27 Metabolismo di basi azotate e nucleotidi

Metabolismo dei composti azotati ciclici

Metabolismo delle basi azotate

e dei nucleotidi

Composti azotati possono essere di tipo lineare = aa, oppure di tipo ciclico = basi azotate puriniche e

pirimidiniche + basi di tipo piridinico (piridossina = vitamina B6, niacina = vitamina B3).

Composti azotati a struttura ciclica di tipo piridinico

Niacina

Piridossina (o acido nicotinico)

(Vitamina B )

(Vitamina B ) 3

6 Coenzimi

Piridossalfosfato

(coenzima delle transaminasi

e delle decarbossilasi) Nicotin adenin dinucleotide (NAD )

+

(coenzima delle deidrogenasi)

Principali tipi di basi azotate presenti nell‛organismo umano

6 6

7 7

5 5

1 1

8 8

2 2

4 4

9 9

3 3

Adenina Guanina Acido urico

Purine (6-amminopurina) (2-ammino-6-ossipurina) (2,6,8-triossipurina)

Base purinica che

non rientra nella

costituzione dei

nucleotidi, ma è

importante perchè

rappresenta la

4

4

4 forma di

5

5

5 3

3

3 escrezione delle

2 6

2

2 6

6 basi puriniche.

1

1

1 Purine e pirimidine

sono importanti

perchè vanno a

Pirimidine Uracile

Citosina Timina formare le basi

(2,4-diossi-

(2-ossi-4- (2,4-diossi-5- azotate.

pirimidina)

amminopurina) metil-pirimidina)

Struttura chimica di un nucleotide Possono essere presenti

nella forma monofosfata,

difosfata o trifosfata.

Base azotata

purinica o

pirimidinica

Gruppo

fosfato Zucchero pentoso

(ribosio o 2‛-desossiribosio)

Tipi principali di ribonucleotidi NB: Uracile è smpr

legato al ribosio;

se fosse presente

un deossiribosio si

avrebbe timina

Adenosina monofosfato Guanosina monofosfato Uridina monofosfato Citidina monofosfato

(AMP) (GMP) (UMP) (CMP)

Tipi principali di desossiribonucleotidi

Deossi Deossi

Deossi Deossi

adenosina monofosfato citidina monofosfato

guanosina monofosfato timidina monofosfato

(dAMP) (dCMP)

(dGMP) (dUMP)

Sia i ribonucleotidi

sia i desossiribonucleotidi

possono essere presenti nella

forma di

mono-, di- e tri-fosfato. DNA RNA

1. subunità delle catene

polinucleotidiche Legame

fosfodiestere

Funzioni dei nucleotidi

2. trasportatori di energia

ATP

Servono per andare a costituire gli acidi nucleici, ma i nucleotidi sono Nicotinammide adenin dinucleotide

importanti anche perchè trasportatori di E come ATP e GTP, per formare (NAD )

+

i coenzimi, per attivare le molecole (attivazione dei monosaccaridi o per

la sintesi dei PL), per fare molecole regolatrici nella cellula come il cAMP

e il cGMP. 3. costituenti di coenzimi

Coenzima A Flavin adenin dinucleotide (FAD)

4. attivatori di intermedi metabolici Diacilglicerolo

D-Glucosio Citosina

Uridina CDP-diacilglicerolo

UDP-Glucosio

5. molecole regolatrici Guanina

Adenina

Adenosina 3‛,5‛-monofosfato ciclica Guanosina 3‛,5‛-monofosfato ciclica

(cAMP) (cAMP)

Metabolismo delle basi azotate e dei nucleotidi

Digestione, assorbimento e trasporto

dei nucleotidi

di origine alimentare

Anche se la dieta dovesse contenere un'elevata quantità di ac.nucleici, l'assorbimento delle basi azotate è ridotto, anche

se l'organismo può digerire queste molecole. La digestione avviene a livello duodenale: nello stomaco il pH acido le

denatura in modo che le nucleasi pancreatiche possano promuoverne la frammentazione, dando oligonucleotidi. Questi,

fosfodiesterasi

attraverso le pancreatiche, verranno ulteriormente scissi a dare i mononucleotidi. Smpr a livello

nucleotidasi

duodenale le pancreatiche scindono il leg con il P liberando i nucleosidi. Le nucleosidasi poi liberano base

azotata + zucchero. Deossiribosio e ribosio sono rimmessi in circolo, captati dalle cellule e riciclati nel met del Glu grazie

alla via dei pentoso fosfato (interconversione degli zuccheri); le basi puriniche e pirimidiniche solo in parte sono immesse

acido urico e β-alanina

nel circolo sanguigno, ma sono principalmente metabolizzate: => demolite ed escrete.

Digestione e assorbimento

dei nucleotidi

di origine alimentare Nucleotidasi Nucleo

sidasi

de novo

Biosintesi “ ” dei nucleotidi purinici

Devono legare sul C10 un gruppo formilico ed è richiesta CO2. La base purinica è associata ad uno zucchero pentoso (RP);

la costruzione avviene proprio a partire dal ribosio –> 1ª reazione prevede che il ribosio-5P sia pirofosforilato sul C1. È su

questa molecola che i precursori aggiungeranno i diversi atomi per la sintesi della base purinica.

