Metabolismul aminoacizilor i proteinelor

implicarea atomului de azot

nu exist o form de depozitare a aminoacizilor analog glucozei (glicogenul) i acizilor grai (trigliceridele)

fond comun dinamic de aminoacizi

Digestia proteinelor

Stomac: HCl, pepsin

In intestin

Absorbia intestinalproteine transportoare specifice (translocaze de grup)

Transportul aa prin epiteliul intestinal necesit energie (este deci transport activ) i ioni de sodiu n mediul extern.

In celule conc. aa este de 10 ori > dect conc. n spaiul extracelular

Degradarea intracelular a proteinelorT1/2 difer de la o protein la alta

proteinele musculare i conjunctive - cca 21 zileproteinele hepatice totale - de 5-6 zileHemoglobina - 120 zile proteine structurale (ex. colagenul) au timpul de njumtire prea lung pentru a putea fi msurat. proteine hepatice, n special enzime au T1/2 de ordinul orelor sau chiar al minutelor

Degradarea proteinelor este un proces reglat

Degradarea lizozomal- ATP-independent proteaze numite catepsinen faz nutriional este nespecificn foame turnoverul este specificat de secvena aa Lys-Phe-Glu-Arg-Gln

ex: pierderi musculare determinate de neutilizare (regresia uterului dup natere de la 9 kg la 50g n 9 zile), sau afeciuni traumatice.

artrita reumatoid implic eliberarea extracelular a enzimelor lizozomale, care degradeaz esuturile din jur.

Calea Ubichitinei U = protein cu 76 aa

Cale ATP dependent

degradare funcie de: conformaia i structura primar a proteinei

T1/2 2-3 minute pentru proteine cu N-terminal: Asp-Arg-Leu-Lys-Phe > 20 ore pentru proteine cu N-terminal: Ala-Gly-Met-Ser-Val

Secvene PEST recunoscute i degradate rapid

Calpaine - proteaze Ca2+ dependente

Apoptoza, moartea programat a celulelor, se produce dup activarea caspazelor.

ProteazomulMediaz degradarea proteinelor ubichitinate, ATP-dependent- proteazom 20S (cavitate cilindric cu activitate proteolitic)- 19S (complexe proteice la ambele capete) Capetele au rol n recunoaterea, despturirea i transportul polipeptidelor n interiorul cilindrului, printr-un mecanism ATP-dependent.

Catabolismul aminoacizilorProteinele furnizeaz 14% din energia necesar organismului uman

organismul uman nu depoziteaz aa aflai n exces ci i transform:aa glucoz glicogen aa diverse lipide.

Etape n degradare comune tuturor aa :

ndeprtarea gruprii amino din poziia alfa (dezaminarea oxidativ, transaminarea);transportul ionului de amoniu;ncorporarea amoniacului n uree n vederea excreiei din organism;conversia scheletului de atomi de carbon al aminoacizilor la intermediari metabolici comuni.

Dezaminarea aminoacizilor transaminare

dezaminare oxidativ a acidului glutamic.

Cale minor de dezaminare L-aa oxidaze n ficat i rinichi

Metabolismul amoniacului Amoniacul implicat n sinteza i degradarea aa O molecul de amoniac trece de mai multe ori prin forma de azot proteic nainte de a fi eliminat din organism.

Forma de excreie a amoniacului este

-ureea (sintetizat n ficat i eliminat renal)

-srurile de amoniu (se elimin renal)

Transportul amoniacului Forma de transport a amoniacului n organism este glutamina.

Sinteza glutaminei este catalizat de glutaminsintetaz (ligaz) enzim prezent n toate esuturile.

Hidroliza glutaminei este catalizat de glutaminaz (hidrolaz), enzim prezent n ficat i rinichi.

Biosinteza ureei ciclul ureogenetic sau ciclul Krebs-Hensleit

Relaii ntre ciclul ureogenetic i ciclul acizilor tricarboxilici

Hiperamonemia Excesul de amoniac ???

Consecine ?

Intensitatea ciclului Krebs i producerea de ATP scade n special la nivelul creierului.

Ameliorare prin:regim alimentar srac n proteine i prin adaosul n hran a unor a-cetoacizi.

