Biochimica 2 (Seconda Parte)

FORMA AMMINATA: PIRIDOSSAMMINA FOSFATO

chetoglutarato. transaminazione due parti:

Nello specifico si può suddividere la in

substrato amminoacidico lega sito attivo

▪ il si al dello specifico enzima

PRIMA PARTE DEL MECCANISMO:

amminotrasferasi, PLP, riarrangiamenti molecolari

in particolar modo va a legarsi al dove subirà una serie di

formazione doppio legame C-alfa N

che porteranno alla di un tra il e del gruppo amminico (C-alfa=N). La

alto livello suscettibilità

situazione che si viene a creare, determinerà un di del doppio legame che andrà

rottura reattivo. L’entrata molecola H O

incontro a essendo diventato più in seguito di una di determinerà

2

debole arrangiamenti

l’idrolisi del doppio legame C-alfa=N, reso dagli avvenuti a livello dell’enzima (se non

fossero avvenuti questi arrangiamenti si avrebbe una deformazione dell’aminoacido). Come conseguenza

rilascio alfa-chetoacido gruppo amminico legato PLP

dell’idrolisi si avrà, il di mentre il rimarrà al che passa

amminata, piridossammina fosfato.

nella sua forma sito attivo, libero

▪ nel lasciato dal primo substrato (alfa-chetoacido),

SECONDA PARTE DEL MECCANISMO:

secondo substrato, l’alfa-chetoglutarato. legherà PLP amminato preleverà

entrerà un Esso si al a cui il

gruppo amminico L-glutammato, PLP trasformerà forma aldeidica

diventando mentre il si nella sua

fosfato).

(piridossal L-glutammato diversi destini:

A questo punto potrà essere sottoposto a

- Può essere nuovamente sottoposto a transaminazione, donando così gruppi amminici a nuovi

aminoacidi;

- Può essere ulteriormente metabolizzato attraverso una deamminazione ossidativa;

- Può essere trasformato in glutammina.

TRASPORTO GRUPPO AMMINICO AL FEGATO

tessuti extraepatici, degradazione nucleotidi

L’ammoniaca è prodotta da diversi come ad esempio dalla dei

cervello. un’elevata tossicità, fegato, composti non

nel Avendo prima di giungere al essa viene convertita in

tossici. trasportatore ematico, glutammato,

Per la funzione di il essendo essenziale per il meccanismo

intracellulare L-glutammina

dei gruppi amminici, viene sostituito dalla attraverso una reazione catalizzata

glutammina sintetasi.

dall’enzima

reazione utilizzata ATP glutammato,

In questa viene una molecola di che reagendo con il forma un

intermedio ADP. substrato

(6-fosfo-alfa-chetoglutarato) e L’intermedio appena formato sarà il della prossima

l’ammoniaca ione ammonio NH +), L-glutammina fosfato

tappa, infatti esso reagisce con ( generando e (Pi)

4

L-glutammina trasporterà due gruppi amminici, sangue eccessive quantità

La dunque essa è presente nel e se in

metabolizzata nell’intestino, fegato reni

rispetto a quelle richieste, viene nel e nei grazie alla presenza

glutamminasi glutammato

dell’enzima che la converte nuovamente in e

NH +.

4 + trasportato fegato sangue convertito

A questo punto l’NH viene nel dal per essere

4

definitivamente urea.

in

glutammato

Il invece potrà essere:

- Ulteriormente metabolizzato fegato glutammato deidrogenasi NH +

nel dalla che liberando l’altro 4

l’alfa-chetoglutarato

rende disponibile (per entrare nel ciclo di Krebs)

- Entrare nelle reazioni di transaminazione gruppi amminici sintesi

per mettere a disposizione per la di

aminoacidi.

nuovi TRASPORTO GRUPPO AMMINICO DAL MUSCOLO SCHELETRICO AL FEGATO

muscolo aminoacidi combustibili, degradazione

Il degrada utilizzandoli come la loro richiede una reazione di

transaminazione, staccare gruppo amminico

che consenta di il dall’aminoacido stesso

alfa-chetoglutarato L-glutammato.

e cederlo all’ che si convertirà in

L-glutammato transaminazione alfa-chetoglutarato),

a sua volta subirà un’altra (diventando andando a

cedere gruppo amminico piruvato, prodotto glicolisi trasformerà alanina

il proprio al dalla che si in

(aminoacido non polare, non essenziale dato che l’organismo umano è in grado di sintetizzarlo). Questa

transaminazione aminotrasferasi.

reazione di è catalizzata dall’alanina

Nel muscolo si preferisce trasferire lo ione ammonio sotto forma di alanina, poiché esso (muscolo) è in

grado di produrre grandi quantità di piruvato (è uno degli alfa-chetoacidi più abbondanti), ed in seguito

alle sue alte concentrazioni (piruvato) è favorita l’attivazione della transaminazione.

L’alanina passerà sangue fegato. Importantissimo è ricordare

prodotta a questo punto, dal per arrivare al

che tutti i tessuti possono degradare aminoacidi, ma solo il fegato può convertire lo ione ammonio in urea.

citosol epatociti, l’alanina transaminazione gruppo

Nel degli sarò sottoposta ad una andando a cedere il

amminico all’alfa-chetoglutarato glutammato), piruvato

(diventando ritornando il cui destino sarà quello di

gluconeogenesi glucosio muscolo.

entrare nella per “ricostituire” da poter mettere a disposizione del

glutammato entrare mitocondri deidrogenazione

Il prodotto potrà nei per essere sottoposto ad una

transaminazione l’ossalacetato aspartato.

oppure ad una con per formare

Il muscolo quando si contrae vigorosamente, lo fa in condizioni anaerobiche, producendo piruvato e

lattato dalla glicolisi e uno ione NH + dalla demolizione delle proteine. Questi prodotti raggiungono

4

il fegato dove:

- Il piruvato e il lattato verranno trasformati in glucosio che ritornerà al muscolo;

- Lo ione NH + verrà convertito in urea successivamente espulsa.

