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