Capitolo 4: Le proteine: ossidazione degli amminoacidi, produzione dell urea e biosintesi degli amminoacidi

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Dante Sarti
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1 Capitolo 4: Le proteine: ossidazione degli amminoacidi, produzione dell urea e biosintesi degli amminoacidi

2 proteine della dieta nucleotidi, ammine biologiche amminoacidi proteine intracellulari ciclo dell'urea urea NH 4 intermedi del ciclo del citrato scheletro carbonioso acetil-coa piruvato glucoso CO 2 H 2 O ATP ciclo del citrato ciclo del citrato corpi chetonici glucoso ossalacetato CO 2 H 2 O ATP 2

scheletro carbonioso acetil-coa piruvato glucoso CO 2 H 2 O ATP ciclo del

3 Turnover proteico (bilancio azotato normale): proteine della dieta (100 g) 1-2% proteine intracellulari ( g) amminoacidi 75-80% 20-25% sintesi proteica ( g) catabolismo amminoacidi (100 g) 10-15% fabbisogno energetico 85-90% catabolismo carboidrati e lipidi 3

20-25% sintesi proteica (300-400 g) catabolismo amminoacidi (100 g)

4 Bilancio azotato positivo: proteine della dieta proteine intracellulari aminoacidi NH 4 scheletro carbonioso -Crescita -Gravidanza/Allattamento - Ripresa dopo intervento chirurgico o trauma

5 Bilancio azotato negativo: proteine della dieta proteine intracellulari aminoacidi NH 4 scheletro carbonioso - Malattie croniche (es. diabete) - Tumori - Denutrizione

6 Proprietà nutrizionali delle proteine Le proteine della carne, delle uova, del pesce e del latte sono digerite al 90%, mentre le proteine dei legumi al 85%. Le proteine introdotte con gli alimenti sono nelle maggior parte dei casi proteine denaturate dalla cottura.

7 Proteine ad elevato valore biologico : proteine che garantiscono all organismo tutti gli aminoacidi essenziali nelle proporzioni richieste per la sintesi di nuove proteine. 7

8 Lisosomi: idrolasi acide: proteasi (catepsine) lipasi nucleasi glicosidasi Citoplasma: calpaine proteasomi 8

9 DIGESTIONE PROTEINE 1 H H H R2 N C C N C C R1 O H O proteasi

10 DIGESTIONE PROTEINE 2 Nelson Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER, Zanichelli editore S.p.A. Copyright

11 DIGESTIONE PROTEINE 5 proteine oligopeptidi aminopeptidasi dipeptidasi endopeptidasi aminoacidi aminoacidi aminoacidi pepsina tripsina chimotripsina elastasi carbossipeptidasi A e B Na ATP K Na Na ADP Pi K lume intestinale enterocita capillare La tripsina ha un elevata specificità per i legami in prossimità di arginina e lisina. La chimotripsina ha un elevata specificità per i legami in prossimità di fenilalanina, triptofano, tirosina, leucina.

intestinale enterocita capillare La tripsina ha un elevata specificità per i legami in prossimità di arginina e

12 Gly Il legame dell ubiquitina a una proteina bersaglio 12

13 13

14 Nelson Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER, Zanichelli editore S.p.A. Copyright

15 CH2 C O H R C NH3 PLP amminotransferasi (transaminasi) H C NH3 R C O alfa-chetoglutarato L-amminoacido L-glutammato (Glu) alfa-chetoacido solo per Pro, Lys e Thr non esistono transaminasi 15

16 CH2 C O alfa-chetoglutarato Ala amminotransferasi (Ala transaminasi, ALT) (Glu-Pir transaminasi, GPT) CH3 CH3 PLP H C NH3 H C NH3 C O L-alanina (Ala) L-glutammato (Glu) piruvato CH2 C O alfa-chetoglutarato Asp amminotransferasi (Asp transaminasi, AST) (Glu-OA transaminasi, GOT) PLP H C NH3 H C NH3 L-aspartato (Asp) L-glutammato (Glu) C O ossalacetato 16

piruvato CH2 C O alfa-chetoglutarato Asp amminotransferasi (Asp transaminasi, AST)

17 O O C H O C H CH2 OH O P O H C 2 OH HOH 2 C OH HOH 2 C OH O N H CH 3 N H CH 3 N H CH 3 piridossalfosfato (PALP) piridossale piridossina vitamina B6 17

19 19

20 Deficit di vitamina B6: dermatite seborroica, glossiti, stomatiti (disturbo del metabolismo proteico); anemia ipocromica microcitica (disturbo sintesi eme); nevrite demielinizzante (crampi muscolari, parestesie, astenia, apatia) (disturbo sintesi sfingolipidi); convulsioni (diminuzione del GABA, neurotrasmettitore inibitore); diminuzione di noradrenalina e serotonina; incapacità di metabolizzare il Trp a NAD; iperomocisteinemia (ridotta conversione dell'omocys in Cys). 20

