Catabolismo amminoacidi, biochimica

CATABOLISMO DEGLI AMINOACIDI

Le proteine vengono scisse in aminoacidi e il loro scheletro di carbonio può essere utilizzato per produrre energia. Il catabolismo degli aminoacidi avviene nel citosol, attraverso la digestione delle proteine derivanti dal turnover proteico, dalla digestione delle proteine derivanti dalla dieta, dal digiuno prolungato o da condizioni particolari come l'attività muscolare duratura. Questo processo determina la produzione di amminoacidi all'interno delle cellule, che possono essere utilizzati per produrre energia.

Il fegato può arrivare a perdere il 50% delle proprie proteine, il muscolo scheletrico il 30%, il cuore solo il 3%. Pertanto, il fegato e il muscolo scheletrico possono servire da riserva di aminoacidi.

L'organismo ricava la maggior parte degli aminoacidi di cui ha bisogno dalle proteine alimentari. Per essere utilizzati, questi aminoacidi devono essere "digeriti", cioè idrolizzati. Meno di 1/10 delle proteine alimentari può essere utilizzato direttamente.

Ingerite con una dieta equilibrata vengono eliminate senza essere state idrolizzate. Le proteine introdotte dalla dieta, sotto forma di bolo proteine, arrivano all'esofago alimentare e poi allo stomaco. Nello stomaco determinano la secrezione di un ormone, la gastrina, che stimola il pepsinogeno (enzima nelle ghiandole gastriche) a secernere acido cloridrico (HCI) nella sua forma inattiva. L'ambiente acido nello stomaco - già denaturate dall'HCI - trasforma il pepsinogeno in pepsina. La pepsina nel stomaco degrada le proteine a peptidi (sequenza di aminoacidi più corte). Successivamente, il bolo alimentare attraversa il piloro e va nel duodeno. Il pH acido stimola il pancreas esocrino a produrre bicarbonato per neutralizzare l'acidità riportando il pH neutro. La presenza dei peptidi nel duodeno stimola il pancreas a secernere 3 proenzimi (chimotripsinogeno, procarbossi peptidasi) nella loro forma inattiva.

(tripsinogeno,Questi proenzimi stimolano le cellule intestinali a produrre l'enzima tripsina, la quale attiva la chimotripsina e l'enteropeptidasi attiva la carbossipeptidasi (i 3 proenzimi diventano attivi). Questi 3 enzimi scindono ulteriormente le catene di amminoacidi peptidiche sempre più corte. Infine, sempre all'interno del tratto intestinale, viene prodotto un altro enzima in grado di staccare singoli amminoacidi - MA rimangono anche dei tripeptidi - tutti assorbiti dagli enterociti della mucosa intestinale - entrano nel sangue - vanno al fegato. Gli amminoacidi sono assorbiti dall'intestino con trasporto attivo (richiesto ATP). Dal lume intestinale, singoli amminoacidi sono trasportati nell'enterocita grazie a trasportatori attivi (simporto) - una molecola di amminoacido può entrare grazie allo spostamento all'interno della cellula di uno ione sodio. Il sodio e il gradiente

All'interno della cellula, lo spostamento del sodio avviene secondo un gradiente generato dall'attività della pompa ATPasica sodio-potassio. Questa pompa svuota il citoplasma della cellula di sodio e crea una bassa concentrazione di sodio all'interno della cellula (essendo che nel lume è alta), per cui il sodio può entrare e, per simporto, può entrare anche l'aminoacido.

L'aminoacido potrà uscire dall'enterocita ed entrare nel sangue grazie a dei canali specifici per ogni aminoacido e tripeptide. I trasportatori nell'enterocita sono attivi e vengono trasportati in cotrasporto con protoni dipendenti. Quindi vengono trasportati in cotrasporto con protoni dipendenti. Il sodio entra attraverso un trasportatore dipendente dal sodio e una volta entrati, sono idrolizzati a singoli aminoacidi dalla dipeptidasi e dalla tripeptidasi. Anche in questo caso, i singoli aminoacidi escono dall'enterocita ed entrano nel sangue.

grazie ai canali specificiDigiuno prolungato, dieta, attività fisica duraturadigiuno, la dieta non adeguatamente ricca di carboidrati e l'attività fisicaIlprolungata determinano lo svuotamento delle riserve di glicogeno e la conseguente.ipoglicemiaIn queste condizioni stressanti, alcuni ormonil'organismo reagisce liberandoglucagone nel digiuno prolungato, varie catecolamine e(=catabolici specificispesso anche cortisolo nell'attività fisica prolungata) che facilitano sia la lipolisi.che il catabolismo proteico muscolare! ATTIVITA' FISICA DURATURADurante l'esercizio fisico nel circolo ematico leaumentano catecolamine,, mentre i in seguito alglucagone, GH e cortisolo livelli di insulina diminuisconocalo glicemico.Como conseguenza (per ripristinare i livelli glicemici) eaumenta la glicogenolisimuscolo e nel tessuto adiposonel (fonte di ATP alternativa alloaumenta la lipolisi fegatozucchero), nel (per ripristinare i livelli

