24 Metabolismo degli aminoacidi Reazioni di deaminazione e ciclo dell urea

Metabolismo degli aminoacidi

Reazioni di deaminazione

e destino metabolico dell‛NH 3

Ciclo dell‛urea

Durante il digiuno a seconda del n° di giorni, si ha aumento/rallentamento della degradazione delle proteine

che avviene per azione delle proteasi lisosomiali o del proteasoma, che porta in ogni caso alla liberazione

dei 20 aa clotituenti. Per poterli utilizzare devono però essere privati del gruppo amminico.

Il pool di aa deriva, in situazione di un individuo normale (non a digiuno)

• in parte dalle proteine alimentari (digestione),

• in parte dalla sintesi endogena (per quegli aa non essenziali sintetizzati a

partire da precursori),

• ma anche dalla degrazione delle proteine, composti che hanno un loro

normale turnover.

~ 50-80 Questi aa possono essere usati per produrre E, una volta liberati del

g/giorno gr.amminico: per produrre lo scheletro carbonioso del glucosio e di alcuni

intermedi del ciclo del TCA. L'E che proviene da queste fonti è però

estremamente ridotta rispetto ad es a quella che deriva dagli ac.grassi.

1 cal = 4,128 Joule

Gi aa possono essere utilizzati anche per formare altri composti azotati

dell'organismo e per sintetizzare proteine –> la quantità di aa che derivano dalla

degradazione sono infatti utilizzati per fare altre proteine.

* Tirosina è considerata

essenziale ma in realtà è

semiessenziale perchè può

Condizionalmente derivarbdalla fenilalanina,

essenziali sono quelli che eseenziale => se l'apporto di

l'organismo è auesto è sifficiente, si può

potenzialmente in grado sontetizzare nell'organismo.

di sintetizzare, non però

se l'organismo è in

accrescimento => serve

un'integrazione dietetica.

Piruvato, ossalacetato e α-chetoglutarato sono i 3 α-chetoacidi più importanti => i 3 aa più importanti sono alanina,

aspartato e glutammato, coinvolti nel ciclo dell'urea e nell'eliminazilne di N dal rene.

Ad eccezione di prolina, treonina e lisina, tutti gli altri aa possono essere trasaminati => tutti possono trasferire il

gr.amminico. => TRANSAMMINAZIONE = INTERCONVERSIONE tra aa

Dei 3 chetoacidi l'α-chetoglutarato (che diventa glutammato) ha importanza maggiore nell'acquisire il gruppo amminico: il

glutammato-DH

glutammato, e solo lui, può subire infatti l'azione della che porta a liberazione di ioni ammonio –>

DEAMINAZIONE OSSIDATIVA, avviene SOLO per il glutammato, unico dei 3 aa che quindi può liberare ioni ammonio.

Prodotti di degradazione dello scheletro carbonioso degli aminoacidi:

aminoacidi glucogenici e aminoacidi chetogenici

Gli aa, per essere utilizzati a

scopi E o per produrre glu e Glucosio

corpi chetonici, devono

subire reazione di

DEAMINAZIONE. Per rimuovere il gr amminico esistono

diverse reazioni; una delle più

transamminazione

importanti è la –> il

gr amminico non viene perso ma è una

reazione in cui viene trasferito da un

composto ad un altro. Avvengono ad

amminotransferasi

opera di e

aa α-

coinvolgono sempre un e un

chetoacido affinchè uno si trasformi

nell'altro. È indispensabile la VITAMINA

B6 nella forma attiva di PALP. Corpi

chetonici

Treonina Rimozione del gruppo amminico

reazioni di transaminazione

mediante amminotrasnferasi

Ci sono 2 importanti:

aminotransferasi (ALT)

PALP

REAZIONI REVERSIBILI

NB: SONO ampiamente => la direzione dipende dai

reazioni ampiamente reversibili Glutammato-piruvato

livelli di substrati e prodotti e dalle richieste della cellula. PALP aminotransferasi

(GPT)

Aspartato trasferisce

il suo gr amminico su Da alanina ad α chetoglutarato

ossalacetato che

diventa glutammato (AST)

α chetoacido accettore è l'ossalacetato

PALP Glutammato-ossalacetato

PALP aminotransferasi

(GOT)

citosolici

Sono enzimi => se presenti a livello del sangue

vuol dire che c'è degradazione a livello epatico o del

miocardio => utilizzati in test diagnostici.

Rimozione del gruppo amminico

reazioni di deaminazione ossidativa catalizzata dalla

mediante

glutammato deidrogenasi localizzata nei mitocondri

VERA E PROPRIA ELIMINAZIONE DI IONI

AMMONIO!!

