Metabolismo dei composti azotati

NH 4

Stesso discorso per l’asparagina: è l’ammide dell’acido aspartico, è un aa. Può essere considerata come

un magazzino di gruppi amminici. L’asparaginasi fa perdere il gruppo amminico che verrà usato nelle

biosintesi di composti azotati.

Regolazione allosterica della GLN sintetasi:

Regolatori: 

- ATP = alta carica energetica ho l’energia sufficiente per far avvenire le biosintesi favorisce la

→

sintesi

- Regolatore a feedback negativo i prodotti se sono presenti in alta concentrazioni inibiscono la

→

sintesi di GLN sintetasi inibizione da prodotto

 La glutammina serve anche come donatore di gruppi amminici x la

sintesi di amminoacidi e per la sintesi di amminozuccheri e x la sintesi di

molecole amminate (carbonilfosfato).

adenililazione.

Regolazione post traduzionale: L’enzima si può trovare in due forme, l’enzima

presenta nel suo sito di controllo una tirosina: il gruppo OH della

tirosina può essere libero o legato con un legame fosfoestere con

un gruppo adelilinico.

- forma attiva: senza il gruppo

- forma inattiva: forma adenililinata, lega l’AMP. Chi dona il gruppo

AMP è l’ATP.

La reazione di trasferimento del gruppo AMP è catalizzata dall’enzima

adenilintransferasi (AT). Questo enzima per poter far avvenire

questa reazione deve legarsi a una molecola chiamata PII. Quando PII

è legato ad AT, attacca il gruppo AMP, è attiva e adenilina la

glutammina sintetasi, quindi si blocca la sintesi della glutammina.

Se invece P2 è uridililato (cioè lega UMP), se interagisce con AT fa in

modo che AT stacchi il gruppo AMP.

PII modulatore dell’AT e indirettamente della glutammina sintetasi.

→

Glutammina sintetasi inattiva PII libero

→

Glutammina sintetasi attiva PII legato a UMP

→

UT catalizza partendo da UTP la reazione che forma PII uridinilato.

UT regolazione:

attivatori: alta concetrazione di ATP glutammina sintetasi attiva

→

inibitori: alta concentrazione di glutammina

PII modificato quando carica energetica alta

→

PII non modificato quando carica energetica non alta



Regolazione ormonale:

Insulina defosforila UT attiva indirettamenta glutammina sintetasi

→



Glucagone, adrenalina e noradrenalina inattivano la glutammina sintetasi

→ biosintesi dei nucleotidi:

Oltre alla carica energetica è importante la se io ho tanti nucleotidi purinici

inibisco la loro sintesi e favorisco la sintesi di nuclotidi pirimidinici, perché la loro sintesi è sempre 50 e 50.

Questa logica si ritrova anche nella biosintesi della glutammina sintetasi:

Se ho tanto AMP inibisco la sua sintesi per favorire la sintesi di UMP e viceversa. concentrazione

 

bilanciata. L’ammoniaca formata viene trasportata al fegato come azoto ammidico

della glutammina oppure, se formata nel muscolo scheletrico, come

gruppo amminico dell’alanina.

Ciclo dell’Urea

Avviene principalmente nel fegato e in minima parte nel rene.

Nel fegato avviene all’inizio nel mitocondrio e continua nel citosol.

−¿

NH

Ciclo urea: biosintesi urea a partire da e e aspartato (riciclato mediante rxn del ciclo di

¿

HCO

3 3

Krebs e transaminazione)

Reazione complessiva:

NH CO H O

Aspartato + + + 3ATP urea + fumarato + 2ATP + AMP + 4Pi + 3

→

3 2 2

Scopo: eliminazione dell’azoto in eccesso rispetto alle necessità dell’organismo.

Nella saliva dei ruminanti è contenuta un po’ di urea

Noi eliminiamo urea con le feci e l’urina che vanno nel terreno, il quale usa l’urea come fonte di azoto.

Durante questo ciclo si formano intermedi come aa non proteici es. ornitrina, citrullina

Immediato precursore di urea: arginina

H O

Arginina + urea + ornitina (si utilizza molta energia ATP)

→

2 +¿

L’ presente nei mitocondri viene

¿

NH 4 CO

utilizzato insieme alla (sotto forma

2

−¿

di ) per formare carbamil fosfato.

¿

HCO 3

Questa reazione dipende dall’ATP ed è

carbamil fosfato

catalizzata dalla

sintetasi I nel mitocondrio.

Il carbamil fosfato dona il suo gruppo

carbamilico all’ornitina per formare

citrullina, con il contemporaneo rilascio di

ornitina

Pi, a opera della

transcarbamilasi. La citrullina prodotta

esce dai mitocondri e il ciclo continua nel

citosol. La citrullina nel citosol interagisce

con l’aa aspartato e avviene una reazione

di condensazione tra il gruppo amminico

dell’aspartato e il gruppo carbonilico della

citrullina, si forma argininosuccinato.

Questa reazione è catalizzata

sintetasi

dall’argininosuccinato e

richiede ATP.

L’arginino succinasi viene poi scisso

reversibilmente dall’argininosuccinasi

che produce arginina e fumarato (unica

reaz reversibile). Il fumarato viene

convertito in malato per entrare nei

mitocondri e quindi nel ciclo di Krebs.

urea

L’arginina viene scissa in e ornitina

arginasi.

dall’enzima Si rigenera così l’ornitina, pronta per iniziare un nuovo ciclo dell’urea.

