METABOLISMO delle PROTEINE
- Amminoacidi - Nucleotidi AZOTO essenziale per la vita In natura -N 2 atmosferico (N.B. N N triplo legame, molta energia per scinderlo) - ione nitrato NO 3 presente nel suolo Nei sistemi biologici sono presenti le forme ridotte - ione ammonio NH 4 + libero - gruppo amminico (-NH 3+ ) e gruppo ammidico (-NH-C=O ) presenti in composti organici
GLI ANIMALI DIPENDONO DA BATTERI E PIANTE PER L AZOTO (ciclo dell azoto) I. Soltanto alcuni batteri anaerobi, simbionti nelle radici delle leguminose, sono in grado di fissare (ridurre) l N 2 atmosferico con produzione di ammoniaca II. altri batteri ossidano NH 3 a nitrito (NO 2 ) e quindi a nitrato II. Le piante sono in grado di utilizzare NO 3 con produzione di NH 4+, che viene quindi incorporato nei composti organici azotati (punto d ingresso Glu e Gln) III. Gli animali assumono composti organici azotati (amminoacidi)
Fonte primaria di azoto: amminoacidi forniti dalle proteine alimentari
Funzioni degli L-α-amminoacidi Substrati per la sintesi proteica 20 a.a - con codone riconoscimento via trna 21 a.a. selenocisteina seril-trna + seleniofosfato Se-cisteinil trna subiscono modificazione post-sintetica esempi: amminoacidi fosforilati; acido γcarbossiglutammico Componenti di peptidi Intermedi metabolici Fonte energetica Trasporto di azoto glutatione (GSH) γglu-cys-gly ornitina a.a. glucogenici, a.a. chetogenici glutammina, alanina Precursori per la biosintesi degli altri composti contenti azoto
composti derivati amminoacidi precursori Eme glicina (+ succinil CoA) Nucleotidi Carnitina Creatina glutammina, glicina, acido aspartico lisina, metionina arginina, glicina, metionina Ammine biogene, istidina ( istamina) triptofano ( serotonina) Tiroxina, adrenalina Taurina (nei sali biliari) Niacina tirosina cisteina triptofano
CLASSIFICAZIONE NUTRIZIONALE AMMINOACIDI ESSENZIALI : devono necessariamente essere introdotti preformati con la dieta valina leucina isoleucina metionina fenilalanina triptofano istidina lisina treonina AMMINOACIDI NON ESSENZIALI i. semi-indispensabili risparmiano i precursori essenziali tirosina (sintetizzata da fenilalanina) cisteina (sintetizzata da metionina)
condizionatamente non essenziali glicina, serina, prolina, glutammina, arginina possono non essere sufficienti in alcuni stati particolari quali infezioni, traumi, bambini prematuri, non essenziali alanina, aspartato, asparagina, glutammato Le reazioni di transaminazione, reversibili, permettono di ridistribuire il gruppo NH 3 fra gli amminoacidi Vanno comunque integrati con la dieta e l apporto deve essere bilanciato in quanto: - Il pool di amminoacidi non è totalmente riutilizzabile - NH 3 principalmente prodotto di rifiuto, anche se vi è un riutilizzo limitato a riformare amminoacidi
digestione Enzimi digestivi secreti come zimogeni inattivi - attivati tramite proteolisi nel lume intestinale
I. DIGESTIONE PROTEINE - STOMACO ph acido: denatura le proteine alimentari ph acido: autoattivazione del PEPSINOGENO PEPSINA + peptidi Il processo prosegue in modo autocatalitico Pepsina: endopeptidasi poco specifica ma preferisce rompere il legame che coinvolge il gruppo carbossilico di Tyr, Phe, Trp proteine alimentari + pepsina grandi peptidi
SANGUE LUME Cl Cl Cl Cl HCO 3 HCO 3 H + H + CO 2 + H 2 O metabolismo pompa H + /K + ATPasi K + K + membrana baso-laterale membrana apicale