Conversia scheletului de atomi de carbon al aminoacizilor la intermediari metabolici comuni

Boli cauzate de defecte n utilizarea scheletului de carbon al aminoacizilorCatabolismul aminoacizilor aromatici (Phe, Tyr)

fenilcetonuria clasic (defect enzim)fenilcetonuria atipic (defect coenzim)110.000 nasteri

Acumulare metabolii

oligofrenie fenilpiruvic (leziuni la nivel sistem nervos)

Intoleran la:aspartam (ndulcitor)

Alcaptonuria este o tulburare metabolic datorat unui defect n biosinteza homogentizatoxidazei

alcapton, numele iniial al acidului homogentizic

Catabolismul aminoacizilor ramificai (Val, Leu, Ile)

Urina cu miros de arar (Maple syrup disease) este o maladie datorat activitii sczute a complexului multienzimatic al a-cetoacid-dehidrogenazei Toxicitatea acestor compui este resimit mai ales de creier (ntrzierea dezvoltrii mintale). Frecvena bolii este de 1la 200.000 nateri.

Aminoacizii sunt precursori ai unor compui cu funcii specializateCompui rezultai prin decarboxilarea aminoacizilor1.Histamina se formeaz prin decarboxilarea histidinei n prezena L-aminoacid-decarboxilazei

Histamina este implicat n reaciile alergice ca i n stimularea secreiilor acide n stomac.

Serotonina rezult din triptofan care mai nti se hidroxileaz i apoi se decarboxileaz n prezena L-aminoacid-decarboxilazei

se sintetizeaz n creier, celulele cromafine din tractul gastrointestinal, plachete sanguine.

Are aciune vasoconstrictoare, stimuleaz contracia musculaturii netede.

Serotonina = hormonul sociabilitii

Insuficiena determin stri depresive

Acidul g-aminobutiric (GABA), rezult numai la nivelul sistemului nervos, prin decarboxilarea acidului glutamic.

Glicina, arginina i S-adenozilmetionina sunt sursele de carbon i azot pentru sinteza creatinei Sinteza creatinei i a fosfocreatinei

Metionina reacioneaz cu ATP formnd S-adenozilmetionina, metionin activ, principala surs de grupri metil din organism

Biosinteza glutationului Glutationul (g-glutamil-cisteinil-glicin) se sintetizeaz direct din cei trei aminoacizi, pentru fiecare dintre legturile peptidice care se formeaz consumndu-se cte o molecul de ATP

g-glutamil-transpeptidaza (g-GTcrete n snge n afeciuni hepatice i hepatobiliare.

Biosinteza aminoacizilor neesenialinutriional 11 aminoacizi sunt neeseniali

9 aminoacizi sunt aminoacizi eseniali sau nutriional indispensabili se procur din alimente.

arginina este semiesenial

Trsturi generale comune n sinteza lor: -proveniena ionului de amoniu i -a scheletului de atomi de carbon:

Proveniena scheletului de atomi de carbon

Sursa de azot i modul de ncorporare a acestuia Ionul de amoniu asimilat n structura aminoacizilor pe calea glutamatului i glutaminei.

Metabolismul hemului

Hemul este un derivat substituit i complexat cu fier al heterociclului numit porfin

Porfirinele sunt derivai ai porfinei Dintre acestea: protoporfirinele au cte 4 substitueni metil, 2 substitueni vinil i cte 2 resturi de acid propionic; uroporfirinele au cte 4 resturi de acid acetic i cte 4 resturi de acid propionic; coproporfirinele au cte 4 substitueni metil i cte 4 resturi de acid propionic.

Dintre izomerii protoporfirinelor, notai de H. Fischer cu cifre romane, protoporfirina IX, care mpreun cu Fe2+constituie hemul b din Hb i Mb are aezarea substituenilor

Biosinteza hemului

cu intensitate mai mare se desfoar n celulele sistemului eritroformator din mduv, ficat i splin.

Unele enzime implicate n biosintez sunt localizate n mitocondrie altele n citosol.

n organismele vii, precursorii procesului de biosintez sunt: glicocolul i succinil~CoA.

Etapele biosintezei:sinteza acidului d-aminolevulinic;formarea porfobilinogenului;formarea protoporfirinei IX;unirea protoporfirinei IX cu Fe2+.

Sinteza acidului d-aminolevulinicare loc n mitocondrii

Formarea porfobilinogenului(n citosol)derivat trisubstituit al pirolului

Formarea protoporfirinei IX

Coproporfirinogenul III trece n mitocondrie unde se desfoar toate reaciile urmtoare care asigur formarea hemului

Unirea protoporfirinei IX cu Fe2+

Reglarea biosintezei hemului

Reglarea prin inducie i represieConcentraia hemului este semnalul att pentru inducie ct i pentru represie. concentraiei hemului induce sinteza d-ALAS

concentraiei hemului peste limitele normale determin represia enzimei. Sinteza d-ALAS hepatice este indus de o serie de compui exogeni sau endogeni: barbiturice, insecticide, sulfamide, hormoni estrogeni.

Anomalii ale metabolismului porfirinelor (Porfiriile)

Catabolismul hemului