Digestione delle proteine: 6 fasi

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1 orletto a spazzola

2 Digestione delle proteine: 6 fasi 1. Idrolisi gastrica del legame peptidico 2. Digestione a peptidi più piccoli da parte delle proteasi pancreatiche nel lume dell intestino tenue 3. Idrolisi degli oligopeptidi operata da peptidasi dell orletto a spazzola degli enterociti 4. Ulteriore digestione dei di- e tri-peptidi da peptidasicitoplasmatiche nell enterocita 5. Metabolismo degli AA negli enterociti 6. Trasporto degli AA attraverso la membrana basolaterale e invio al sangue portale e quindi al fegato

3 Origine Zimogeno/ Enzima Attivazione Substrato Prodotto finale Stomaco Pepsinogeno/pepsina ph 1-2, autoattivazione Proteine Peptidi Pancreas Tripsinogeno/tripsina Enteropeptidasi (membrana enterociti duodenali) Proteine, peptidi Peptidi, dipeptidi Chimotripsinogeno/ chimotripsina Tripsina Proteine, peptidi Peptidi, dipeptidi Pro-elastasi/elastasi Tripsina Proteine, peptidi Peptidi, dipeptidi Pro-carbossipeptidasi Tripsina Estremità C- terminale polipeptidi Peptidi, aminoacidi Intestino tenue (membrana e citoplasma) Aminopeptidasi Assente Estremità N- terminale di oligopeptidi Peptidi, aminoacidi

4 Specificità di taglio delle proteasi dell apparato gastrointestinale tripsina amminoacidi basici (arginina, lisina), versante -COO - chimotripsina - amminoacidi aromatici (Phe, Tyr),versante -COO - elastasi glicina, versante -COO - carbossipeptidasi a - amminoacidi aromatici carbossipeptidasi b - amminoacidi basici

5 ASSORBIMENTO degli AMINOACIDI presenza di proteine trasportatrici sulle membrane apicali e basolaterali degli enterociti Ogni sistema trasporta aminoacidi o dipeptidi con proprietà strutturali diverse Alcuni sfruttano un sistema di trasporto attivo, mediante co-trasporto con Na + o H +

6 Destino delle proteine (amminoacidi) della dieta durante la fase di assorbimento (circa 2 ore) Sintesi proteica Intestino 4 g (Glutammina) 10 g Amminoacidi 30g 12 g Fegato Glucosio (7-9 g) Urea 4 g (Amminoacidi ramificati) CO 2 Muscolo e rene ATP

7 Funzioni degli amminoacidi Substrati per la sintesi proteica (20 +1), suscettibili di modificazioni post-traduzionali (es. idrossiprolina, idrossilisina, acido γ-carbossiglutammico) Intermedi metabolici (es. ornitina) Fonte energetica (glucogenici, chetogenici) Trasporto di gruppi amminici (glutammina, alanina)

8 ALTRI DESTINI METABOLICI DEGLI AMMINOACIDI Tirosina melanina, catecolammine, ormoni tiroidei Triptofano niacina (NAD +, NADP + ), serotonina Glicina purine, eme, acido glicocolico, creatina, creatinina Arginina creatina, creatinina, ossido nitrico (NO) Aspartato purine Glutammato gamma-aminobutirrato (GABA) Istidina istamina Glutammina purine Lisina carnitina Metionina carnitina, creatina Cisteina taurina

9 Biosintesi di alcuni neurotrasmettitori da amminoacidi Notare il ruolo delle decarbossilasi

10 Fosfocreatina composto fosforilato di riserva del muscolo (concentrazione muscolare circa 30 mm) Sintesi a partire da glicina, arginina e metionina La CREATININA è il prodotto di degradazione della fosfocreatina muscolare

11 Sintesi delle purine: gli atomi di azoto derivano dagli amminoacidi aspartato, glicina e glutammina

12 Sintesi del glutatione: glutammato, cisteina, glicina

13 Sintesi dell ossido nitrico (NO) a partire dal gruppo guanidinico dell arginina (ossido nitrico sintasi) L ossido nitrico è un importante mediatore di processi fisiologici (controllo della pressione sanguigna, trasmissione nervosa, coagulazione del sangue)

14 Sulla base delle vie cataboliche energetiche dello scheletro carbonioso gli amminoacidi possono essere suddivisi in due gruppi Glucogenici degradati a piruvato, alfa-chetoglutarato, succinil-coa, fumarato, o ossalacetato (produrranno glucosio tramite gluconeogenesi) Chetogenici degradati ad acetil-coa o acetoacetato (produrranno acidi grassi o corpi chetonici) Alcuni amminoacidi appartengono ad entrambi i gruppi Leucina e lisina (producono solo acetoacetato o acetilcoa) sono esclusivamente chetogenici

