Biochimica e biologia molecolare - processo metabolico degli amminoacidi

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Deamminazione degli amminoacidi 18

19

Transamminazione 20

amminoacido α-chetoglutarato

+ O

NH

3

I II

- - -

R-CH-COO + OOC-CH -CH -C-COO

2 2 +

NH

O 3

I

II - - -

+ OOC-CH -CH -CH-COO

R-C-COO 2 2

α-chetoacido glutammato 21

Tutti gli amminoacidi, ad eccezione di prolina, lisina e treonina, subiscono la

transaminazione.

α α

-chetoacidi: -chetoglutarato, piruvato e ossalacetato 22

Le transaminasi utilizzano il PLP come cofattore che viene convertito in piridossamina

23

TRANSALDIMMINAZIONE

In tutti gli enzimi dipendenti dal PLP il cofattore è legato, in assenza di substrato,

ε-amminico

al gruppo di una lisina al sito attivo tramite una base di Schiff.

Il riarrangiamento che porta alla formazione della base di Schiff con il substrato

entrante è una reazione di transaldimminazione 24

LA REAZIONE DELLE TRANSAMINASI SEGUE UN MECCANISMO A PING-PONG

α ε

1) il gruppo -amminico dell’amminoacido va a sostituirsi al gruppo -amminico

base di Schiff

dell’enzima. La che si forma tra l’amminoacido e il PLP resta

tramite interazioni multiple non covalenti

fortemente legata all’enzima .

α

2) la stessa base perde un protone dall’atomo di carbonio dell’amminoacido e

α

successivamente viene idrolizzata in -chetoacido e PLP legato solo all’NH3.

α-chetoacido

3) un (secondo substrato) reagisce con il complesso E-PLP-NH3,

formando un’altra base di Schiff

4) si produce un amminoacido (secondo prodotto) e si rigenera il complesso

E-PLP aa-NH3 …

PLP-NH3-aa PLP-NH3 + chetoacido

PLP-E * *

E E

2°chetoacido aa-NH3 + PLP-

PLP-NH3

* *

E E 25

a) generica reazione di

transamminazione

b) transamminazione

glutammato-ossalacetato

(GOT)

Meccanismo cinetico a ping-pong

26

Transamminasi in medicina 27

TRANSAMINASI

Aspartato amminotransferasi ( AST o GOT )

α-chetoglutarato + aspartato glutammato + ossalacetato

Alanina amminotransferasi ( ALT o GPT )

α-chetoglutarato glutammato + piruvato

+ alanina 28

29

AST o GOT: miocardio

- alta concentrazione nel , nel fegato e nel cervello

- aumenta nel siero in seguito a necrosi cellulare (infarto del

miocardio)dopo 8-12h (liv. max dopo 24-48h; val. norm. dopo 4-7 giorni)

La determinazione serve a 4 scopi:

1. distinguere l’infarto del miocardio da una crisi di angina pectoris

2. diagnosticare un infarto nei casi di elettrocardiogramma dubbo

3. stabilire l’estensione dell’infarto del miocardio

4. seguire il decorso della malattia

- aumento elevato di AST (100 volte sup. ai valori normali):

epatite acuta

avvelenamenti

ALT o GPT: fegato

-localizzata nel , rene, miocardio, muscoli scheletrici, pancreas,

milza

-nell’epatite virale il suo aumento è sovrapponibile a quello della AST 30

α

-chetoglutarato

amminoacido

+ O

NH

3

I II

- - -

R-CH-COO + OOC-CH -CH -C-COO

2 2 +

O NH

3

I

II - - -

R-C-COO + OOC-CH -CH -CH-COO

2 2

α

-chetoacido glutammato

Con la reazione di transaminazione il gruppo amminico è stato solo trasferito.

Il suo definitivo distacco avviene con la reazione di deamminazione. 31

NAD(P)H

NAD(P)+

+ +

+ H NH

NH 2

3 I I

I - -

OOC-CH -CH -C-COO

- -

OOC-CH -CH -CH-COO 2 2

2 2

glutammato α- immino

glutarato

H O

Deamminazione ossidativa catalizzata 2

dall’enzima glutammato deidrogenasi

1) Questa reazione avviene all’interno dei +

NH

4

mitocondri

2) Quasi tutta l’ammoniaca che si forma O

II

nell’organismo viene prodotta in questa - -

OOC-CH -CH -C-COO

reazione 2 2

3) L’enzima è regolato allostericamente: α-chetoglutarato

+ ADP GDP - ATP GTP (che entra nel ciclo di Krebs)

32

3 forme dello stesso

scheletro carbonioso

reazione importante:

1. per la sintesi dell’urea

2.per l’α-chetoglutarato

libero che si forma.

La glutamina rappresenta un sistema

tampone che contrasta l’innalzamento

della concentrazione di ammoniaca libera

reazione molto importante nel rene per

il controllo del pH: l’ammoniaca diffonde

attaverso le cellule del tubulo distale renale

+

e nel lume intrappola gli ioni H fomando 33

che è escreto con le urine.

ione NH

4

TRANSDEAMINAZIONE

L’accoppiamento della transaminazione con la

deaminazione del glutammato costituisce il

processo della transdeaminazione 34

35

DECARBOSSILAZIONE

• Terza via del catabolismo degli amminoacidi che porta alla formazione

delle corrispondenti ammine

Le decarbossilasi sono enzimi piridossalfosfato-dipendenti 36

AMMINE BIOGENE

CO 2 vasodilatatore, stimolante

istamina

istidina dell’ attività gastrica

CO 2 Potente vasocostrittore,

serotonina

5-idrossitriptofano neurotrasmetitore

CO 2

tirosina tiramina Agente ipertensivo

CO 2

3,4-diidrossifenilalanina dopamina

Intermedio della sintesi

dell’adrenalina 37

Composto

CO Acido

2 che svolge

γ

-γ

-amminobutirrico

Acido glutammico importanti

GABA funzioni a

livello

cerebrale

CO 2

aspartato β -alanina Costituente del CoA

La decarbossilazione della lisina e della ornitina porta alla

formazione delle diammine cadaverina e putrescina 38

Decarbossilazione (piridossalfosfato dipendente)

dell’acido glutammico: 39

I TESSUTI PERIFERICI TRASPORTANO AZOTO

AL FEGATO 40

Esistono tre processi di incorporazione dell’NH3:

1. Sintesi del glutammato

2. Sintesi della glutammina

3. Sintesi del carbamilfosfato 41

α

1. Sintesi del glutammato (amminazione riduttiva dell’α

-chetoglutarato)

glutammato deidrogenasi

Questa reazione è un importante PUNTO DI INCONTRO tra il METABOLISMO

α

DELL’AZOTO E IL METABOLISMO ENERGETICO, essendo l’ -chetoglutarato un

42

intermedio del ciclo dell’acido citrico.

2. Sintesi della glutammina Il più importante donatore di N

glutammina nella biosintesi di purine, pirimidine

sintetasi e amminoacidi

(glutammato) (glutammina) 43

(intermedio

fosforilato)