II LUME INTESTINALE tramite ENZIMI PANCREATICI Zimogeni secreti dal pancreas esocrino Enterochinasi: legata alla membrana apicale degli enterociti TRIPSINOGENO + enterochinasi TRIPSINA + esapeptidi CHIMOTRIPSINOGENO + tripsina CHIMOTRIPSINA +2 dipeptidi PROELASTASI + tripsina ELASTASI PROCARBOSSIPEPTIDASI A e B + tripsina CARBOSSIPEPTIDASI endopeptidasi TRIPSINA - scinde legame COO - di a.a. basici (Arg, Lys) CHIMOTRIPSINA - scinde legame COO - di a.a. idrofobici (Phe, Tyr, Trp) ELASTASI - scinde legame COO - di piccoli aa neutri (Gly, Ala, Val) Esopeptidasi (rilasciano a.a. liberi e oligopeptidi di 2-8 residui) CARBOSSIPEPTIDASI A - a.a. aromatici CARBOSSIPEPTIDASI B - a.a basici (Lys, Arg)
III. MUCOSA INTESTINALE enzimi ancorati alla membrana dell enterocita - AMINOPEPTIDASI - DIPEPTIDASI PRODOTTI DELLA DIGESTIONE AMMINOACIDI LIBERI, DI- e TRiPEPTIDI
IV. ENTEROCITA I peptidi possono entrare nell enterocita dove sono scissi da amminopeptidasi citosoliche. ASSORBIMENTO: tramite numerosi trasportatori specifici per classi di a.a. (neutri, dibasici,..), in genere cotrasportatori con Na + o H + ENTEROCITI metabolizzano glutammina (loro principale fonte energetica), Glu, Asp, Arg per risparmiare glucosio ed acidi grassi per gli altri tessuti
Circa 1% delle proteine sono parzialmente idrolizzate e frammenti peptidici possono essere assorbiti come tali tramite Trasportatore (es H + /PepT1 che importa anche antibiotici beta lattamici) Captazione transcellulare per endocitosi - e quindi esporto tramite esocitosi Captazione paracellulare tra le cellule, con una permeabilità non specifica (in particolare in presenza di una mucosa danneggiata)
MUSCOLO Destino degli aminoacidi alimentari dopo un pasto proteine AA ramificati AA ramificati alanina pool AA glucosio -NH 2 proteine urea FEGATO α-chetoacidi alanina glutammina CO 2 pool AA SANGUE serina glutammina AA alimentari Interconversione di AA INTESTINO proteine α-chetoglutarato RENE NH 4 +
METABOLISMO DELLE PROTEINE
Aminoacidi e proteine sono in rapporto dinamico proteine corporee sintesi degradazione Quota dei derivati non proteici minoritaria e non si calcola nel bilancio azotato; ma quota significativa in condizioni di privazione di proteine Proteine della dieta digestione Amminoacidi N C Derivati non proteici glucosio, glicogeno NH 3 urea intermedi del Ciclo di Krebs CO 2 + energia acidi grassi trigliceridi
bilancio di azoto o bilancio proteico: dipende dalla somma delle velocità di entrata ed uscita dal pool di amminoacidi liberi a PROTEINE ALIMENTARI POOL AA PROTEINE CORPOREE c flusso in entrata = dieta + degradazione proteica (a + b) rimozione a.a. = sintesi proteica + ossidazione (c + d) b d POOL DI DERIVATI a + b = c + d costante mantenimento nell adulto a + d > b + c bilancio positivo accrescimento; masse muscolari; gestazione b + c > a + d bilancio negativo insufficiente apporto energia e/o proteine; malattia
UOMO ADULTO: proteine corporee circa 12 Kg 40% nel muscolo di cui 65% miosina ed actina per locomozione e lavoro muscolare, ma anche come fonte di amminoacidi in condizioni di stress. Ma proteine muscolari non sono forma di riserva come glicogeno e lipidi ed una loro perdita porta a perdita di proteine funzionali. 10% tessuti viscerali (fegato, intestino) non mobilizzate rapidamente in condizioni di stress per le loro funzioni vitali 30% nelle pelle e nel sangue lesioni delle pelle ed anemia sono presenti in deficit di proteine alimentari 4 proteine: miosina, actina, collagene (strutturali) ed emoglobina (trasporto O 2 ) costituiscono circa la metà di tutte le proteine
