ANABOLISMO DELLE
PRINCIPALI MOLECOLE
pag. 1
LE VIE ANABOLICHE
PRINCIPALI (fegato)
PROTEINE
AMINOACIDI
POLISACCARIDI
GLUCOSO
LIPIDI
GLICEROLO
ACIDI GRASSI
COLESTEROLO
PIRUVATO
PORFIRINE
MITOCONDRIO
ACETIL-CoA
CITOSOL
CORPI
CHETONICI
CICLO DI KREBS
pag. 2
LA GLICOGENOSINTESI
Residuo di glicogeno oppure di glicogenina
come nucleo iniziatore
Glicogeno Sottoposto a regolazione ormonale
sintetasi
UDP-glucoso + PPi
pirofosfatasi
2 Pi
UTP
+
Glucoso 1-P
isomerasi
Glucoso 6-P
pag. 3
LA GLUCONEOGENESI
glucoso + Pi
glucoso 6 fosfatasi glucoso 6-P
fruttoso 6-P + Pi
fruttoso 1,6 bisfosfatasi
fruttoso 1,6-P
gliceraldeide 3-P (2 molecole)
NADH+H+ NAD
1,3 BPG (2)
ATP ADP
3 fosfoglicerato (2)
2 fosfoglicerato (2)
PEP carbossicinasi ossalacetato + CO + GTP
2
PEP (2)
piruvato+ ATP + CO2
piruvato
carbossilasi
mitocondrio
ossalacetato
pag. 4
I PRECURSORI GLUCONEOGENETICI
GLUCOSO-6-P
glucoso 6-fosfatasi
GLUCOSO EMATICO
enzima esclusivamente epatico
DIOSSIACETONE-P
GLICEROLO FOSFATO
PEP
OSSALACETATO
piruvato
carbossilasi
PIRUVATO
SUCCINATO
ALFA-CHETOGLUTARATO
AMINOACIDI
GLUCONEOGENETICI
LATTATO
pag. 5
Precursori glucogenetici
- Lattato e Piruvato
- Intermedi del ciclo di Krebs
- Gli scheletri carboniosi degli aminoacidi
(dopo deaminazione)
- Acidi grassi a catena dispari
ossalacetato
lisina e leucina sono gli unici aminoacidi che non possono essere convertiti in ossalacetato
perché il loro catabolismo porta ad acetil-CoA e negli animali non esiste una via metabolica:
Acetil-CoA
ossalacetato
L’INTERAZIONE FEGATO-MUSCOLO
GLICOGENOLISI
lattato
glicogeno
GLICOLISI
ATP
lattato nel sangue
lattato
glucoso nel sangue
glucoso
ATP
GLUCONEOGENESI
pag. 7
DESTINO METABOLICO
DEGLI AMINOACIDI
PIRUVATO
AMINOACIDI
CHETOGENETICI
ACETIL-CoA
ossalacetato
citrato
succinato
alfa-cheto-glutarato
AMINOACIDI
GLUCONEOGENETICI
pag. 8
I CORPI CHETONICI
glicolisi
piruvato
Acetil-CoA
catabolismo AA
beta ossidazione
Acetil-CoA
Acetil-CoA
Acetil-CoA
Acetil-CoA Acetil-CoA
ossalacetato
MITOCONDRIO
Acetil-CoA
Acetil-CoA
Acetil-CoA
citrato
succinato
alfa-cheto-glutarato
acetil-CoA + acetil-CoA acetoacetil-CoA beta –idrossi-betametilglutaril-CoA IN CIRCOLO
acetoacetato, beta-idrossibutirrato, acetone
pag. 9
SINTESI E UTILIZZAZIONE DEI CORPI
CHETONICI
FEGATO
Acidi grassi
SANGUE
TESSUTI EXTRAEPATICI
Ciclo di Krebs
Beta
ossidazione
Acetil-CoA
Acetoacetato
Beta-idrossibutirrato
2 Acetil-CoA
Reazioni
assenti nel
fegato ! !