L'organismo dispone di 2 modalità per sintetizzare questi nucleotidi:

BIOSINTESI DE NOVO:

1. partendo da precursori che non hanno nnt a che vedere con le basi azotate (aa,

derivati dell'acido folico, CO2). Questa sintesi è possibile x entrambi i tipi di basi azotate, ma richiede un elevato

consumo E BIOSINTESI DI RECUPERO:

2. Tutte le cellule, sopratt il cervello, attuano una le basi azotate libere possono

essere recuperate per ricostituire nucleotidi

Alcuni tessuti (come il fegato) dispongono di entrambi i processi, altri (cervello) solo della biosintesi di recupero.

de novo

Biosintesi “ ” dei nucleotidi purinici

Via dei pentoso fosfati

Nel processo di biosintesi de novo l'N

presente nel nucleo pirimidinico o purinico

deriva, in ultima analisi, da aa, e il ribosio dal

metabolismo del glucosio. In particolare il

ribosio-5P contenuto in entrambi i nucleotidi

viene fornito dal PRPP, che si forma da α-

PRPP

ribosio-5P e ATP per azione della

sintetasi, che catalizza il trasferimento del Nb: nella biosintesi dei nucleotidi pirimidinici

pirofosfato terminale dell'ATP sul C1 del

Ribosio fosfato si forma prima il nucleo azotato, che poi è

ribosio-5P. o trasferito sul ribosio-5P, mentre nella

pirofosfochinasi biosintesi dei nucleotidi purinici è proprio il

ribosio-5P che fa da supporto per la

formazione del nucleo azotato.

Ribosio fosfato pirofosfochinasi

de novo

Biosintesi “ ” dei nucleotidi purinici Glutammina 5‛-fosforibosil-

(

Un residuo di glutammina cede il gruppo amminico 1-pirofosfato)

inserendo l'N9, la glicina fornisce poi .... Fosforibosilpirofosfato amido transferasi

Il prodotto finale di queste reazioni è l'inosina Glicina

monofosfato. ( Sapere da dove derivano i vari atomi della

!)

molecola e con quale ordine N -formil-FH

10 4

Glutammina

CO 2

Aspartato

N -formil-FH

10 4

Ribosio fosfato pirofosfochinasi fosforibosil

e

pirofosfato amido transferasi = Enzimi la cui attività Inosina monofosfato

è regolata per regolare la quantità di nucleotidi (IMP)

purinici. de novo

Biosintesi delle basi puriniche

Fosforibosilpirofosfa

to amido transferasi

(citoplasma) 5‛-fosforibosil

formilglicinammide

sintetasi

(citoplasma)

5‛-fosfo

ribosilglicinammide

sintetasi

(citoplasma) 5‛-fosforibosil

amminoimidazolo

(AIR) sintetasi

(citoplasma)

Formil

transferasi

(citoplasma)

5‛-fosfo ribosil

ammino

imidazolo

carbossilasi adenilato succinasi

(citoplasma) (citoplasma)

5‛-fosforibosilammino

imidazolo carbossammide

formil transferasi

(citoplasma)

Inosinicasi

(o IMP sintetasi)

5‛-fosforibosilammino (citoplasma)

imidazolo succino

carbossammide sintetasi I

(citoplasma)

Formazione del legame N-glicosidico del nucleotide –> questa reazione consiste nell'amminazione del PRPP da parte

glutammina,

della con formazione della 5'-fosforibosil-1-ammina. La reazione implica anche la transizione della

Alcuni principali processi metabolici che richiedono il NADPH

configurazione α in β del leg N-glicosidico, che rimane poi in tutti i nucleotidi purinici.

Costruzione della porzione imidazolica –> sul gruppo amminico della 5'-fosforibosil-1-ammina viene inserita una

glicina

molecola di con formazione della GAR; la reazione richiede ATP per l'attivazione, in forma di acil-fosfato, del

Reazioni di detossificazione formil transferasi,

gr.carbossilico della glicina. Il gr.amminico della glicina è quindi formilato ad opera di una con l'intervento

glutammina

di THF. Il FGAR così formato viene amminato a FGAM in presenza di (che cede il gruppo amminico) e ATP.

di composti xenobiotici o di metaboliti di scarto di origine

sintetasi

Interviene infine una che provoca la chiusura dell'anello imidazolico, attraverso l'eliminazione di una molecola di

H2O e la concomitante idrolisi di ATP ad ADP: si forma AIR.

esogena (dieta) o endogena (metabolismo) che utilizzano il

sistema delle monoossigenasi Citocromo P -dipendente (CYP)

Costruzione della porzione pirimidinica –> l'AIR viene carbossilato con impiego di CO2 e si forma un ac.carbossilico, che

450

ac.aspartico

viene successivamente aminato mediante attacco di (in presenza di ATP) e rimozione di fumarato. L'AICAR

inosin chinasi

cos&