CONTINUO RICAMBIO PROTEICO Serve energia sia per la sintesi che per la degradazione: 15-20 % del bilancio energetico La continua demolizione e sintesi è fondamentale per degradare e rimpiazzare proteine danneggiate modificare la quantità relativa di differenti proteine in base alle necessità nutrizionali e fisiologiche rapido adattamento metabolico La regolazione del turnover proteico è influenzata da: stato nutrizionale (energetico e proteico) ormoni (insulina, glucocorticoidi, ormoni tiroidei, ormone della crescita, citochine)
ORGANISMO Ricambio giornaliero 1-2% proteine totali Amminoacidi 70-80% riutilizzati 20-30% metabolizzati Proteine dalla dieta Proteine metabolizzate 70-80 grammi/giorno 250 grammi/giorno % ricambio muscolo 30-50% fegato 25% leucociti emoglobina diversa emivita pochi minuti: proteine regolatorie 300 giorni: collageno
SISTEMI DI PROTEOLISI ATP-indipendente LISOSOMIALE contribuisce per il 15% Enzimi attivi a ph 5 -proteine extracellulari (via endocitosi) -proteine di membrana -organelli danneggiati (es mitocondri) ATP-dipendente CITOSOLICO sistema ubiquitina-proteasoma selettivo - proteine citosoliche - proteine regolatorie - proteine difettose (neo -sintetizzate per errori nella sintesi o per ripiegamento sbagliato; invecchiate)
Premio Nobel 2004 Aaron Ciechanover, Avram Hershko and Irwin Rose L ubiquitina come suggerisce il nome è una proteina presente in tutti gli eucarioti L ubiquitina si lega alla proteina da degradare in una via ATP dipendente che utilizza 3 enzimi ATP E1 E2 E3 + ATP E1-Ubiquitina proteina di trasporto dell ubiquitina lega l ubiquitina attivata alla proteina da degradare Come si riconosce la proteina da eliminare? Varie ipotesi -amminoacido N-terminale destabilizzante Arg ~2 min Tyr, Glu, ~ 10 min Ile Gln ~ 30 min oppure stabilizzante Met. Gly, Ala, Ser, Thr > 20 ore -particolari sequenze di distruzione
La proteina marcata va al proteasoma Proteine regolatorie per il riconoscimento e selezione di protine ubiquitilinate Proteine degradate dalle subunità catalitiche β subunità 7 α 7 β 7 β Attività tipo chimotripsina - a.a. idrofobici Attività tipo tripsina - a.a. basici Attività per a.a. acidi 7 α oligopeptidi di 3-25 a.a. scissi da proteasi citosoliche
L attività del proteasoma è sotto controllo ormonale INSULINA inibisce il proteasoma GLUCOCORTICOIDI attivano il proteasoma azione coordinata per la mobilizzazione di amminoacidi muscolari e per la gluconeogenesi epatica ORMONI TIROIDEI attivano il proteasoma CITOCHINE attivano il proteasoma sepsi, febbre, ustioni, cancro, Aumento delle proteine della fase acuta ed aumento del catabolismo proteico delle miofibrille mediato da un aumento delle citochine TNF-α, IL-1, IL-6
@ Le proteine della fase acuta vengono sintetizzate dal fegato sotto l induzione da parte di citochine e di chemochine. Le condizioni che portano a un aumento delle loro concentrazioni plasmatiche sono: le infezioni i traumi gli intervento chirurgici le ustioni gli infarti di tessuto le infiammazioni immumologiche le infiammazioni immunologiche (cristalli gottosi) il cancro in stadi avanzati
Gli aa. Non sono conservati nell organismo, quelli che eccedono le necessità biosintetiche sono subito degradati. 75% degli aa è usato per biosintesi, il 25% per altri composti azotati. In una alimentazione corretta sarebbe sufficiente integrare questo 25% (pari circa a 1g/Kg peso corporeo) Al pool aminoacidico concorrono: aa da proteine della dieta; aa da proteine tessutali; aa sintetizzati de novo.il pool è di circa 100g.
cheto-omologo
o transaminasi
Per essere ossidati devono perdere il gruppo aminico: per transaminazione o deaminazione ossidativa.
Tutti gli aa con l eccezione di lisina e treonina vanno incontro a transaminazione, l accettore è l αchetoglutarato L AST, aspartato aminotasi. è un eccezione perché l accettore non è l alfachetoglutarato, ma l ossalacetato che sarà portatore del 2 gruppo aminico nella sintesi dell urea. L alanina aminotransferasi (ALT) ex GPT Lisina e treonina subiscono la deaminazione ossidativa Ex GOT AST
Meccanismo d azione delle aminotransferasi: Tutte richiedono il piridossalfosfato (vit B6) legato con legame ε-aminico ad una lys del sito attivo. La reazione è una reazione bimolecolare a ping pong. Infatti il primo substrato lascia il gruppo amminico al PDF ed esce come chetoacido, mentre il secondo chetoacido entra e lega il gruppo amminico dalla piridossamina fosfato ed esce come amminoacido. La K di equilibrio della reazione è quasi 1, così la reazione può decorrere in tutti e due i sensi, rispondendo alle diverse necessità della cellula.
Le reazioni di transaminasi assolvono a due compiti: Promuovono l interconversione degli aa adeguandone le quantità alle esigenze metaboliche ed ovviando agli eventuali squilibri dietetici. Indirizzanol eccesso di aa verso il loro utilizzo salvaguardando la quota richiesta per la biosintesi proteica. Questo controllo è assicurato da due meccanismi: 1. Induzione delle transaminasi epatiche e intestinali da eccesso di proteine dietetiche 2. Scarsa affinità delle transaminasi per gli aa (Km: 1-50mM). Così le transaminasi si attivano solo oltre una certa soglia di concentrazione amminoacidica. Le transaminasi rivestono valore diagnostico in quanto la loro elevata concentrazione nel plasma è indice di lesione d organo, in particolare la GOT e la GPT rispettivamente indicative di danno cardiaco ed epatico.
Valore diagnostico delle amminotransferasi plasmatiche O (GPT) Andamento dell ALT e della bilirubina sierica nel monitoraggio dell avvelenamento da Amanita Phalloides
Nel loro insieme le reazioni di transaminasi tendono a convogliare il gruppo amminico verso l α-chetoglutarato per formare glutammato, il quale viene restituito alla sua funzione di collettore di gruppi amminici dalla deaminazione ossidativa, che ripristina l α-chetoglutarato liberando l NH3. Nelle cellule la GOT esiste in due isoforme: citosolica e mitocondriale. La forma citosolica facilita la formazione del glutammato, quella mitocondriale dell α-chetoglutarato
Deaminazione La deaminazione può essere ossidativa e non ossidativa. La D. Ossidativa è catalizzata dalle amminoacido ossidasi, la più importante è la glutammico deidrogenasi (oltre alla L e la D-amminoacido ossidasi). NAD NADH H2O NH3 Glutammato Imminoglutammato α-chetoglutarato La L e D amminoacido Ossidasi sono FMN e FAD Dipendenti la D interviene su D aa prodotti dalla flora e assorbiti occasionalmente, la L ha attività bassissima e scarso rilievo fisiologico
Nel loro insieme le reazioni di transaminasi tendono a convogliare il gruppo amminico verso l α-chetoglutarato per formare glutammato, il quale viene restituito alla sua funzione di collettore di gruppi amminici dalla deaminazione ossidativa, che ripristina l α-chetoglutarato liberando l NH3. Nelle cellule la GOT esiste in due isoforme: citosolica e mitocondriale. La forma citosolica facilita la formazione del glutammato, quella mitocondriale dell α-chetoglutarato la GDeidrogenasi: il gruppo amminico della maggior parte degli aa è indirizzato al glutammato per mezzo della transaminazione dell α-chetoglutarato, che poi produrrà l NH3
La reazione è reversibile, nel verso riduttivo usa NADPH. Il verso della reazione dipende dal rapporto [NAD]/[NAD(P)H. Poiché le transaminasi citosoliche sono più attive di quelle mitocondriali e poiché la glutammato deidrogenasi è solo mitocondriale, α-chetoglutarato colleziona gruppi ammici a livello citosolico, mentre il glutammato mitocondriale si libererà dell NH 3 nel processo di deaminazione ossidativa.
La glutammato deidrogenasi possiede regolazioni allosteriche multiple: La direzione della reazione dipende dalle esigenze della cellula. I regolatori allosterici sono: ATP,GTP e ADP,GDP, e dai coenzimi NAD e NADPH Questo è in relazione con la richiesta di α-chetoglutarato per Krebs
Deaminazione non ossidativa Enzimi inducibili piridossal fosfato dipendenti
3^ lezione
Destino metabolico dell ammoniaca L NH3 che si libera dalla deaminazione degli aa e degli altri composti azotati (es. l adenilato deaminasi molto attiva nel muscolo card. e schel., libera NH3 da AMP) deve essere eliminata perché molto tossica,l organismo la incorpora subito in composti atossici che rappresentano una forma di trasporto e di preeliminazione. Negli organismi uricotelici l NH3 si elimina come Urea. Tre sono i processi di organicazione dell NH3: Formazione dell a-chetoglutarato Formazione della glutammina Sintesi del carbamilfosfato
La reazione è reversibile, nel verso riduttivo usa NADPH. Il verso della reazione dipende dal rapporto [NAD]/[NAD(P)H. Poiché le transaminasi citosoliche sono più attive di quelle mitocondriali e poiché la glutammato deidrogenasi è solo mitocondriale, α-chetoglutarato colleziona gruppi ammici a livello citosolico, mentre il glutammato mitocondriale si libererà dell NH 3 nel processo di deaminazione ossidativa.
La glutammato deidrogenasi possiede regolazioni allosteriche multiple: La direzione della reazione dipende dalle esigenze della cellula. I regolatori allosterici sono: ATP,GTP e ADP,GDP, e dai coenzimi NAD e NADPH Questo è in relazione con la richiesta di α-chetoglutarato per Krebs
La Glutammina sintetasi: più attiva nei muscoli scheletrici e cardiaci, nell intestino e nel cervello, che non può sintetizzare carbamilfosfato. 7-8mg/dl è la quantità di glutammina nel sangue, pari a circa il doppio degli altri aa, in maggior parte derivata dai muscoli, non è tossica, è priva di carica, quindi passa le membrane, è utilizzata soprattutto dai reni, ricchi di glutamminasi (enzima mitocondriale). L NH 3 che si forma nei tubuli renali passa nel liquido luminale si combina con i protoni H + e forma ione ammonio NH4 + eliminato con le urine, risparmiando l equivalente quantità di cationi. Questo meccanismo permette al rene di eliminare l eccesso di H + per il mantenimento dell equilibrio acido-base. L importanza di questo meccanismo è confermata dall aumento della G.sintetasi muscolare e della glutamminasi renale in condizioni di acidosi.
rene
Il 3 processo di organicazione dell NH 3 è la sintesi del carbamilfosfato. La carbamilp-sintetasi è attiva solo in presenza di N-acetil-glutammato, dipende da NH 3, è intramitocondriale di concerto con la glutammato deidrogenasi, incorporando l NH 3 man mano che si forma ad opera della Glutammato Deidrogenasi. Si forma carbamil fosfato anche nel citosol, dove non è usato per la sintesi dell urea, ma per i nucleotidi pirimidinici. I due E coinvolti nelle due vie sono rispettivamente l aspartato transcarbamilasi citosolica e la ornitina transcarbamilasi mitocondriale. La carbamilfosfato sintetasi citosolica è più attiva nei tessuti in accrescimento (tumori, fegato rigenerante). La sintesi dell urea è invece solo del fegato.