(disturbo sintesi sfingolipidi); convulsioni (diminuzione del GABA, neurotrasmettitore inibitore); diminuzione di

22 glutammato deidrogenasi NAD NADH H CH2 H C NH 3 L-glutammato (Glu) H 2 O NADP NADPH H C O alfa-chetoglutarato NH 4 ADP GDP GTP ATP 22

23 23

24 sintesi e catabolismo del glutammato: CH2 C O H R C NH3 PLP amminotransferasi (transaminasi) H C NH 3 R C O alfa-chetoglutarato L-amminoacido L-glutammato (Glu) alfa-chetoacido 24

25 sintesi del glutammato (non fisiologica): NAD(P)H H NAD(P) C O CH NH 2 4 H C NH glutammato deidrogenasi 3 H 2 O alfa-chetoglutarato L-glutammato (Glu) poco probabile in condizioni fisiologiche 25

26 demolizione della glutammina: O C NH 2 H2O NH 4 H C NH3 L-glutammina (Gln) glutamminasi H C NH3 L-glutammato (Glu) 26

27 sintesi della glutammina: Gly, Ala, Trp, His ATP ADP Pi O C NH 2 H C NH3 L-glutammato (Glu) NH 4 glutammina sintetasi H C NH3 L-glutammina (Gln) deadenilazione adenilazione 27

30 30

32 O 2 HO 2,NH 3 NAD NADH Glicina Gliossilato Ossalato D-amminoacido ossidasi I cristalli di ossalato di calcio rappresentano fino a 75 percenti dei calcoli renali. 32

33 sintesi e catabolismo di Ala: Ala amminotransferasi (ALT, GPT) CH2 H C NH3 CH 3 C O PLP C O H CH 3 C NH 3 L-glutammato (Glu) piruvato alfa-chetoglutarato L-alanina (Ala) 33

37 Vie alternative del catabolismo della fenilalanina nella fenilchetonuria Nelson Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER, Zanichelli editore S.p.A. Copyright

41 sintesi e catabolismo di Asp: Asp amminotransferasi (AST, GOT) CH2 H C NH3 C O PLP C O H C NH3 L-glutammato (Glu) ossalacetato alfa-chetoglutarato L-aspartato (Asp) 41

42 ulteriore catabolismo di Asp: 42

43 catabolismo di Asn (e ulteriore sintesi di Asp): O C NH 2 H C NH3 L-asparagina (Asn) H2O asparaginasi NH 4 H C NH3 L-aspartato (Asp) 43

44 sintesi di Asn: H C NH3 L-aspartato O C NH 2 ATP AMP PPi asparagina sintetasi O C NH 2 H C NH3 L-asparagina H C NH3 H C NH3 L-glutamina L-glutamato 44

46 Vie biosintetiche degli a.a.: I precursori dello scheletro carbonioso derivano da tre fonti: glicolisi (in rosa), ciclo di Krebs (in azzurro) e via del pentosio fosfato (in viola). Nelson Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER, Zanichelli editore S.p.A. Copyright

47 perossisoma: catalasi O2 HO 2 2 HO 2 H R C NH3 L-amminoacido H 2 O FMN FMNH 2 L-amminoacido ossidasi R C O NH 3 alfa-chetoacido 47

48 perossisoma: catalasi O2 HO 2 2 HO 2 H R C NH3 D-amminoacido (origine batterica) H 2 O FAD FADH 2 D-amminoacido ossidasi R C O NH 3 alfa-chetoacido 48

49 extra-hepatic tissues blood liver 49

50 transaminasi L-glutammato Glu DH tessuti extraepatici, compreso il muscolo -chetoglutarato NH 4 glutammina sintetasi L-glutammato L-glutammina L-amminoacido L-amminoacido -chetoacido ATP ADP P i L-amminoacido muscolo -chetoglutarato L-aminoacido transaminasi -chetoacido L-glutamato piruvato transaminasi L-alanina -chetoglutarato L-glutammina sangue L-alanina 50

51 L-glutammina L-amminoacido L-alanina sangue fegato L-glutammina H 2 O glutamminasi NH 4 -chetoglutarato L-amminoacido L-alanina transaminasi ALT -chetoacido piruvato L-glutammato L-glutammato L-glutammato H NAD 2 O L-glutammato deidrogenasi (Glu DH) NADH H NH 4 -chetoglutarato 51

52 ciclo glucoso-alanina: 52

53 ciclo glucoso-alanina (bilancio energetico): 2 piruvato 6 ATP 6 ADP glucoso 4 ATP 4 ADP 2 -NH 2 2 alanina fegato alanina glucoso urea sangue muscolo 2 alanina glucoso 2 ADP 2 ATP 2 alfachetoacido 2 piruvato 2 aminoacido 53

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