Acetoacetato
Beta-idrossibutirrato
pag. 10
IL COLESTEROLO: SINTESI E RUOLI
2 Acetil-CoA
Acetoacetil-CoA
HMG-CoA
colesterolo
L’enzima HMG-COA reduttasi, NADPH-dipendente,
viene inibito dal colesterolo stesso (feed-back).
Lo stesso enzima è inibito competitivamente da farmaci
utilizzati per abbassare la colesterolemia, le statine.
I ruoli del colesterolo sono:
trasportatore di acidi grassi
costituente delle membrane
precursore di ormoni steroidi
precursore degli acidi biliari
STATINE
Il colesterolo NON è una
molecola energetica. Il
colesterolo in eccesso viene,
infatti convertito in acidi
biliari, utili emulsionanti
per la digestione dei lipidi.
isolante delle guaine mieliniche nervose
pag. 11
BIOSINTESI DEGLI ACIDI GRASSI
(citoplasma)
Acetil-CoA + ATP + CO2 Malonil-CoA
Il grande complesso multienzimatico acido grasso sintetasi utilizza come
substrati tanti malonil-CoA, molecole che si differenziano dal prodotto della beta
ossidazione acetil-CoA, e le unisce fra loro formando precursori di acidi grassi a
numero via via crescente di atomi di C.
Il coenzima utilizzato come agente riducente è NADPH + H+ a sua volta ridotto a
partire da NADP + principalmente durante le tappe della via dei pentosi .
Si ricorda che gli acidi grassi linoleico, linolenico, arachidonico devono essere
introdotti con la dieta poiché sono essenziali sotto il profilo nutrizionale.
pag. 12
IL METABOLISMO DEI
COMPOSTI AZOTATI
pag. 13
LA DIGESTIONE DELLE PROTEINE
STOMACO gastrina
HCl
DENATURAZIONE PROTEINE
pepsinogeno
pepsina
PEPTIDI
INTESTINO
TENUE
secretina
PEPTIDI
progressivamente
più corti
PANCREAS
tripsinogeno
chimotripsinogeno
procarbossipeptidasi
NaHCO3
tripsina
chimotripsina
carbossipeptidasi
AMINOACIDI
LIBERI
pag. 14
L’ASSORBIMENTO DEGLI AMINOACIDI E
GLI AMINOACIDI ESSENZIALI
Mediante l’azione sequenziale degli enzimi proteolitici le proteine della dieta
vengono idrolizzate ad aminoacidi liberi. Gli aminoacidi diffondono nei villi
intestinali, entrano nei capillari e vengono trasportati al fegato per via ematica.
Nel fegato,come in tutti i tessuti, è presente un “ pool dinamico” di aminoacidi.
Nessun tessuto nell’uomo è deputato a conservare aminoacidi e proteine.
8 dei 20 AA ordinari devono essere introdotti con l’alimentazione e sono quindi
essenziali.
Gli aminoacidi ESSENZIALI per l’uomo sono:
Isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano, valina.
pag. 15
IL DESTINO METABOLICO DEGLI
AMINOACIDI NEL FEGATO
PROTEINE
sintesi proteica
CORPI
chetogenesi
CHETONICI
proteolisi
20 AMINOACIDI
ORDINARI
gluconeogenesi
GLUCOSO
transaminazione
(interconversione)
(vit. B6PLP)
GLUTAMMATO
decarbossilazione
PURINE
PIRIMIDINE
NH3
26 Aprile 2005
AMMINE BIOGENE
(istamina, adrenalina,
dopamina, serotonina)
deaminazione
ALFA-CHETOGLUTARATO
(intermedio ciclo di Krebs)
EME
CICLO
DELL’UREA
pag. 16
IL METABOLISMO DEGLI AMINOACIDI:
LA TRANSAMINAZIONE
Le reazioni di transaminazione, catalizzate da transaminasi PLP - dipendenti,
consentono l’interconversione di 18 aminoacidi su 20 (lisina e treonina) e
comportano tutte come reagenti il glutamato e l’alfa-chetoglutarato.