Un esempio che descrive bene le due attività è fornito dal fegato rigenerante: Durante la fase rigeneratrice prevale la via n.1, ma appena il fegato è stato riformato L attività dell aspartato transcarbamilasi si riduce mentre aumenta quella dell Ornitina Transcarbamilasi.
Ciclo dell alanina muscolo fegato, forma in cui l NH3 viene portata in circolo in forma atossica, il fegato utilizza il piruvato per fare glucosio e incorpora l NH3 nell urea. Il muscolo rilascia anche glutammina, usata dai reni e aa ramificati, usati prevalentemente dal cervello.
Gli esseri umani usano due meccanismi per trasportare l NH 3 dai tessuti periferici al fegato dove si produce l urea: molti tessuti attraverso la glutammina (glutammina sintetasi) che funge da tampone per l NH 3, una forma atossica dell NH 3. Il secondo meccanismo lo utilizza essenzialmente il t. muscolare che transamina il piruvato (dal glucosio) ad alanina. l ala raggiunge il fegato viene transaminata, si forma piruvato e glutammato. (ciclo glucosio alanina)
La carbamil-p-sintetasi Idipende da NH 3 ed è attiva solo in presenza di N-acetil-Glu, (effettore allosterico), è intramitocondriale, opero di concerto con la glutammato deidrogenasi. Nel citosol CPSII, produce CarbamilP a partire da glutammina ed è insensibile all Nacetil-Glu CPSI: carbamilfosfato sintetasi NH3 dipendente CPSII: carbamilfosfato sintetasi glutammina dipendente
La carbamil-p-sintetasi è attiva solo in presenza di N-acetil-glutammato, dipende da NH 3, è intramitocondriale di concerto con la glutammato deidrogenasi, incorporando l NH 3 man mano che si forma ad opera della Glutammato Deidrogenasi. Si forma carbamil fosfato anche nel citosol, dove non è usato per la sintesi dell urea, ma per i nucleotidi pirimidinici. I due E coinvolti nelle due vie sono rispettivamente l aspartato transcarbamilasi citosolica e la ornitina transcarbamilasi mitocondriale. La carbamilfosfato sintetasi citosolica è più attiva nei tessuti in accrescimento (tumori, fegato rigenerante). La sintesi dell urea è invece solo del fegato.
Il ciclo dell'urea richiede un'elevata quantità di energia (4 ATP per ogni molecola di urea prodotta). P. Champe, R. Harvey, D. R. Ferrier, LE BASI DELLA BIOCHIMICA, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright 2006
L NH3 non entra come tale nel ciclo dell urea, ma come carbamilfosfato e come aspartato, quindi le quantità di carbamilfosfato, nel mitocondrio e di aspartato nel citosol costituiscono Il primo fattore di regolazione, poi ci sono una regolazione: e una regolazione:
La capacità ureogenetica del fegato garantisce un livello di NH3 nel sangue minore di 5µm (0,1mg/100ml). Contribuisce all uricemia l assorbimento di NH3 dell intestino crasso di derivazione batterica. Il livello di NH3 nel sangue può arrivare a 250 µmoli/l, cui segue stato confusionale,coma e morte, come ad es per grave insufficienza epatica. I livelli normali si aggirano tra 2,5-6 µm /l valori più elevati sono indice di alterata filtrazione glomerulare (glomerulonefrite), o di bassa pressione ematica. Bassi valori di urea si riscontrano in difetti congeniti dell ureagenesi e in gravi epatopatie si fa diagnosi per la presenza di ac orotico nelle urine: L ac. Orotico è un intermedio della biosintesi delle basi puriniche. (carbamilfosfato citoplasmatico).
