background image

PROTEINS 

Proteins  consist  of  the  elements  carbon,  oxygen,  hydrogen,  nitrogen,  and  sulfur. 
It  is  the  fact  that  proteins  contain  nitrogen  that  sets  them  apart  from  pure 
carbohydrates  and  lipids,  which  do  not  contain  nitrogen  atoms.  Proteins  are 
polymers  built  from  one  or  more  unbranched  chains  of  amino  acids.  A  typical 
protein  contains  200  to  300  amino  acids,  but  some  are  much  smaller  (peptides) 
and some are much larger (e.g., titin, in muscle). 

 

There are four distinct levels of a protein's structure: 

1. Primary structure represents the number and types of amino acids in the specific 
amino acid sequence. 

2. Secondary structure refers to commonly formed structures stabilized by hydrogen 
bonds between the  amino acids within the  protein. Common secondary  structures 
are the α-helix, β-pleated sheet 

3. Tertiary structures are three dimensional and result from the interaction of side 
chains,  which  are  stabilized  through  the  hydrophobic  effect,  ionic  attraction, 
hydrogen  bonds,  and  disulfide  bonds.  The  function  and  physical  and  chemical 
properties of a protein are related to its tertiary structure 

4. Quaternary structure is the shape or structure that results from the interaction of 
more than one protein molecule, or protein subunits, held together by noncovalent 
forces such as hydrogen bonds and electrostatic interactions. 

 

Protein Metabolism 

Metabolism  is  the  chemical  reactions  that  involved  to  maintain  the  cell  and 
organisms. For human, metabolism process is the very important because it require 
the  cellular metabolism which  is involves the  complex  biochemical reactions that 
called metabolic pathways. 

Protein metabolism is the process to breakdown foods are used by the body to gain 
energy.  


background image

 

ANABOLISM (Synthesis) 

Anabolism  is  Chemical  reaction  that  synthesizes  molecules  from  the  smaller 
components and usually require energy in process. 

Most  plasma  proteins  are  synthesized in  the  liver  and  secreted  by  the  hepatocyte 
into  circulation.  Immunoglobulins  are  an  exception  because  they  are  synthesized 
in  plasma  cells.  the  information  encoded  in  genes  that  provides  each  protein 
with  its  own  unique  amino  acid  sequence.  The  amino  acid  sequence  of  a 
polypeptide  chain  is  determined  by  a  corresponding  sequence  of  bases  (guanine, 
cytosine, adenine, and thymine) in the DNA contained in the specific gene. 


background image

 

 

Protein  synthesis  occurs  at  a  rate  of  approximately  two  to  six  peptide  bonds 
per  second.  Intracellular  proteins  are  generally  synthesized  on  free  ribosomes, 
whereas proteins made  by the  liver for secretion are made on ribosomes attached 
to  the  rough  endoplasmic  reticulum.  In  some  tissues,  hormones,  such  as 
thyroxine,  growth  hormone,  insulin,  and  testosterone,  may  assist  in  controlling 
protein synthesis. 
 

CATABOLISM (breakdown) 

Catabolism  A  series  of  degradative  chemical  reactions  that  break  down  complex 
molecules  into  smaller  units,  and  does  not  require  energy  because  it  is  releasing 
energy. 
Unlike  fats  and  carbohydrates,  nitrogen  has  no  designated  storage,  and  dietary 
proteins  play  an  essential  role  in  providing  all  the  essential  amino  acids. 
Insufficient  dietary  quantities  of  even  one  amino  acid  can  quickly  limit synthesis 
of  many  essential  proteins.  Most  proteins  in  the  body  are  repetitively 
synthesized  and  then  degraded  allowing  for efficient  recycling  of  amino  acids.  A 
balance  exists  between  protein  synthesis  (anabolism)  and  protein  breakdown  
(catabolism) and the turnover totals about 125 to 220 g of protein each day, 
 
Nitrogen  balance  is  maintained  by  equal  intake  and  excretion  of  amino  acids. 
Pregnant  women,  growing  children,  and  adults  recovering  from  major  illness  are 
often in positive nitrogen balance, which means that their nitrogen intake exceeds 


background image

their loss as net protein synthesis proceeds. When more nitrogen is excreted than is 
incorporated into the body, an individual is in negative nitrogen balance. A negative 
nitrogen  balance  may  occur  in  conditions  in  which  there  is  excessive  tissue 
destruction, such as burns, wasting diseases, continual high fevers, or starvation. The 
breakdown  of  protein  occurs  in  the  digestive  tract  and  kidneys,  but 
primarily  in  the  liver.  Nitrogen  elimination  begins  intracellularly  with  protein 
degradation.  There  are  two  main  routes  for  converting  intracellular  proteins  to 
free amino acids: a lysosomal pathway and a cytosolic pathway. 

 

 

 

 

 

 

 


background image

The general ways of amino acids degradation:  

 1. Deamination  

-  Elimination  of  amino  group  from  amino  acid  with  ammonia  formation. 
- Types of deamination:  

i)  Oxidative  

ii) Reductive  

iii) Hydrolytic 

iv) Intramolecular 

2. Transamination 

3. Decarboxylation 

   

THE EFFECTS OF AMMONIA INTOXICATION: 

The ammonia intoxication happens when blood containing ammonium rises because 
of the capacity to detoxify it by the formation of glutamate and glutamine has been 
exceeded. There also can occur in infants where some of their blood ammonium has 
risen  extreme  high  only  can  undergo  the  emergency  treatment.  Tryptophan  is  the 
precursor  of  Serotonin,  whereas  the  Serotonin  act  as  the  neurotransmitter.  If  the 
quantity of Serotonin is excess so it will causes a state of hyper excitation. 

At the end, the patient having symptoms of ammonia intoxication like blurring of 
vision, tremor, slurring when she speech, convulsions, coma and even can cause a 
death. The biochemical basis of this symptoms is depletion and hyper excitation due 
to  the  excess  of  serotonin  production  and  the  decreasing  of  GABA  synthesis. 
Therefore, when a person have Cirrhosis of liver, the conversion of ammonia to urea 
is  impaired  and  it  she  might  or  will  has  hyperammonemia  other  than  the  liver 
disorders blood and CSF Glutamine levels are increasing when she undergo a feature 
diagnostic of hepatic encephalopathy. 


background image

 

 
CASE: DETOXIFICATION OF AMMONIA  
A 60 year-old-woman suffers from cirrhosis of liver. Toxins such as ammonia are 
not properly metabolized by the liver and can damage brain. Which of the following 
compounds should be in highest concentration in brain as result of detoxification of 
ammonia? 

1.  Alpha ketoglutarate 
2.  Glutamine 
3.  Glutamate 
4.  Gamma amino butyric acid 
5.  Asparagine 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Bahaa
المشاهدات: لقد قام 4 أعضاء و 159 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل