catabolismul proteinelor

Download Catabolismul proteinelor

Post on 29-Oct-2015

259 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

catabolismul proteinelor

TRANSCRIPT

CATABOLISMUL PROTEIC

XVIII. CATABOLISMUL PROTEINELOR

XVIII.1. DIGESTIA PROTEINELOR

Majoritatea compuilor cu azot, ingerai de om, sunt proteine. Atunci cnd discutm digestia proteinelor discutm i digestia compuilor cu azot. Moleculele proteice intacte nu pot fi absorbite ca atare prin tractul intestinal la animalele adulte, dect n cazuri excepionale i foarte rare. Pentru a putea fi absorbite, proteinele sunt hidrolizate la structuri moleculare mai mici de aminoacizi sau peptide. Cu toate c proteinele au structuri complexe, ele sunt formate dintr-un numr de aminoacizi diferii, legai ntre ei prin legtur peptidic (-HN-CO-). Legtura peptidic se rupe uor conducnd la un amestec de aminoacizi liberi. Teoretic o singur enzim specific poate asigura scindarea legturilor polipeptidice deci digestia proteinelor. n realitate situaia este ceva mai complicat deoarece enzimele digestive prezint o mare specificitate pentru localizarea respectivelor polipeptide, localizarea punctului de hidroliz i natura aminoacizilor care intervin n legtura peptidic respectiv.

Cu toate c n alimentaie, exist n mod obinuit milioane de proteine, ele pot fi digerate de un numr redus de enzime proteolitice, ce pot fi clasificate n dou grupe mari: exopeptidaze i endopeptidaze.

Exopeptidazele au rolul de a ndeprta un aminoacid de la captul lanului prin hidroliza unei legturi peptidice, cu obinerea unui aminoacid i a unei polipeptide cu o molecul de aminoacid mai puin n molecul. De exemplu, ar fi carboxipeptidaza, aminopeptidaza, dipeptidaza, tripeptidaza etc.

Endopeptidazele au rolul, n general, de a hidroliza legturile peptidice din interiorul lanului, dnd natere la lanuri polipeptidice mai mici. Exemple ar fi pepsina, tripsina, chimotripsina, elastina etc.

Proteinele ptrunse n tractul digestiv sufer aciunea diferitelor enzime degradndu-se pn la aminoacizi, care la rndul lor sunt catabolizai pe ci diferite.

O enzim deosebit de important pentru laboratorul clinic, din categoria N-aminoacidpeptidazelor este LAP (leucilaminopeptidaza). Nivelul acestei enzime crete mult i specific n afeciunea cilor biliare (icter mecanic), dar rmne nemodificat n leziunile paremchinului hepatic. Are valoare n diagnosticul diferenial al icterului mecanic fa de cel hepatocelular i cel hemolitic. n ultimele dou forme de icter nivelul su rmne cel normal.

Prezentm, mai jos, schema de degradare a proteinelor.

XVIII.2. METABOLISMUL INTERMEDIAR AL AMINOACIZILOR

Aminoacizii sunt substanele cele mai importante ale metabolismului azotului n organismele heterotrofe. De asemenea, ei pot servi ca surse de energie, n special, prin intermediul oxidrii lanului de atomi de carbon. Metabolismul aminoacizilor se gsete ntr-o stare dinamic, la fel ca i cel al hidrailor de carbon i al lipidelor.

n sistemele vii valorile pool-ului fiecrui aminoacid la organismele animale adulte, rmne constant n condiiile fiziologice, el corespunde la diferena dintre stocul de aminoacizi provenii din exterior (exogeni) sau ocazional din surse endogene, i transferul de aminoacizi servind ca substrat pentru procesele anabolice i catabolice. Sistemele vii nu acumuleaz aminoacizi i proteine ca i compui de rezerv, ele trebuie s-i extrag cantitatea de azot necesar (cel mai bine sub form de aminoacizi) din hran. n organismul adult cantitatea de azot primit i excretat este aceeai. Aminoacizii din sursele exogene sunt absorbii n tractul digestiv i transportai, prin snge, la ficat i alte esuturi i organe tisulare care sunt n permanen metabolizate la aminoacizi. Se pare, ns, c aceti aminoacizi sunt utilizai pentru sintez de protein n mai mic msur. Sursa endogen de de proteine este foarte important. Ea reprezint 2/3 din aportul total de aminoacizi, n timp ce aportul aminoacizilor exogeni este de numai 1/3. Timpul biologic de njumtire al proteinelor din ficat i din plasm este de 10 zile, pentru proteinele musculare de 180 de zile i pentru proteinele din mucoasa intestinal de numai cteva zile, iar a hormonilor de natur proteic i a enzimelor de numai cteva ore sau chiar minute (insulina uman 6-8 minute). Din aminoacizii eliberai o parte sunt reutilizai pentru o nou sintez de proteine, iar cei rmai fiind metabolizai la deeurile azotate (amoniac i uree), cetone i dioxid de carbon.

n urmtoarea schem sunt artate sursele globale de aminoacizi i utilizarea lor.

O parte din aminoacizii organismului nostru se numesc eseniali. Ei nu pot fi sintetizai de ctre organism, dar sunt absolut indispensabili bunei sale funcionri. Acetia sunt valina, leucina, izoleucina, metionina, treonina, fenilalanina, triptofanul i n unele condiii arginina i histidina.

XVIII.2.1. Schimbul de aminoacizi dintre organe n faza alimentar i cea postabsorbtiv

Dup investigarea unei mese bogate n proteine, esuturile elibereaz mari cantiti de aminoacizi liberi, predominnd cei ramificai: valina, izoleucina, leucina reprezint 60% din aminoacizi ce intr n circulaia sistemic (n opoziie cu circulaia portal), chiar dac ei reprezint numai 20% din totalul aminoacizilor n cazul unei mese srace n proteine. Concomitent cu eliberarea acestor aminoacizi dup o mas, muchii periferici extrag aminoacizii, predominant cei ramificai. ncorporarea de aminoacizi n esutul muscular dup o mas bogat n proteine este de cca 50% aminoacizi ramificai. La 2-3 ore dup mas 90-100% din aminoacizii incorporai n esuturile periferice sunt aminoacizi ramificai. Aceti aminoacizi sunt oxidai la nivelul muchilor ca rspuns la alimentaie, sevind, probabil, ca donori majori de grupri amino pentru transaminarea piruvatului la alanin.

Meninerea concentraiei strii staionare a aminoacizilor din plasma circulant ntre mese, depinde de balana net dintre eliberarea aminoacizilor proteinele de stocare i utilizarea de ctre diferite esuturi.

Muchii genereaz mai mult de 50% din pool-ul total al aminoacizilor liberi, n timp ce ficatul este locul enzimelor necesare ciclului ureei (ureogenetic) pentru eliberarea azotului rezidual. Astfel muchii i ficatul joac un rol major n determinarea nivelului i turnower-ul aminoacizilor liberi circulani.

Metabolismul aminoacizilor include cteva probleme de interes medical. Acestea ar fi sinteza i degradarea proteinelor, conversia scheletului hidrocarbonat a aminoacizilor n intermediari amfibolici, sinteza ureei i formarea unor compui fiziologic activi (adrenalina, noradrenalina, DAPA-amina, serotonina, acidul (-aminobutiric, tiroxina, creatina, nucleul heminic, baze purinice etc.)

XVIII.2.2. Catabolismul azotului aminoacidic

Aminoacizii de tip ( din esuturile mamiferelor provin fie prin degradarea proteinelor tisulare, fie din diet. Ultima etap de transformare a gruprii (-aminice este ureea care este excretat prin urin. Ureea este produsul final de metabolizarea azotului aminoacidic numai la om i alte organisme ureotelice.

La organismele uricotelice (reptile i psri) produsul final de metabolizare este acidul uric, iar organismele amonotelice (peti) produc amoniac.

n schema urmtoare se arat transformarea azotului aminoacidic cu parcurgerea a celor patru procese fundamentale: transaminarea, dezaminarea oxidativ, formarea amoniacului i ciclul ureogenetic.

n cele ce urmeaz vom discuta pe rnd cele patru procese implicate n sinteza ureei la nivelul organismului uman. Orice deficit al reaciilor implicate prezint un deosebit interes medical.

XVIII.2.2.1. TRANSAMINAREA

Transaminarea este un proces de transfer a unei grupe aminice de pe un aminoacid pe un cetoacid, cu formarea unui nou aminoacid i respectiv a unui nou cetoacid. Reacia este catalizat de aminotransferaze sau transaminaze, avnd ca i coenzim piridoxalfosfatul (vitamina B6 fosforilat). n toate reaciile aminoacizilor piridoxalfosfat-dependente, n faza intermediar se formeaz o baz Schiff, conform reaciei:

Baza Schiff se formeaz prin interaciunea cu o regiune cationic a situsului activ. n felul acesta enzima particip n cursul transaminrii la transportul gruprii amino. Cele mai importante transaminaze din esutul mamiferelor sunt:

- GOT - glutamic oxalilacetic transaminaz sau

AST - aspartat aminotransferaz i

- GPT - glutamic piruvic transaminaz sau

ALT - alanin aminotransferaz.

Aminotransferazele sunt enzime ubiquitare, adic sunt rspndite n toate esuturile. AST sau GOT se gsete n ficat, inim i muchii scheletici, fiind distribuit relativ uniform n toate esuturile. Raportul dintre nivelul hepatic i extrahepatic al enzimei este de 1:1. Enzima exist sub dou forme, una solubil i una mitocondrial. Cele dou forme sunt perfect distincte cinetic i electroforetic. ALT sau GPT este mai reactiv n ceea ce privete distribuia. Ea se gsete aproape exclusiv n faza solubil a citoplasmei i n cantiti mult mai mari n hepatocite. Raportul dintre nivelul hepatic i extrahepatic al enzimei este de 10:1.

Reaciile catalizate de aceste enzime sunt:

Reaciile catalizate de transaminaze asigur o mare plasticitate a cilor metabolice pentru obinerea aminoacizilor n concentraia necesar proceselor metabolice-biosintetice. De asemenea, acidul (-cetoglutaric, acidul oxalilacetic i acidul piruvic servesc ca substrate ciclului tricarboxilic.

Majoritatea aminoacizilor sunt substrate pentru reacii de transaminare. Excepie fac lizina, treonina, prolina i hidroxiprolina. Reacia de transaminare nu este restrns numai la (-aminoacizi. Prin transaminarea ornitinei se obine (-semialdehida acidului glutamic conform reaciei:

Importana medical. Introducerea n laboratorul clinic a determinrii AST (GOT) i ALT (GPT) la sfritul anilor 50 au determinat o adevrat revoluie n ceea ce privete diagnosticul clinic enzimologic. Determinarea nivelului seric a acestor dou enzime prezint o deosebit importan n diagnosticul fenomenelor de citoliz hepatic i extrahepatic care nsoete anumite stri patologice. Doagn