glicemici) aumenta la gluconeogenesi fegato e nel muscolo e nel (fonte di ATP aumenta la degradazione proteica alternativa allo zucchero). È il L'effetto metabolico finale mantenimento della glicemia su valori costanti (100 mg/dL) per 60-90 min circa, mentre al contempo aumentano gli acidiche possono essere dal muscolo grassi, il glicerolo, i chetoni e gli a.a. utilizzati per produrre energia. Gli una volta prodotti vengono : il a.a. trasformati affinché sia prodotta energia opera della, ad gruppo amminico viene staccato dallo scheletro del carbonio transaminasi (una per ogni a.a.). Liberando lo, esso può andare ad scheletro di carbonio alimentare il Ciclo di Krebs, oppure per produrre CO e energia necessaria per la contrazione possono entrare 2 (sottoforma di piruvato per produrre Acetil-CoA SE LA PROTEOLISI AVVIENE NEL) – possono andare ad aumentare la biosintesi di corpi MUSCOLO IN CONTRAZIONE= pacchetti di energia di riserva di emergenza che il fegato

Il corpo produce chetoni quando esaurisce le riserve di glicogeno che servono quando non è possibile mantenere livelli di glicemia alti per inviare pacchetti energetici ai tessuti per svolgere le funzioni essenziali; oppure possono essere utilizzati per produrre del glucosio nel tentativo di rifornire di energia gli altri tessuti (se la proteolisi avviene nel fegato).

Il gruppo amminico viene convogliato sull'alfa-chetoglutarato per produrre un altro aminoacido, il glutammato. Il glutammato si carica di un altro gruppo amminico grazie alla glutammatosintetasi, che esce dalla cellula, arriva nel circolo sanguigno e diventa glutamina. Nel fegato i 2 gruppi amminici alimentano il ciclo dell'Urea.

Esistono molte transaminasi specifiche per ogni aminoacido che trasferiscono il gruppo amminico sul'alfa-chetoglutarato che diventa glutammato.

È necessario staccare il gruppo amminico e caricarlo su un'altra molecola perché l'alfa-chetoglutarato è indispensabile per il ciclo dell'Urea.

(NH₃) è molto importante per informare un altro amminoacido dell'ammoniaca tossica, in particolare per il cervello. Essendo in grado di attraversare facilmente la barriera ematoencefalica, un incremento dei livelli ematici può indurre uno stato comatoso, edema cerebrale e aumento della pressione intracranica. L'NH₃ deve quindi arrivare al fegato in forma non tossica. Nei tessuti, l'ammonio accumulato viene caricato sulla glutammina per arrivare al fegato, dove viene smaltita e trasformata nel ciclo dell'Urea. Questa reazione è catalizzata dalla transaminasi. Le transaminasi sono presenti in tutte le cellule, ma sono più presenti nel muscolo e nel fegato. Convogliano il gruppo di NH₃ sull'alfa-chetoglutarato, il quale diventa glutammato. Il glutammato viene indirizzato verso il ciclo dell'urea. L'alfa-chetoglutarato viene avviato alla demolizione ossidativa del suo scheletro carbonioso. Tutte le aminotransferasi usano come cofattore la vitamina B6.

Piridossal Fosfato è il gruppo prostetico delle transaminasi, che si lega al gruppo amminico di un gruppo aldeidico e si trasforma nella forma amminica, Piridossamina Fosfato, per trasferirlo ad un altro alfa-chetoacido. La reazione è facilmente reversibile. Le transaminasi catalizzano reazioni a doppio spostamento:

1. Il primo aminoacido si lega al sito attivo e dona l'NH al PLP, che diventa Piridossal Fosfato, e si libera come alfa-chetoacido.
2. L'alfa-cheto-glutarato si lega nel sito attivo e accetta l'NH per uscire come glutammato.

Prodotti di degradazione degli aminoacidi:

Alcuni aminoacidi sono degradati in prodotti di diverso tipo:

• Triptofano, fenilalanina, tirosina, treonina, isoleucina sono sia glucogenici (glucosio) che chetogenici (corpi chetonici).
• Gli aminoacidi trasformabili in piruvato sono potenzialmente chetogenici.
• Leucina e lisina sono esclusivamente chetogeniche.
• Altri aminoacidi vengono trasformati in intermedi del ciclo di Krebs e poi in ossalacetato.

Utilizzato come precursore per la produzione del glucosio nei tessuti, l'ammonio accumulato come glutammato viene trasportato nel fegato e lì rimosso in modo definitivo attraverso il ciclo dell'urea che avviene appunto nel fegato. Il glutammato, essendo carico, non può uscire dalla cellula, mentre la glutammina, essendo scarica, lo può fare e quindi arrivare al fegato. La glutammina che arriva nel fegato e scarica i gruppi amminici, viene convertita in glutammina grazie alla enzima glutaminasi e produce una molecola di ammoniaca.