Il carbamil fosfato è anche il punto di partenza per la sinesi dei nucleotidi pirimidinici. La reazione in questo

caso è catalizzata dall’enzima carbamil fosfato sintetasi I nel mitocondrio, mentre per la sintesi dei

nucleotidi pirimidinici sarà l’enzima carbamil fosfato sintetasi II che lavora nel citosol (→ due isoforme dello

stesso enzima che svolgono funzioni diverse).

La sintesi dell’urea costa energia vantaggi:

→

H O

- Molecola solubilissima in 2

- NON tossica

- Neutra (non altera il pH)

- Eliminata senza necessità di eliminare controione

H O

- Risparmio 2

- Attraversa le membrane senza necessità di trasportatore

Nei RUMINANTI:

fegato sangue urina e saliva rumine fonte N microrganismi

⟹ ⟹ ⟹ ⟹

Regolazione ciclo urea:

Carbamil fosfato sintetasi I

Enzima chiave: N-acetil glutammato

Attivatore allosterico: se ce l’ho avviene il ciclo dell’urea, se non ce l’ho non

→

avviene il ciclo dell’urea. Molecola che viene sintetizzata dal glutammato + acetil-CoA. L’energia per questa

sintesi si ottiene dalla rottura del CoA. Ipoglicemia: il piruvato viene usato per la gluconeogenesi e

quindi AA diventa glucogenico.

In generale gli AA sono distinti in:

Glucogenici

- (scheletri carboniosi danno piruvato o intermedi ciclo di Krebs da cui si può ottenere

glucosio mediante gluconeogenesi)

Chetogenici

- (scheletri carboniosi danno acetilCoA o acetoacetilCoA, da cui NON si può ottenere

glucosio ma si possono ottenere corpi chetonici)

Alcuni amminoacidi sono sia glucogenici sia chetogenici (atomi di C dello scheletro seguono due destini

diversi): triptofano, fenilanina, tirosina, treonina e isoleucina. Gli unici due che sono solo chetogenici sono

lisina e leucina. Gli ammin ottenere energia,

Se la necessità primaria della cellula è lo scheletro carbonioso degli AA catabolizzati

CO H O

(nel mitocondrio) ai rispettivi intermedi del ciclo di Krebs sono ossidati a e nel ciclo stesso.

2 2

mantenimento di glicemia

Se la necessità è il gli scheletri carboniosi di AA glucogenici vengono utilizzati

per la gluconeogenesi.

N.B. Si attinge alle proteine come fonte di energia solo in condizioni di esigenze estreme, perché nel nostro

organismo non esiste un deposito di proteine non funzionali no abbiamo un magazzino di proteine.



Questo perché sintetizzarci le proteine è molto più complesso che non sintetizzarci dei lipidi o degli

zuccheri, quindi costerebbe troppo avere dei magazzini proteici e quindi le usiamo dal punto di vista

funzionale (hanno un ruolo ben preciso).

Altri destini di AA:

Gli AA possono essere fonti di ammine biogene:

Triptofano aromatico:

Es. essenziale per l’essere umano. Da questo si possono ottenere varie molecole,

serotonina, niacina,

per esempio la un neurotrasmettitore (ammina biogena), la precursore per la sintesi di

NAD e NADP.

Molecole derivate dagli amminoacidi: 1. Per ottenere un carburante importantissimo per il nostro muscolo,

creatina.

la Il muscolo per contrarsi utilizza varie forme di

fosfocreatina,

energia: glicogeno, glucosio, lipidi ma soprattutto il

carburante di immediato utilizzo. Il muscolo lo sintetizza a partire

dagli amminoacidi (da Gly, Arg, Met).

Il guanidinoacetato è un intermedio.

La metionina attivata (adoMet) viene utilizzata come donatore di gruppo

metilico. fosfocreaina.

La creatina viene fosforilata da una chinasi e si forma Ne possiedo

di più se sono più allenato. 2. Un'altra molecola che ci sintetizziamo a

glutatione

partire dagli amminoacidi è il

nel fegato ma non solo, soprattutto nei

globuli rossi dove c’è molto ossigeno.

Viene sintetizzato a partire da glutammato e

cisteina, uniti da un legame peptidico atipico

dall’enzima glutammato-cisteina ligasi.

Questo enzima consuma ATP (→ ADP + Pi)

per formare -Glutammilcisteina. L’enzima

γ

glutatione sintetasi a questo punto (consuma

ATP ADP + Pi) lega una glicina al

→

precedente composto formando così il

glutatione.

Sintesi degli ormoni adrenalina e noradrenalina:

3. si sintetizzano a

partire dalla Tirosina.

Diidrabiopterina e tetrabiopterina molecole che hanno solo come scopo

→

quello di scambiare elettroni (hanno lo stesso ruolo dei coenzimi ma sono

diversi).

La tirosina dev’essere trasformata nell’ammina biogena

adrenalina/noradrenalina.

Prima di tutto la tirosina dev’essere idrossilata (acquistare gruppi OH). La

reazione di idrossilazione porta alla formazione di una molecola solubile

chiamata dopa. La tetraidrobiopterina trasferisce gli elettroni (molecola che

contiene 4 H, ed è completamente ridotta, cioè non ha doppi legami), e

diventa diidrobiopterina cioè perde 2 H formando un doppio legame, quindi ci

−¿

sono in gioco in tot 4 .

¿

e

La dopa a questo punto diventa ammina biogena con una reazione di

dopamina

decarbossilazione, ottengo così la (ha già una funzione ormonale).

−¿ −¿

I donatori sono 2 da parte della dopamina, gli altri 2 derivano

¿ ¿

e e

dall’ascorbato (acido assorbico, vitamina C), forma ridotta del

deidroascorbato. Si ottiene così la noradrenalina, dopo di ché, grazie alla

donazione del gruppo metilico dall’adoMet si ottiene l’adrenalina.