NAD

+

reazione reversibile NADH + H +

DEAMINAZIONE OSSIDATIVA : NADP

+

• ox del C a cui è legato il gr amminico

attraverso l'intervento del NAD che si red a NADPH

imminoacido

NADH: si forma + H +

• idrolisi con liberazione di ioni ammonio e α Glutammato

chetoglutarato, utilizzato nel ciclo del TCA cm

intermedio. ADP e GDP glutammato

Si ha quindi liberazione di gr amminici che

reaz reversibile

possono essere escreti. È una deidrogenasi

ATP, GTP

che può procedere quindi anche in senso e NADH

opposto verso la AMMINAZIONE RIDUTTIVA,

catalizzata dallo stesso enzima, ma il coenzima

utilizzato è il NADPH che, legando i gr amminici liberi all'α-

chetoglutarato, si ox a NADP+ formando glutammato.

glutammato DH

La è un enzima mitocondiale => i substrati

devono trovarsi nel mitocondrio. La direzione della reaz

dipende dalle richieste E. È infatti

• attivata da ADP e GDP (quando i livelli E diminuiscono)

• inibita da ATP, GTP e NADH, che indicano che il ciclo del

TCA è efficiente e l'α-chetoglutarato può essere utilizzato per

Ciclo

produrre glutammato. dell‛acido α-chetoglutarato

citrico

Rimozione del gruppo amminico

reazioni di deaminazione ossidativa catalizzate da

mediante

aminoacido ossidasi flaviniche localizzate nei perossisomi del fegato e rene

aa ossidasi a livello perossisomale

Esistono reaz di che contengono coenzimi flavinici. Si trovano in fegato/rene e

possono agire sia su L che D aa.

- L-aminoacido ossidasi FMN-dipendente (scarso significato fisiologico)

- D-aminoacido ossidasi FAD-dipendenti hanno FMN come coenzima ma la loro rilevanza è

limitata

La reaz procede con l'ox e la formaz di imminoacicido, seguita da idrolisi e liberazione di gr ammonio e formazione del

chetoacido corrispondente. FMN FMNH

R R

R

2

o o

FAD FADH

2 Le D-aa ossidasi sono invece FAD-dipenenti e sono

importanti perchè possono ox e deaminare i D aa

introdotti dalla dieta, prodotti dal met della flora intestinale

O

½ O + H O H O 2 e che, se non degradati, potrebbero andare ad interferire

2 2 2 2

catalasi con il met degli L-aa, normalemtne utilizzati per la sintesi

I coenzimi ridotti non possono essere riossidati a livello della proteica

catena respiratoria mitocondriale in quanto queste reazioni => sono importanti x eliminare aa la conf scorretta degli

avvengono nei perossisomi => vengono ossidati grazie aa che interferiscono con il normale met dell'organismo.

all'O2 molecolare ad acqua ossigenata, eliminata e

perossidasi catalasi

degradata poi dalle e dalle a

composto come ossigeno ed acqua, non tossici.

Rimozione del gruppo amminico

reazioni di deaminazione non ossidativa

mediante

La rimoz del gr amminico avviene in questo caso per semplice idrolisi, ma sono tutte

reaz che richiedono vitamina B6 nella forma di piridossal fosfato (PALP)

H O

Serina deidratasi 2 PALP

PALP = temporaneo CH

CH 3

accettore dei gruppi 3

amminici piruvato

H O

2 PALP

Treonina deidratasi succinilCoA

CH CH

2 2

CH CH

3

1. Rimozione iniziale di una molecola di H2O 3

α-chetobutirrato

2. Spostamento del doppio leg, che forma l'imminoacido

3. La successiva idrolisi forma l'α-chetoacido H S

2

Cisteina desulfidrasi PALP

• In auesto caso si ha CH

CH 3

eliminazione di un 3 piruvato

gruppo sulfidrilico invece

dell'acqua

Destino metabolico dei gruppi amminici Dona gruppo

amminico della

e dell‛NH prodotti nei tessuti Reazioni di amminazione riduttiva o catena laterale

3 transaminazione

Da aminoacidi per reazioni

Tutte queste reaz possono avvenire in tutti i distretti Glutamina sintetasi

o altri composti biosintetiche

dell'organismo, che possono quindi liberare i loro azotati

gruppi amminici. RENE

(es. basi azotate)

Gli ioni ammonio sono tossici per l'organismo perchè

alterano il pH => devono essere eliminati attraverso il

rene come glutammina oppure attraveso il fegato per

formazione di urea. La glutammina

L-glutammato Glutaminasi trasporta 2 gruppi

Glutammina Glutammato amminici: quelli

deidrogenasi

sintetasi provenineti dalle

reaz di

(mitocondriale) transaminazione e

Glutaminasi Alanina

amino quelli che devono

transferasi essere trasportati

-glutamilfosfato dai tessuti

extraepatici per

Glutammina essere eliminati.

Ciclo del

sintetasi glucosio- Altre a queste

alanina funzioni, viene

utlizzata in reazioni

anaboliche e di

biosintesi, però

quando si ha un

L-glutammina

Gli ioni ammonio devono essere Alanina forte catabolismo

amino

trasportati agli organi deputati alla loro di aa, viene inviata

trasportatore di transferasi

eliminazione. Non possono essere a rene/fegato per

ammo