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Biochimica 9: metabolismo delle basi azotate e dei nucleotidi Appunti scolastici Premium

Questo documento comprende il quindicesimo capitoletto dell'appunto completo di biochimica utile all'esame omonimo in ambito del corso di laurea in medicina e chirurgia, ma non solo.
In questo documento sono trattati, in maniera semplice e scorrevole, ma non priva di dettagli adeguati, i seguenti argomenti:
- Metabolismo delle basi azotate e dei nucleotidi: Generalità sulle basi azotate... Vedi di più

Esame di Biochimica e biologia molecolare docente Prof. G. Morrone

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BIOSINTESI DELLE BASI AZOTATE E DEI NUCLEOTIDI

Il nucleotide è fatto da una base azotata, purinica o pirimidinica, legata ad uno zucchero pentoso (ribosio

o deossiribosio) mediante un legame β-glicosidico in posizione 1’. Inoltre, vi è la presenza di uno, due o tre

gruppi fosfato denominati, rispettivamente, α, β e γ.

La biosintesi di purine, pirimidine e nucleotidi stessi è un processo regolato in maniera molto complessa.

Questa precisa regolazione è molto importante, poiché tende a bilanciare la produzione dei vari tipi di

nucleotidi, per generare un numero pressoché uguale di nucleotidi purinici e nucleotidi pirimidinici. La

regolazione, dunque, è soprattutto un’inibizione di tipo feedback in cui il prodotto della biosintesi di un

nucleotide, che sia purinico o pirimidinico, o di una base, inibisce l’intera via che porta alla sua

produzione.

La biosintesi dei nucleotidi può avvenite in due diverse vie: vi è la biosintesi de novo, in cui le basi vengono

sintetizzate a partire da precursori molto piccoli, e la biosintesi di salvataggio, in cui le basi azotate sono

recuperate mediante la dieta o biosintetizzate attraverso altri pathways derivanti dalla degradazione degli

acidi nucleici. Quasi tutti gli organismi sono in grado di sintetizzare le basi azotate de novo, ma non tutti

possono anche recuperarle.

Il processo di biosintesi delle basi azotate è, in generale, un meccanismo molto dispendioso

energeticamente. In più, la degradazione delle basi azotate non fornisce energia, al contrario, invece, di

quella del ribosio o del deossiribosio.

BIOSINTESI DE NOVO DELLE PURINE

La biosintesi de novo delle purine avviene a partire dal 5-fosforibosil-1-pirofosfato, da cui si ottengono

direttamente i ribonucleotidi-monofosfato (AMP o GMP). Per la sintesi si utilizzano amminoacidi, CO₂ e

tetraidrofolato. Le tappe della biosintesi de novo delle purine portano alla formazione di un prodotto

comune, detto IMP (inositato). L’IMP, poi, può prendere due vie metaboliche diverse per produrre o AMP

o GMP. La biosintesi de novo delle purine richiede ATP o GTP: per produrre l’inosinato, infatti, sono

richieste 7 molecole di ATP.

5-fosforibosil-1-pirofosfato - Il 5-

fosforibosil-1-pirofosfato (PRPP) è la

forma attivata del ribosio e partecipa

alla biosintesi, sia de novo che di

recupero, dei nucleotidi purinici. Il

PRPP si ottiene mediante una reazione

catalizzata dalla PRPP-sintasi, che

trasforma il ribosio-5-fosfato

proveniente dalla via del pentoso

fosfato in PRPP, utilizzando due

molecole di ATP per aggiungere il

pirofosfato sul substrato (dunque,

rilasciando AMP).

Basi puriniche - Ad oggi si sa da dove derivano tutti gli atomi delle basi puriniche.

• Le fonti di azoto (N) sono acido aspartico, glutammina e glicina;

• Le fonti di carbonio (C) sono glicina, CO₂ e tetraidrofolato.

Tappe della biosintesi de novo delle basi puriniche - Dopo che il ribosio-5-fosfato viene convertito in 5-

fosforibosil-1-pirofosfato dalla PRPP-sintasi, esso viene incanalato nelle diverse tappe della biosintesi de

novo delle basi puriniche.

• Nella prima fase, l’enzima glutamin-PRPP-ammidotrasferasi trasferisce il gruppo ammidico di una

molecola di glutammina (che diventa glutammato) in posizione 1’ del PRPP, che però perde il

pirofosfato e diventa, dunque, 5-fosfo-β-D-ribosilammina.

• Nella seconda fase, l’enzima GAR-sintetasi catalizza il legame di una molecola di glicina a livello del

gruppo amminico della 5-fosfo-β-D-ribosilammina, formando glicinammide-ribonucleotide (GAR)

e spendendo una molecola di ATP.