15 In ROSSO solo glucogenici; in AZZURRO solo chetogenici; in VERDE entrambi Alanina, glicina, cisteina, serina, treonina piruvato (glucogenici) Treonina anche acetilcoa (anche chetogenico) Asparagina, aspartato ossalacetato (glucogenici) Arginina, glutammato, glutammina, istidina, prolina alfachetoglutarato (glucogenici) Isoleucina, metionina, treonina, valina succinil-coa, tramite propionil- CoA (glucogenici) Isoleucina anche acetil-coa (anche chetogenico) Leucina e lisina acetilcoa e/o acetoacetato (SOLO chetogenici) Triptofano alanina piruvato) acetoacetilcoa (sia glucogenico che chetogenico) Fenilalanina e tirosina fumarato acetoacetato ( sia glucogenici che chetogenici)

16 Schema del catabolismo degli amminoacidi Esclusivamente chetogenici

17 ALCUNE RIFLESSIONI Il catabolismo dello scheletro carbonioso degli amminoacidi produce energia attraverso l interazione con la via glucogenetica ed il ciclo di Krebs Il catabolismo dei carboidrati e quello delle proteine sono in stretta correlazione L efficienza del catabolismo delle proteine (molecole di ATP prodotte) è inferiore rispetto a quello dei carboidrati e lipidi - non tutto lo scheletro carbonioso degli amminoacidi è soggetto ad ossidazione -la formazione di urea richiede il consumo di 3 molecole di ATP Molte malattie genetiche dell uomo sono inerenti al catabolismo degli amminoacidi

18 Malattia Processo difettoso Enzima difettoso Sintomi ed effetti Albinismo Sintesi melanina da Tyr Tirosinasi Alcaptonuria Degradazione Tyr Omogentisato diossigenasi Mancanza di pigmentazione Pigmentazione scura dell urina, artriti Argininemia Ciclo dell urea Arginasi Ritardo mentale Omocistinuria Degradazione Met Cistationina beta sintasi Malattie urine a sciroppo d acero Acidemia metilmalonica Fenilchetonuria (più frequente) Degradazione aa ramificati Conversione propionilcoa a succinilcoa Conversione Phe a Tyr Complesso alfachetoacido deidrogenasi a catena ramificata MetilmalonilCoA mutasi Fenilalanina idrossilasi Alterazione viluppo osseo, ritardo mentale Vomito, ritardo mentale, morte precoce Vomito, ritardo mentale, morte precoce Vomito neonatale, ritardo mentale

19 Classificazione in base alla struttura presentano una diversa percentuale di azoto

20 Classificazione nutrizionale Essenziali Non essenziali Essenziali in certe condizioni (condizionatamente) Valina Alanina Arginina Leucina Glutammato Glicina Isoleucina Aspartato Prolina Lisina Asparagina Glutammina Istidina Triptofano Fenilalanina Serina Cisteina Tirosina Metionina Treonina Tirosina e Cisteina diventano essenziali se mancano fenilalanina e metionina, da cui derivano (semi-indispensabili) La Tirosina è essenziale nel cervello, dove la sua sintesi dalla fenilalanina non avviene L Arginina è essenziale nell infanzia e nello sviluppo La sintesi dei non essenziali può essere compromessa per scarso apporto dei carboidrati L essenzialità dell istidina è controversa

21 Biosintesi degli amminoacidi non essenziali o dei condizionatamente essenziali nell uomo piruvato alanina ossalacetato aspartato (+ glutammina) asparagina α-chetoglutarato glutammato + NH 3 glutammina glutammato prolina, arginina 3-fosfoglicerato serina glicina fenilalanina tirosina metionina cisteina La velocità di sintesi può non essere sufficiente ai bisogni in alcune condizioni (malati, stress, neonati prematuri o sottopeso, ustionati)

22 Biosintesi della serina dal 3- fosfo glicerato e conversione della serina in glicina

23 Metionina Biosintesi della Cys dalla Hcys +Ser

24 Contenuto in proteine di un UOMO ADULTO: circa 12 kg/70 kg peso actina, miosina, collagene ed emoglobina costituiscono circa la metà di tutte le proteine 40% nel muscolo: possono diventare fonte di amminoacidi in condizioni di stress, a discapito però di proteine funzionali 10% tessuti viscerali (fegato, intestino): scarsamente mobilizzate in condizioni di stress 30% nella pelle e nel sangue: diventano fonte di amminoacidi in deficit di proteine alimentari