ZIMOGENI ATTIVATI NEL LUME INTESTINALE DURANTE LA DIGESTIONE DELLE PROTEINE ESOGENETripsina, chimotripsina, carbossipeptidasi A e B, amminopeptidasi, enteropeptidasi, elastasi
FONTI DI AMMINOACIDI:PROTEINE ASSUNTE CON GLI ALIMENTI PROTEINE ENDOGENE (TURNOVER) BIOSINTESI
2D. Voet, J.G. Voet, C.W. Pratt, Fondamenti di biochimica, Zanichelli editore 2017
Le proteine sono continuamente sintetizzate e degradate in tutte lecellule (TURNOVER)
Il ricambio delle proteine cellulari assicura rapide risposte alle variazioni delle condizioni ambientali e consente di recuperare e mettere in circolo
amminoacidi liberi, i gruppi amminici e gli scheletri carboniosi degli amminoacidi
Soprattutto le proteine che hanno assunto una conformazione tridimensionale difettosa, con un ripiegamento scorretto sono indirizzate
rapidamente verso la degradazioneNel PROTEASOMA
Berg et al., BIOCHIMICA 6/E, Zanichelli editore S.p.A.
Copyright © 2007
Gli aminoacidi sono precursori metabolici
Precursori di ammine e molecole segnale con funzione regolativa
Precursori di purine e pirimidine, porfirine, coenzimi, fosfolipidi
Precursori di molecole carburante
Substrati per la sintesi delle proteine. Vengono attivati mediante l’attacco al tRNA e vanno a costituire una riserva di amminoacil-tRNA a disposizione dell’apparato per la sintesi proteica.
Gli aminoacidi negli animali possono subire degradazione ossidativa in 3 condizioni:
1) con il turnover delle proteine cellulari2) con una dieta ricca di proteine3) durante il digiuno o nel diabete mellito
Aminoacidi come precursori di molecole carburante
Nel metabolismo degli amminoacidi sono fondamentali le reazioni di TRANSAMINAZIONE
La transaminazione è una reazione che consiste di 2 semireazioni:1) α-amminoacido convertito nel corrispondente α-chetoacido 2) α-chetoacido convertito nel corrispondente α-amminoacido
Scambio del gruppo –NH3+
Reazioni catalizzate dalle amino-transferasi (o transaminasi)Coenzima che funge da scambiatore: PLP (piridossalfosfato)
7D. Voet, J.G. Voet, C.W. Pratt, Fondamenti di biochimica, Zanichelli editore 2017
La piridossamina-fosfatotrasferirà il gruppo
amminico su un secondo α-chetoacido che diventerà un α-amminoacido attraverso le
reazioni inverse
il gruppo amidico della catena laterale dell’Asn proviene dalla
Glutamina
:NH3
TRANSAMINAZIONI PIU’ COMUNI:
piruvato ↔ alaninaossalacetato ↔ aspartato
α-chetoglutarato↔ glutamato
Malato deidrogenasi citosolica
Sistema navetta malato/aspartato (attiva nel fegato e nel cuore)
12
Malato deidrogenasi mitocondriale
3
4
5
Viene transamminato ad aspartato e nella reazione viene riprodotto α-chetoglutarato
6
Traslocatore aspartato/glutammato
Transamminazione7
Al complesso I
Traslocatore malato/α-chetoglutarato
GLICOLISI
Dalla decarbossilazione di alcuni amminoacidi si ottengono importanti amine biologiche
Decarbossilazione dell’ISTIDINA ISTIDINA DECARBOSSILASI(PLP-dipendente)
CO2
Aminoacidi come precursori di amine con funzione regolativa
CO2
Decarbossilazione del TRIPTOFANO
Idrossilazione in C-5Monoossigenasi
PLP
SEROTONINA(neurotrasmettitore)
Mediatore dell’infiammazione e delle reazioni allergiche
Metabolismo della FENILALANINA
CO2
transmetilazione
MELANINE
Idrossilazione in C-4Monoossigenasi
Decarbossilasi-PLP
COO -
H- H3+
COO -
H- H3+
HOTIROSINA
Idrossilazione in C-3Monoossigenasi
DOPA
DOPAMINA
Idrossilazione sul C-β(Ascorbato-dipendente)
NORADRENALINA
ADRENALINA
Vari altri derivati
RUOLO CENTRALE DEL FEGATO E DELLE TRANSAMINASI EPATICHE NEL METABOLISMO
DEGLI AMMINOACIDIProteine cellulari
Transaminazione
Transaminazione
Deaminazioneossidativa
Proteine cellulari
Disponibili per il metabolismo
ossidativo.
Trasformato in glutamina
Tessuti extraepatici
Nei mammiferi, quando è necessario eliminare l’azoto in eccesso dall’organismo,
viene prodotta glutamina a partire dal glutammato. La Glutamina trasporta azoto
nel sangue dai tessuti extraepatici al fegato.
