Biochimica: parte 9

Amminoacidi e digestione

Amminoacidi nello stomaco ➔ La mucosa gastrica secerne la gastrina ➔ stimola la secrezione di HCl dalle cellule parietali e di pepsinogeno da parte delle cellule adenomere ➔ pH basso = azione antisettica e agente denaturante proteine globulari.

Pepsinogeno ➔ scissione autocatalitica ➔ pepsina ➔ rompe i legami peptidici formati da residui aromatici a livello del loro gruppo amminico.

Intestino

pH basso stimola la secrezione dell'ormone secretina nel sangue ➔ stimola il pancreas a secernere bicarbonato nell'intestino tenue ➔ pH 7.0 ➔ nel tenue ➔ rilascio ormone colecistochinina ➔ stimola la secrezione di tripsinogeno, chimotripsinogeno e procarbossi peptidasi A e B. Enteropeptidasi ➔ converte tripsinogeno in tripsina ➔ attiva chimotripsinogeno, procarbossipeptidasi e proelastasi.

Pancreas

Inibitore pancreatico della tripsina che impedisce la produzione prematura di enzimi proteolitici nelle cellule pancreatiche.

Epatociti e metabolismo degli amminoacidi

L-glutammato + NAD⁺ ➔ NADP⁺ ➔ NADH o NADPH ➔ H⁺ + CH₂ - COO^- ➔ C = O ➔ CH₂ - COO^- ➔ NH₄⁺ + L-glutammatodeidrogenasi ➔ α-chetoglutarato. ADP ➔ GTP.

Amminoacidi nello stomaco ⟶ La mucosa gastrica secerne la gastrina ⟶ stimola la secrezione di HCl dalle cellule parietali e di pepsinogeno da parte delle cellule adenomepr ⟶ pH basso = azione antisettica e agente denaturante proteine globulari.

Pepsinogeno ⟶ scissione autocatalitica ⟶ pepsina ⟶ rompe i legami peptidici formati da residui aromatici a livello del loro gruppo amminico.

Intestino ⟶ pH basso stimola la secrezione dell'ormone secretina nel sangue ⟶ stimola il pancreas a secernere bicarbonato nell'intestino tenue ⟶ pH ~7.0 ⟶ nel tenue ⟶ rilascio ormone colecistochina ⟶ stimola la secrezione di tripsinogeno, chimotripsinogeno e procarbossi-peptidasi A e B.

Enteropeptidasi ⟶ converte tripsinogeno in tripsina ⟶ attiva chimotripsinogeno, procarbossipeptidasi, proelastasi.

Pancreas = inibitore pancreatico della tripsina che impedisce la produzione prematura di enzimi proteolitici nelle cellule pancreatiche.

Metabolismo e ciclo dell'urea

L-glutammato ⟶ NAD⁺ ⟶ NADP⁺ ⟶ + H⁺ + CH₂ ⟶ NH₄⁺ + NAD⁺ ⟶ NADP⁺ + L-glutammato deidrogenasi. ADP ⟶ GTP. α-chetoglutarato. Transdeaminazione: azione combinata di una transamminasi e della L-glutammato deidrogenasi.

Nota: L-glutammato trasporta ammoniaca intracellulare; L-glutammina trasporta ammoniaca nel sangue. Glutammato + NH₄⁺ ➔ glutamina.

Meccanismi: 1) COO^- | NH₃⁺ - C - H | C H₂ | C H₂ | COO^- Glutammato COO^- | C = O | C H₂ | C H₂ | COO^- α-chetoglutarato. ATP ADP glutaminasi L-glutammato NH₄⁺ urea H₂O L-glutammina.

Ciclo glucosio-alanina

Proteine del muscolo Glucosio (Muscolo) ➔ Glucosio ➔ Glucogenesi glutammina (fegato) alanina alanina feegato NH₄⁺ glutammato glutammato deidrogenasi Mitocondrio Aspartato Transaminazione conossalacetato 2NH₄⁺ + HCO₃^- + 3ATP^4- + H₂O → Urea + 2ADP^3- + 4P_i^2- + AMP^2- + 2H⁺.