CATABOLISMO DELLO SCHELETRO CARBONIOSO DEGLI AMMINOACIDI Come riportato in figura gli scheletri carboniosi convergono in sette composti in grado di entrare direttamente o indirettamente nel ciclo di Krebs: piruvato, acetilcoa, acetoacetilcoa, α -chetoglutarato, succinilcoa, fumarato, ossalacetato. Gli amminoacidi che vengono degradati ad acetilcoa o acetoacetilcoa sono detti chetogenetici e sono i precursori dei corpi chetonici. Gli altri sono glucogenetici e possono, una volta convertiti in piruvato ed ossalacetato, formare glucosio attraverso la gluconeogenesi. P. Champe, R. Harvey, D. R. Ferrier, LE BASI DELLA BIOCHIMICA, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright 2006
Lo scheletro carbonioso degli amminoacidi viene utilizzato nel ciclo di Krebs per produrre energia. piruvato, acetilcoa, acetoacetilcoa, α -chetoglutarato, succinilcoa, fumarato, ossalacetato P. Champe, R. Harvey, D. R. Ferrier, LE BASI DELLA BIOCHIMICA, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright 2006
Sabato, 12 novembre 2011 ore 12:37 Biochimica degli amminoacidi Le proteine ingerite con gli alimenti vengono idrolizzate nello stomaco e nell'intestino tenue per produrre amminoacidi liberi ed oligopeptidi. Questi prodotti vengono assorbiti dalle cellule dell'intestino tenue e riversati nel circolo sanguigno; la maggior parte degli amminoacidi viene quindi utilizzata dai vari organi e tessuti per i processi di rinnovamento cellulare (turnover proteico). DEGRADAZIONE DEGLI AMMINOACIDI Gli amminoacidi vanno incontro a degradazione: 1) per normale turnover delle proteine 2) quando il loro apporto con la dieta è eccessivo 3) in carenza di carboidrati La prima tappa del catabolismo degli amminoacidi prevede l'allontanamento del gruppo amminico. Lo scheletro carbonioso viene così utilizzato nel ciclo di Krebs o nella gluconeogenesi. Le amminotransferasi o transaminasi rappresentano gli enzimi chiave nella rimozione del gruppo amminico degli amminoacidi. Le reazioni di transaminazione consistono nel trasferimento di un gruppo amminico da un amminoacido donatore all'alfa-chetoglutarato per formare glutammato. Durante questa reazioni il gruppo amminico donatore è convertito in α- chetoacido. Il glutammato convoglia i gruppi amminici verso il ciclo dell'urea o verso le vie biosintetiche degli amminoacidi. Coenzima delle transaminasi è il piridossalfosfato, un enzima prodotto a partire dalla piridossina (Vitamina B6 ). Le transaminazioni sono reversibili e possono funzionare nei due sensi, a seconda delle necessità della cellula. IL CICLO DELL'UREA Il ciclo dell'urea inizia con la formazione del carbamil fosfato ad opera dell'enzima carbamil-fosfato sintasi. Durante questa reazione vengono spese due molecole di ATP. Le successive reazioni del ciclo dell'urea sono rappresentate in figura. P. Champe, R. Harvey, D. R. Ferrier, LE BASI DELLA BIOCHIMICA, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright 2006
La glutammina entra nel circolo sanguigno e raggiunge il fegato dove, all'interno dei mitocondri epatici, viene riconvertita a glutammato con liberazione dello ione ammonio NH4 +. L'alanina rappresenta il principale trasportatore di gruppi amminici dal muscolo al fegato. Essa viene formata per trasferimento del gruppo amminico dal glutammato all'acido piruvico o piruvato. Similmente a quanto avviene per la glutammina, una volta giunta all'interno dei mitocondri epatici, l'alanina libera il proprio ione ammonio generando glutammato e piruvato. Il piruvato è necessario al fegato nel processo chiamato gluconeogenesi. Lo ione ammonio NH4 + è tossico per le cellule del corpo ed in particolare per il cervello. Come abbiamo visto, in sede extraepatica lo ione ammonio viene neutralizzato tramite il legame con il glutammato o con il piruvato. Nel fegato l'nh4 + viene incorporato nella molecola atossica dell'urea. L'urea prodotta dal fegato viene trasportata attraverso il sangue ai reni per l'escrezione urinaria. P. Champe, R. Harvey, D. R. Ferrier, LE BASI DELLA BIOCHIMICA, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright 2006