4 DEAMINAZIONE OSSIDATIVA

epatociti, glutammato citosol mitocondri, deaminazione

Giunto negli il passa dal ai dove va incontro ad una

ossidativa glutammato deidrogenasi

catalizzata dalla (enzima presente nella matrice mitocondriale, unico in

NAD+ NADP+). rilasciato ioni NH +

grado di utilizzare sia che Il gruppo amminico viene sottoforma di smaltiti

4

ciclo dell’urea, glutammato alfa-chetoglutarato

nel mentre il diventa che entrerà nel ciclo di Krebs.

CICLO DELL’UREA

metabolica Hans Krebs 1932. urea

Via scoperta da nel La produzione di ha luogo quasi esclusivamente nel

fegato matrice mitocondriale epatociti),

(inizia nella degli ed è il destino della maggior parte

l’urea, attraverso il sangue, reni

dell’ammoniaca che vi giunge. Una volta prodotta giunge ai dove verrà

escreta sottoforma di urine.

Questo “ciclo” prevede la successione di 5 reazioni, 2 mitocondriali e 3 citosoliche:

NH +

Il gruppo amminico (derivante della reazioni precedenti) andrà a

PRIMA REAZIONE MITOCONDRIALE: 4

reagire CO HCO -(

con la (prodotta attraverso la respirazione mitocondriale) sottoforma di presente in

2 3

quanto si forma per ionizzazione dell’acido carbonico che a sua volta è formato da CO , prodotta dal ciclo di

2

reazione irreversibile carbamil fosfato sintetasi

Krebs, a contatto con H 0) in una catalizzata dall’enzima

2

carbamil fosfato. 2 molecole di ATP.

producendo La seguente reazione utilizza

NH +HCO + 2ATP → CARBAMIL FOSFATO + 2ADP+Pi

+

4 3-

carbamil fosfato ornitina

il in una reazione catalizzata dall’

SECONDA REAZIONE MITOCONDRIALE:

transcarbamilasi carbamilico citrullina

dona il gruppo all’ornitina formando (che lascerà il mitocondrio per

fosfato

giungere nel citosol) e rilasciando (Pi).

CARBAMIL FOSFATO + ORNITINA → CITRULLINA + Pi

citrullina substrato

la diventa di una reazione catalizzata

PRIMA REAZIONE CITOSOLICA:

sintetasi, ATP

dall’argininosuccinato un enzima che si serve di una molecola di per formare un

citrullil AMP pirofosfato

intermedio, il liberando contemporaneamente (PPi).

CITRULLINA+ATP → CITRULLIL AMP + PPi

AMP) legare mitocondrio

Questo intermedio (citrullil si andrà a con l’aspartato [prodotto nel

glutammato ossalacetato → alfa-chetoglutarato aspartato) trasportato citosol

(transaminazione + + ma nel

trasportatore membrana mitocondriale interna]

per mezzo di un presente nella attraverso una reazione di

condensazione produzione argininsuccinato liberazione AMP.

che porterà alla di e alla di Questa reazione

gruppo amminico, l’espulsione gruppo

con l’aspartato, permette l’aggiunta di un favorendo di un altro

potenzialmente tossico per il nostro organismo.

CITRULLIL + ASPARTATO → ARGININSUCCINATO + AMP

scisso l’arginino-succinasi

l’argininsuccinato andrà poi ad essere tramite in

SECONDA REAZIONE CITOSOLICA →

arginina fumarato, continuazione ciclo, fumarato

e il primo composto servirà per la del il invece verrà

convertito, citosol, malato fumarato idratasi citosolica H O). malato

nel in per mezzo di una (aggiunta di Il

2

ulteriormente mitocondrio aggiungersi

potrà essere metabolizzato nel citosol o entrare nel per agli altri

intermedi ciclo di Krebs.

del ARGININSUCCINATO → ARGININA + FUMARATO

FUMARATO + H O → MALATO

2

idratazione arginasi,

reazione di catalizzata dall’enzima il quale si serve di una

TERZA REAZIONE CITOSOLICA →

H O scindere urea ornitina. L’urea riversata sangue giungere reni

molecola di per l’arginina in e verrà nel per ai

2

espulsa urina, l’ornitina

dove verrà sottoforma di mentre entrerà nel

mitocondrio permettere l’avvio ciclo dell’urea.

per di un nuovo

ARGININA →UREA + ORNITINA

REGOLAZIONE CICLO DELL’UREA

velocità ciclo dell’urea dieta:

La di azione del è dettata dalla

- ipercalorica, aminoacidi, combustibile

Se essendoci più essi vengono utilizzati come e la loro

deaminazione aumento produzione urea,

determina un della di in seguito all’aumentata

gruppi amminici;

disponibilità di

- digiuno prolungato, metabolismo proteine muscolo

Se il nostro ricorre alle del per ricavare

energia, disponibilità gruppi amminici

anche in questo caso la grande di

aumento urea.

determina un di produzione di

I COLLEGAMENTI TRA LE VIE METABOLICHE RIDUCONO I COSTI ENERGETICI DI SINTESI UREA

3 ATP,

Il ciclo dell’urea richiede l’utilizzo di di conseguenza se questa via metabolica fosse rimasta isolata

dispendiosa.

risulterebbe notevolmente convertito

Ciò viene evitato in quanto l’ossalacetato all’interno della matrice mitocondriale viene in

aspartato transaminazione

attraverso una (ossalacetato+glutammatoalfa-

L’aspartato ciclo dell&rsqu