TRANSAMINASIONE
Glutamato
NH3, ATP
Pi
Glutamina
Glutaminasi(mitocondrio-
epatociti)
Glutammato
Escrezione dell’azoto in eccesso
La glutamina raggiunge il fegato, all’interno dei mitocondri laGLUTAMINASI elimina azoto dalla catena laterale della glutaminasottoforma di NH4
+.Una reazione simile coinvolge l’asparagina mediante l’ASPARAGINASI
DEVE RILASCIARE IL GRUPPO ALFA-AMMINICO.Va incontro ad una DEAMINAZIONE OSSIDATIVA.
α-chetoglutarato
Glutamato
NH4+
H2O
H2N..
La GLUTAMATO DEIDROGENASI catalizza la Deaminazioneossidativa del glutammato in α-chetoglutarato e ammoniaca.
α-chetoglutarato
Intermedio imminico
Glutamato
Ciclo di KREBS
Urea
Ciclo alanina/glucosio: coinvolge fegato e muscolo
Avviene quando viene meno la disponibilità di glicogeno, e di glucosio per le cellule muscolari. I miociti degradano le proprie proteine liberando amminoacidi ramificati che mettono a disposizione gruppi amminici e scheletri carboniosi.
transamminazione
glicolisigluconeogenesi
Deamminazione ossidativa
Ciclo dell’urea
Proteine muscolari
α-chetoglutarato
IL CICLO DELL’UREA (o dell’ORNITINA) avviene negli EPATOCITI , in parte dentro il mitocondrio, in parte nel citosol
+ 2ATP
IL CICLO DELL’UREA
D. Voet, J.G. Voet, C.W. Pratt, Fondamenti di biochimica, Zanichelli editore 2017 18D. Voet, J.G. Voet, C.W. Pratt, Fondamenti di biochimica, Zanichelli editore 2017
Nel mitocondrio il bicarbonato reagisce con l’ATP in una reazione
catalizzata dalla CARBAMMILFOSFATO SINTETASI 1
1) Si forma carbossifosfato
2) L’ammoniaca rimpiazza il gruppo fosfato e si forma carbammato
3) Il carbammato viene fosforilato per formare CARBAMMILFOSFATO
Sono consumate due molecole di ATP
Nel mitocondrio il carbammilfosfato reagisce con l’ornitina per formare citrullina in presenza di ORNITINA TRANSCARBAMMILASI
La citrullina esce dal mitocondrio e nel citosol si combina con 1 ATP per
formare l’intermedio citrullil-AMP. La reazione è catalizzata dall’
ARGININOSUCCINATO SINTETASI
D. Voet, J.G. Voet, C.W. Pratt, FONDAMENTI DI BIOCHIMICA 2/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2007
La citrullina condensa con l’aspartatoa dare argininosuccinato
Ossalacetato + glutammato
Aspartatoammino-transferasi
aspartato + α-chetoglutarato
mitocondrio
L’ARGINATO SUCCINATO LIASI scinde l’argininosuccinato e libera arginina e
fumarato
Arginina
Fumarato
ARGININO-SUCCINATO
Arginina
L’ARGINASI scinde per idrolisi il gruppo guanidio dell’arginina
rilasciando UREA
Si riforma ornitina che rientra nel mitocondrio dove può
ricominciare un successivo ciclo
Un atomo di azoto dell’urea proviene dall’ammoniaca incorporata nel
carbammilfosfato, l’altro atomo di azoto proviene dall’aspartato. L’atomo di carbonio proviene dal bicarbonato.
Il fumarato prodotto nel citosol può essere convertito in malato dalla FUMARASI CITOSOLICA
Il malato può essere convertito in ossalacetatodalla MALATO DEIDROGENASI CITOSOLICA
GLUCONEOGENESI
Ciclo dell’UREA
Nel citosol
Può rientrare direttamente nel mitocondrio dove verrà indirizzato al ciclo di KREBS: è ossidato a ossalacetato
Transamminazione
Fuoriesce dal mitocondrio.
ASPARTATO
Si crea un ciclo associato al ciclo dell’urea, in cui dal fumarato ottenuto attraverso il ciclo dell’urea si rigenera l’aspartato che serve per produrre argininosuccinato
REGOLAZIONE DEL CICLO DELL’UREA1) Connessa alla regolazione di
altri processi metabolici (ciclo di Krebs)
2) Dipendente dal livello di NH4+
un eccesso di azoto nell’organismo accelera il ciclo dell’urea.
3) Avviene principalmente attraverso il controllo del primo passaggio catalizzato dalla carbammil-fosfatosintetasi 1
ATTIVA LA CARBAMMIL-FOSFATO SINTETASI 1
Il glutammato è acetilato per mezzo di una sintasiattivata dall’arginina
N-acetilglutammato