  
+• Liver → only site of urea production  
+• Extrahepatic tissues use glutamine/alanine  
+• Carbon skeletons used for refilling, glucose, ketone bodies, fatty acids, energy
+
+## Some important enzymes
+ALT  
+AST  
+Glutamate dehydrogenase  
+Glutamine synthetase  
+Glutaminase  
+Phenylalanine hydroxylase  
+Carbamoyl phosphate synthetase I
+
+## Läsanvisningar
+Biochemistry (Berg et al.)  
+Chapter 23: 701–703, 708–731  
+Chapter 25: 766–790  
+Instuderingsfrågor på Canvas  
+Amino acid metabolism