16 bis 2 Degradazione proteine e Ciclo Urea 2015
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Seconda Università degli Studi di Napoli DiSTABiF Corso di Laurea in Scienze Biologiche Insegnamento di CHIMICA BIOLOGICA Prof. Antimo Di Maro Anno Accademico 2014-15 Lezione 16 bis Degradazione delle proteine, amminoacidi e Ciclo dell’Urea Meccanismo della digestione di proteine Le proteine ingerite con la dieta vengono degradate ad amminoacidi liberi nel tratto gastrointestinale. Tutto inizia nello stomaco dove la gastrina stimola la produzione di HCl e pepsinogeno. A pH bassi (1,0) il pepsinogeno viene attivato a pepsina che inizia a digerire le proteine (idrolisi dei legami N-terminali con residui di Trp, Phe, Tyr, Leu). Dallo stomaco all’intestino, si ha l’aumento di pH grazie al bicarbonato prodotto dal pancreas. Un meccanismo ormonale infine porta all’immissione dal pancreas di chimotripsinogeno, tripsinogeno e procarbossipeptidasi A e B. Essi si trasformano in tripsina (attivata dalla enteropeptidasi), chimotripsina e carbossipeptidasi ed idrolizzano i peptidi ad amminoacidi. Intervengono anche l’elastasi (ottenuta dalla proelastasi) e l’amminopeptidasi. Gli amminoacidi così ottenuti vengono assorbiti ed arrivano al fegato. Catabolismo degli amminoacidi Catabolismo degli amminoacidi – Eliminazione del gruppo carbossilico: produzione di ammine biogene. Istamina (H), putresceina (Orn), cadaverina (K), ciò succede con enzimi «amminoacidi decarbossilasi» sono molecole importanti in alcune vie di trasmissione dei segnali (sistema nervoso) ma si possono formare anche con la degradazione batterica (odore nauseabondo ….) - Metabolismo del gruppo amminico - Metabolismo della catena carboniosa Anche gli amminoacidi possono entrare nei cicli metabolici per dare energia, dando scheletri carboniosi (-chetoacidi) che vendono degradati. Il problema è eliminare l’ammonio (NH4+), tossico ad alte concentrazione nelle cellule. La degradazione delle proteine produce amminoacidi, che entrano nel catabolismo (divisi in classi). Enzimi coinvolti nel metabolismo del gruppo amminico 1-Transamminasi Transamminasi L- amminoacido (1) + -chetoacido (2) -chetoacido (1) + amminoacido (2) - La specificità delle transamminasi è duplice: per l’ -chetoacido (più elevata) e per l’amminoacido Es. Glutammico-piruvato transamminasi (GPT) L-alanina + -chetoglutarato Piruvato + glutammato Glutammico-ossalacetato transamminasi (GOT) L-aspartato + -chetoglutarato Ossalacetato + glutammato Meccanismo catalitico delle transamminasi. Normalmente il PLP è legato all’enzima con un residuo di Lys. Reazioni con meccanismo a ping pong due differenti substrati che entrano ed escono dal sito attivo Forma piridossalica (gruppo aldeidico) Forma piridossamminica (gruppo amminico) Meccanismo di reazione delle transaminasi Transamminazione L’eliminazione dello ione ammonio proveniente dalla degradazione delle proteine (esogene ed endogene) avviene nel fegato. Generalmente l’accettore di ioni ammonio è il glutammato che è l’accettore finale di gruppi amminici provenienti da altri amminoacidi tramite le transamminasi. Dai tessuti al fegato vi sono dei «trasportatori» differenti dal glutammato. L’ammonio viene eliminato come.. 2- Glutammato deidrogenasi (mitocondrio) NADP+ NADPH + H+ Qui si ottiene lo ione Ammonio da eliminare (nei mitocondri) Enzima mitocondriale Glutammato deidrogenasi Il glutammato è indispensabile per la sua funzione intracellulare, quindi per il trasporto extracellulare dell’ammoniaca viene utilizzata la glutammina. Essa trasporta l’ammoniaca nel torrente circolatorio. L-Glutammato + ATP --> -glutatammil-fosfato + ADP -> -glutatammil-fosfato + NH4+ -> L-glutammina. Infine, la glutammina nel fegato libera lo ione ammonio. Glutamminasi Oppure dai muscoli l’alanina Dai muscoli generalmente il trasportatore è l’alanina, quando vengono degradate le proteine per avere energia. Così la gluconogenesi avviene nel fegato, il muscolo non consuma energia (dal piruvato si ottiene il PEP e così via…) - Transamminazione con ossalacetato - Glutammato deidrogenasi Ciclo dell’Urea o dell’ornitina -Inizia nel mitocondrio 1 - prosegue nel citosol 2 3 I Trasporto di Asp nel citosol Il fumarato entra nei mitocondri Sintesi Carbamil fosfato nel mitocondrio 2ATP + HCO3- -----> Carbamil fosfato Carbamil fosfato Sintasi Ciclo dell’Urea (Sintetasi) (Succinasi) Sintesi dell’Argininosuccinnato ATP + Citrullina -----> Citrullin-AMP ------>Argininosuccinnato + PP Sintesi degli amminoacidi La sintesi degli amminoacidi prevede la presenza di ione ammonio (NH4+) e l’utilizzo di scheletri carboniosi provenienti o dalla glicolisi o da intermedi del ciclo di Krebs. In generale si arriva alla produzione di -chetoacidi che poi successivamente per transamminazione danno L-amminoacidi Catabolismo ed anabolismo come avevamo già visto….. Le famiglie di amminoacidi sulla base delle vie biosintetiche Biosintesi della Serina per esempio Errori congeniti del metabolismo ALBINISMO: Phe Tyr ≠ Melanine FENILCHETONURIA: dovuta a un difetto nel gene che codifica per la fenilalanina-idrossilasi, l’enzima che converte l’aminoacido essenziale fenilalanina in tirosina. URINE A SCIROPPO D’ACERO: Leu, Ile, Val Patologia provocata da un difetto della decarbossilazione ossidativa degli aminoacidi a catena ramificata. Il nome è data da un caratteristico odore delle urine Amminoacidi essenziali Ciclo dell’azoto Alcuni aspetti della reazione nitrogenasica, non funzionante in presenza di O2. Enzima: nitrogenasi La reazione prevede un grosso dispendio di energia ed elettroni: N2 + 8e- + 16ATP + 10H+ --> 2NH4+ + 16ADP + 16Pi + H2 Enzima: nitrogenasi Lo ione ammonio viene organicato entrando nei sistemi biologici come glutammato e glutammina Glutammico deidrogenasi Glutammina sintetasi Sintesi purine e pirimidine A Precursori a basso peso molecolare dell’anello pirimidinico 4 5 6 2 e 3 dal carbamilfosfato 3 2 1 1, 4, 5, 6 da Asp Carbamil-P sintetasi II citosolica (biosintesi delle pirimidine) …..Il ribosio dalla via dei pentoso fosfati B Precursori a basso peso molecolare dell’anello Purinico I deossinucleotidi si formano dai nucleotidi tramite l’enzima “ribonucleotide reduttasi“ I nucleotidi trifosfati vengono defosforilati a NDP e poi il ribosio ridotto a deossi