Esempio: elevata concentrazione di alanina, bassa concentrazione di aspartato:
Alanina + alfa-chetoglutarato
1°AA
1° chetoacido
glutamato + ossalacetato
piruvato + glutamato
GPT
GOT
2° chetoacido
2°AA
alfa-chetoglutarato + aspartato
Queste reazioni sono reversibili, hanno Keq prossime all’unità e quindi la loro
direzione si sposta dipendentemente dalle concentrazioni dei reagenti.
La presenza fissa della coppia alfa-chetoglutarato – glutamato consente di
spostare il gruppo aminico distribuendolo fra i vari aminoacidi e mantenendo così
equilibrato, per le necessità cellulari, il “pool” aminoacidico.
26 Aprile 2005
pag. 17
IL METABOLISMO DEGLI AMINOACIDI:
LA DEAMINAZIONE OSSIDATIVA
Il “pool” aminoacidico viene utilizzato principalmente per la sintesi delle proteine
e di vari composti azotati. L’eccesso di AA introdotti non può essere accumulato e
va quindi incontro alla fase catabolica di deaminazione ossidativa con grande
liberazione di energia.
Il glutamato può essere deaminato ossidativamente secondo la seguente reazione,
catalizzata dalla glutamato deidrogenasi NAD+ - dipendente, molto attiva nei
mitocondri epatici:
glutamato + NAD+
alfa-chetoglutarato + NH3 + NADH+H +
In questa fase catabolica le reazioni di transaminazione “incanalano” i gruppi
-NH2 dei vari aminoacidi sul glutamato, unico aminoacido che viene deaminato
con liberazione di ammoniaca e di NADH+H +.
La transaminazione e la deaminazione, processi accoppiati nella degradazione
ossidativa degli aminoacidi grazie al glutamato, sono indicate con il termine di
TRANSDEAMINAZIONE
pag. 18
LA SINTESI DI GLUTAMMINA
L’ammoniaca è un composto molto tossico per l’uomo, particolarmente per
il sistema nervoso; la maggior parte di questa base forte, generata dal
catabolismo dei composti azotati, è presente sotto forma di ione ammonio
NH4+ (acido debole).
La reazione, catalizzata dalla glutammina sintetasi (ATP-dipendente), lega
enzimaticamente NH4+ al glutammato formando glutammina, composto
neutro, non tossico che può attraversare le membrane perché
priva di carica, contrariamente al glutammato.
Glutammato + ATP + NH4+ glutammina + ADP + Pi
Giungendo al fegato per via ematica, la glutammina viene idrolizzata a
glutammato e NH4+ , destinato alla sintesi dell’urea.
Glutammina + H2O glutammato + NH4+
Reazione catalizzata dalla glutamminasi mitocondriale.
La glutammina rappresenta la principale forma di trasporto
dell’ammoniaca dai tessuti periferici al fegato ed è di norma presente nel
siero in concentrazioni più elevate degli altri aminoacidi.
pag. 19
IL CICLO DELL’UREA
Gli organismi viventi, a seconda di come eliminano l’azoto ammoniacale, si
dividono in: ammoniotelici, uricotelici, ureotelici.
I mammiferi sono ureotelici e il ciclo dell’urea (ureogenesi) avviene nel fegato,
parte nel citoplasma, parte nel mitocondrio
La reazione complessiva che conduce alla sintesi di urea è la seguente:
CO2 + NH4+ + 3ATP + acido aspartico + 2H2O
Urea + 2ADP + 2Pi + AMP + PPi + acido fumarico
La formula di struttura dell’urea è :NH2-CO-NH2
in cui un gruppo -NH2 proviene dall’acido aspartico (citoplasma) e l’altro
dall’acido glutammico (mitocondrio); NH4+ proviene dalla reazione catalizzata
dalla glutamminasi.
Il costo energetico dell’ureogenesi è di 3 ATP, ma i “legami altamente energetici “
spezzati sono 4 ( PPi idrolizzato): l’alta spesa energetica è giustificata dalla
necessità di eliminazione di un composto molto tossico.
Una piccola quantità di azoto viene eliminata nell’uomo anche sotto forma di
acido urico e deriva fondamentalmente dalla degradazione dei nucleotidi purinici
AMP e GMP.
pag. 20