• Nella terza fase, l’enzima GAR-transformilasi catalizza l’aggiunta di un gruppo formilico a livello

dell’azoto della glicinammide-ribonucleotide formando formil-glicinammide-ribonucleotide

(FGAR). Il gruppo formilico viene donato dal coenzima della GAR-transformilasi, ossia il

tetraidrofolato, che passa da N¹⁰-formil-tetraidrofolato a tetraidrofolato.

• Nella quarta fase, l’enzima FGAM-sintetasi catalizza l’aggiunta di un gruppo amminico alla formil-

glicinammide-ribonucleotide, che diventa formil-glicinamidina-ribonucleotide (FGAM). Anche

questa reazione richiede una molecola di ATP.

• Nella quinta fase, l’enzima AIR-sintetasi catalizza una reazione di deidratazione che fa chiudere

l’anello, formando dunque 5-amminoimidazolo-ribonucleotide e spendendo un’ulteriore molecola

di ATP.

• Nella sesta fase, l’enzima AIR-carbossilasi catalizza una reazione di carbossilazione del 5-

amminoimidazolo-ribonucleotide che non richiede biotina, formando N⁵-carbossi-

amminoimidazolo-ribonucleotide (CAIR).

• Nella settima fase, l’enzima N⁵-CAIR-mutasi catalizza lo spostamento del gruppo carbossilico

nell’ambito dello stesso substrato, formando 5-ammino-4-carbossi-amminoimidazolo-

ribonucleotide (ACAIR).

• Nell’ottava fase, l’enzima SAICAR-sintetasi catalizza il legame di una molecola di aspartato al 5-

ammino-4-carbossi-amminoimidazolo-ribonucleotide formando N-succinil-5-amminoimidazolo-4-

carbossiammide-ribonucleotide (SAICAR). Questa reazione vede la spesa di una molecola di ATP.

• Nella nona fase, l’enzima adenilo-succinato-liasi catalizza la liberazione di una molecola di

fumarato dal SAICAR, formando 5-amminoimidazolo-4-carbossiammide-ribonucleotide (AICAR).

• Nella decima fase, l’enzima AICAR-transformilasi catalizza l’aggiunta di un gruppo formilico

all’AICAR formando N-formil-amminoimidazolo-4-carbossiammide-ribonucleotide (FAICAR).

Anche in questo caso, il coenzima è il tetraidrofolato.

• L’undicesima e ultima fase forma l’inosinato (IMP). L’IMP-sintasi catalizza la ciclizzazione del

FAICAR attraverso una reazione di idratazione, formando dunque inosinato.

Destini dell’inosinato - L’inosinato (IMP) formato dalla biosintesi purinica può trasformarsi in AMP o in

GMP.

• Per formare AMP, l’inosinato viene sottoposto a due reazioni. Nella prima esso viene legato al

succinato dall’adenilo-succinato-sintetasi con dispendio di una molecola di GTP e si forma

adenilo-succinato. In seguito, l’adenilo-succinato viene scisso dall’adenilo-succinato-liasi ad AMP

+ fumarato.

• Per formare GMP, l’inosinato viene sottoposto a due reazioni. Nella prima esso viene

deidrogenato dall’IMP-deidrogenasi, e si forma xantosina-monofosfato. Nella seconda la GMP-

sintetasi scinde una molecola di ATP per aggiungere un gruppo ammidico alla xantosina-

monofosfato formando GMP.


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DESCRIZIONE APPUNTO

Questo documento comprende il quindicesimo capitoletto dell'appunto completo di biochimica utile all'esame omonimo in ambito del corso di laurea in medicina e chirurgia, ma non solo.
In questo documento sono trattati, in maniera semplice e scorrevole, ma non priva di dettagli adeguati, i seguenti argomenti:
- Metabolismo delle basi azotate e dei nucleotidi: Generalità sulle basi azotate e sui nucleotidi;
- - Biosintesi de novo delle purine: Concetti generali; 5-fosforibosil-1-pirofosfato; Basi puriniche; Tappe della biosintesi de novo delle basi puriniche; Destini dell'inosinato;
- - Biosintesi di recupero delle purine: Concetti generali; Sindrome di Lesch-Nyhan;
- - Regolazione della biosintesi de novo delle purine: Meccanismi; Interconversione dei nucleotidi purinici;
- - Biosintesi de novo delle pirimidine: Concetti generali; Tappe della biosintesi de novo delle pirimidine;
- - Regolazione della biosintesi de novo delle pirimidine: Meccanismi;
- - Biosintesi dei deossiribonucleotidi e regolazione: Concetti generali; Ribonucleoside-difosfato-reduttasi; Meccanismo di riduzione da parte della ribonucleoside-difosfato-reduttasi;
- - Catabolismo dei nucleotidi: Concetti generali; Degradazione delle basi azotate (Degradazione delle purine, Degradazione delle pirimidine); Gotta.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia
SSD:
A.A.: 2017-2018

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher mind-axon di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biochimica e biologia molecolare e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Magna Graecia - Unicz o del prof Morrone Giovanni.

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