Ciclo dell’urea Nei mitocondri del fegato deriva ammoniaca dalle reazioni precedenti e anche dall’ossidazione di aa ad opera dei batteri. Tramite la vena porta. NH₄⁺ + 2ATP + 2ADP + P_i: → Carbamil Fosfato Sintetasi H₂N-C=O Carbamil Fosfato Carbamil Fosfato + Ornitina Transcarbamilasi → Citrullina Citossol Citrullina + ATP → Intermedio Citrullina AMP → Arginino succinato sintetasi (H₂N-C-NH-C=O) Arginino Succinato Ciclo di Krebs Arginina + H₂O → Arginasi NH₃⁺ - C - H | CH₂ CH₂ CH₂ NH₃⁺ Urea Ornitina.

Sintesi ornitina e prolina

NH₃⁺ - C - H | CH₂ CH₂ CH₂ NH₃⁺

1. γ-glutamilchinasi NAD(P)H NAD(P)⁺

Glutammato ➔ Glutammato 5P ➔ Glutammato 5 semialdeide ➔ glutammato ➔ α-chetog. Ornitina δ aminotransferasi NH₃⁺ - C - H | (CH₂)₃ NH₃⁺ Ornitina

Ciclo dell'urea e sintesi di aminoacidi

Δ¹ pirrolina 5-carbossilato NAD(P)H riduttasi NAD(P)⁺ Ciclo dell'urea PROLINA Arginina

Sintesi Alanina/Piruvato: coo^- → aa → α-cheto ↔ cco^- o=c ↔ acido ↔ o=_c → alanina c₂ amino transferasi h₃n-c-h ch₃ ch₃ ALANINA

Sintesi Aspartato/Ossalacetato → Asparagina: coo^- → aa → α-chetoacido ↔ ccoo^- o=c ↔ acido ↔ o=ch₂ ch₂ amino transferasi c₂ asp chetasi cc₂ OSSALACETATO ASPARAGINA

Sintesi Glutammato/α-chetoglutarato → Glutammina: coo^- → aa → α-chetocido nh₂ch₂cho atp adp ch₂ amino transferasi c₂ glutammina cc₂ ec₂ GLUTAMMATO nh₄⁺ pi^- ↔ coo^- nh₃c=l ch₂ ch₂ o=c_nh GLUTAMMINA

Sintesi della Serina Sintesi Gly dalla Ser in una reazione catalizzata dalla serina idrossimetil transferasi Sintesi Cys da una via di transulfurazione da ser e omocisteina Sintesi di Tyr da Phe con fenilalanina idrossilasi Meccanismi NH₄⁺ + HCO₃^- → H₂N - C - O - P - O^- Carbamil fosfato sintetasi ADP + H₂N - C - O - P - O^- Carbamilato ATP → ADP Adenosina AMP COO^- ₄HN⁺-CH (CH₂)₃NH COO^- ₄HN⁺-C-NH-C-HCH₂COO^- Arginino succinato Ciclo di Krebs Trasportatore malato - α-chetoglutarato Trasportatore gluttamato-aspartato Trasportatore gluttamato-OH

Malato e gluttamato → matrice mitocondriale Aspartato e α-chetoglutarato → citosol Fumarato prodotto dal ciclo dell’urea viene convertito nel citosol a malato ad opera di una fumarasi citosolica. Il malato può essere trasportato nella matrice per entrare nel ciclo dell’acido citrico. L’aspartato formato nei mitocondri per transaminazione da gluttamato e ossalacetato può essere trasportato nel citosol e agire come donatore di azoto nella reazione del ciclo dell’urea catalizzata dall’arginino succinato sintetasi, producendo arginina e fumarato. Questo è lo shunt dell’aspartato-argininosuccinato.

Sistema navetta malato-aspartato

Il NADH prodotto nel citosol dalla glicolisi, dall’ossidazione degli amminoacidi e grassi non può attraversare la membrana mitocondriale interna. Vengono trasportati convertendo l’aspartato in ossalacetato attraverso transaminasi, riducendo l’ossalacetato a malato con gli eq. del NADH ad opera di una malato deidrogenasi mitocondriale e trasportando il malato nella matrice con un trasportatore malato-α-chetoglutarato. Qui viene riconvertito a ossalacetato rigenerando NADH. Regolazione Ciclo Urea: La carbamil fosfato sintetasi è attivata allostericamente dal N-acetilglutammato: acetilCoA + Glutammato CH₃C(=O)SCoA CH₂₂H³N⁺C-H(CH₂)₂ N-acetilglutammato CH₃C(=O)NH₂C(=O)H(CH₂)₂ N-acetilglutammato.

Fosforilazione ossidativa

FMN flavina FAD riboflavina Vi sono 3 tipi di trasferimento degli e:

1. Trasferimento diretto de-
2. Trasferimento di un atomo di H⁺ e-
3. Trasferimento di uno ione idruro (porta 2e^-) H^-;

Vi sono 3 gruppi di trasportatori oltre al NAD e al FMN e FAD:

1. Ubichinone o Coenzima Q - si trova nel complesso I è un benzochinone liposolubile con una catena laterale isoprenoide molto lunga. Può diffondere nel doppio strato fosfolipidico della membrana mitocondriale interna trasporta sia e- che protoni.
2. Citocromi - proteine che assorbono la luce visibile dovuto alla presenza di un gruppo eme contenente Fe. Esistono i citocromi c, a, b. Si trova legato alla superficie esterna della membrana mitocondriale interna tramite interazioni elettrostatiche.
3. Proteine Ferro-Zolfo - lo zolfo può essere inorganico o derivato da dai residui di Cys. In ogni complesso si può avere un atomo di Fe oppure 2 o 4 coordinati con gli atomi di S.

S^- S^- _S Fe _{S S} - Fe₂ S^- _S S^- Fe_{3 S S} - _Fe - _S - _Fe - _S - _{S S}

ORDINE: NADH ➔ Q ➔ Cit b ➔ c u T a ➔ c u T c ➔ c T c ➔ c u T a' ➔ c T a₃ ➔ O₂ 2+8 NADH → 202 FADH₂ → 122 ATP → 22 ATP → 4H⁺ S. intermembrana MATrice NADH+H⁺ NAD⁺ FADH₂COO^-H⁺C HC COO^- HCOO^- SuccinaTo FumaraTo FAD 1/2O₂+2H⁺+H₂O NADH deriva da: gliceraldeide 3P, 1,3 bisfosfoglicerato GLICOLISI piruvato → acetilCoA+CO₂ isocitraTo → α-chetoglutarato α-chetoglutarato → succinilCoAMalato → ossalaceTato L-β-idrossiacilCoA → β-chetoacilCoA β→ OXFADH₂ deriva da palmiTaTo → Trans-^Δ2-enolCoA β→ OX SuccinaTo → FumaraTo A citrico ΔG^°=-nFΔE^°- ΔE_ac (la potenziale standard dell'accettore di e- e quello del sistema accettore di e-)n e^- 1 F Faraday.

Complesso I: e^- 42 caTene peplopeptidiche divererse TeO cui le FMN e'estemono 6 corrTe F e- S. Catalizza due processi accoppiati e simultanei: l'esapLaumento esorgenico dell'ubiquanine e un tono ienerio dal NADH e di un H⁺ dal solventi nella matrice; Trasferimento endoergonico di 4H⁺ dalla matrice allo spazio intermembrana. NADH + 5H⁺ + Q → NAD⁺ + QH₂ + 4H⁺ ΔG⁰ = -16,0 Kcal/mole n = 10 nei mammiferi.

Forma chinonica, Forma semichinonica, Forma idrochinonica.

Complesso II: è la succinato deidrogenasi (è l'unico e del ciclo dell'acido citrico legato alla m. mitocondriale interna. Ha 4 subunità proteiche e 5 gruppi prostetici. ΔG^o' = -0,46 Kcal/mole.

Complesso III = complesso dei citocromo b - c o citocromo c ossidreduttasi. L'unità funzionale è un dimero con le 2 unità monomeriche del ctb che creano una 'conca' al centro della membrana mitocondriale in grado di muoversi dal lato della matrice allo spazio intermembranale.

Ciclo Q per il Trasferimento degli e- e dei protoni attraverso il complesso. QH₂ + 2cYtc_ox) + 2H⁺ → Q + 2cYtc_red + 4H⁺ Tale ciclo regola il Trasferimento di 2e da un Trasportatore che ne porta 2 a uno che ne porta uno solo. 2 dei protoni rilasciati sono elettrogenici 2 sono neutri.

Una volta acquisiti gli e- il ctc si sposta verso il complesso IV per donare e- a un centro rameico binucleare (è una proteina solubile). ΔG^o' = -8,3 Kcal/mole.

Complesso IV = chiamato anche "citocromo ossidasi". Subunità 2 = 2 Cu che formano complessi SH con residui di Cys in un centro binucleare. Subunità 1 = due gruppi eme a e a3.