METABOLISMUL AMINOACIZILOR ŞI PROTEINELOR

• Cuprinde reacțiile de sinteză și degradare prin care aminoacizii sunt folosiți ca precursori pentru sinteza proteinelor și altor compuși cu importanță biologică sau de degradare în scopul obținerii de energie

• La nivel celular aminoacizii sunt încorporați în proteine care sunt degradate și resintetizate continuu

• Există un fond comun de aminoacizi dar nu există o formă de depozitare a aminoacizilor

hidrolizaproteinelorendogene

aminoacizi

hidrolizaproteineloralimentare

sintezãendogenã

proteine

glucide, acizi grasi

nucleotide

porfirine

hormoni si neurotransmitãtori

creatina

carnitina

energie (excesul)

Digestia proteinelor

• Proteinele alimentare sunt hidrolizate de peptidaze – elaborate de stomac și intestin– din secreția pancreatică•După specificitate se împart în:o endopeptidazeo exopeptidaze: aminopeptidaze

carboxipeptidaze

Digestia proteinelor

• Majoritatea peptidazelor digestive sunt elaborate inițial ca proenzime/zimogeni inactive

• Activarea se face în prezența ionilor de hidrogen sau sub acțiunea unor peptidaze active (de multe ori autocatalitic) prin detașarea unor aminoacizi/peptide sau demascarea centrului catalitic activ (prin modificarea plierii proteinei)

Digestia proteinelor în stomac

• Proteinele din dietă stimulează secreția de gastrină (hormon peptidic), care stimulează secreția de HCl și pepsinogen de către celulele mucoasei gastrice.

• Aciditatea sucului gastric împiedică multiplicare microorganismelor și denaturează proteinele alimentare care devin mai ușor hidrolizabile

• Sunt scindate doar o parte a legăturilor peptidice

Pepsina

• Pepsinogenul este activat de pH-ul foarte acid și apoi autocatalitic prin detașarea a 42 aminoacizi de la capătul N-terminal

• Are pH optim de acțiune 1-2 • Acționează asupra legăturilor peptidice la care participă

cu gruparea -NH2 aminoacizii aromatici (Phe, Tyr), Met și Leu

• Activarea pepsinogenului pe o altă cale duce la formarea gastricsinei/pepsina C care este activă la pH = 3, acționând predominant la copii (au aciditatea sucului gastric mai redusă)

Digestia proteinelor în intestinul subțire

• Trecerea conțintului stomacal în intestin stimulează eliberarea în sânge de către celulele intestinale a secretinei și colecistochininei (hormoni peptidici).

• Acestea stimulează (între altele) secreția de către pancreas a proenzimelor proteolitice

Tripsina

• Conversia tripsinogenului în tripsină presupune detașarea unui hexapeptid de la capătul N-terminal de către enteropeptidază/enterokinază.

• Tripsina formată catalizează activarea altor molecule de tripsinogen dar și de chimotripsinogen, procarboxipeptidază A, procarboxipeptidază B și proelastază.

• Tripsina scindează legăturile peptidice la care participă cu gruparea –COOH Phe, Tyr, Trp

Alte enzime proteolitice intestinale

• Carboxipeptidaza A este o exopeptidază care are specificitate pentru aminoacizii aromatici de la capătul C terminal

• Carboxipeptidaza B are specificitate pentru aminoacizii bazici

• Aminopeptidaza (exopeptidază) scindează specific aminoacizii de la capătul N-terminal

• Dipeptidazele, acționează chiar la nivelul enterocitelor și rup ultimele legături peptidice

Absorbția aminoacizilor

• Transportul L-aminoacizilor este realizat de proteine transportoare specifice (translocaze de grup) care se saturează și prezintă specificitate asemănător enzimelor

• Necesită energie (este un transport activ) și ioni de sodiu în mediul extern

• Există 5 sisteme de transport ale aminoacizilor:– Pentru aminoacizii neutrii– Pentru aminoacizii bazici și Cys– Pentru iminoacizi și Gly– Pentru aminoacizii dicarboxilici– Pentru ornitină (Orn) și cistină

Absorbția aminoacizilor

• Aminoacizii absorbiți ajung prin sistemul port la ficat

• Ficatul folosește o parte din aminoacizi pentru sinteza proteinelor proprii și a proteinelor serice iar restul sunt distribuiți prin circulație altor țesuturi

• Se pare că se pot absorbi și dipetide• Aminoacizii sunt captați cu viteze destul de mari de

celule (concentrația lor intracelulară este de 10 ori mai mare decât nivelul lor plasmatic)

Degradarea proteinelor

• T1/2 pentru proteinele musculare și conjunctive – 5-6 zile

• Pentru proteinele structurale (colagen) – foarte lung

• Pentru Hb – 120 zile• Pentru enzimele hepatice – ore sau minute• Cel mai rapid sunt degradate enzimele

reglatorii devenite inutile la un moment dat

Degradarea lizozomală

• Lizozomii conțin aprox. 50 enzime, cu pH optim de acțiune 5

• Multe dintre aceste enzime sunt numite catepsine• Pot fi degradate proteine extracelulare, membranare și

intracelulare cu T1/2 mare• Necesită consum de ATP• În faza de nutriție degradarea lizozomală nu este selectivă• În inaniție se degradează proteine având secvențe specifice

(Lys-Phe-Glu-Arg-Gln) ce provin din țesuturi care se atrofiază ca raspuns la inaniție (niciodată din creier și testicul)

Degradarea proteinelor

• Ubichitina este o proteină având 76 aminoacizi• Marchează proteinele ce trebuie degradate prin

legarea covalentă de aceasta• Procesul necesită ATP• Selectivitatea ubichitinării este realizată de enzima E3 și

ține cont de conformația și structura primară a proteinei

• Proteinele ubichitinate sunt degradate proteolitic, ATP-dependent, de proteazom (complex multienzimatic, cu formă de halteră).

Ubichitinarea proteinelor

CATABOLISMUL AMINOACIZILOR

• Dezaminarea – prin transaminare și dezaminare oxidativă a acidului glutamic

– cu ajutorul aminoacid oxidazelor

• Metabolismul amoniacului• Biosinteza ureei

VEZI LP

CICLUL UREOGENETIC

Interrelațiile dintre ciclul ureogenetic și ciclul Krebs

Soarta scheletului hidrocarbonat al aminoacizilor

• Scheletul hidrocarbonat este transformat în intermediari ai cilului Krebs sau în compuși aflați în strînsă legătură cu acest ciclu

• Aminoacizii glucogenici sunt cei care se degradează la: oxaloacetat, a-cetoglutarat, succinil CoA, fumarat, piruvat

• Aminoacizii cetogenici sunt cei care se degradează la acetoacetil CoA sau acetil CoA

Soarta scheletului hidrocarbonat al aminoacizilor

Aminoacizi glucogenici și cetogenici

Calea de degradare a fenilalaninei

Calea de degradare a tirozinei

Catabolismul aminoacizilor ramificați

BIOSINTEZA AMINOACIZILOR

Aminoacizi esențiali și neesențiali

Proveniența scheletului hidrocarbonat

Încorporarea azotului

• Aminoacizii sunt precursori ai unor compuși cu funcții specializate: hem, purine, pirimidine, hormini, neurotransmițători, creatinină (VEZI LP), glutation, peptide biologic active.

• Prin decarboxilarea aminoacizilor sub acțiunea decarboxilazelor (cu coenzimă piridoxal fosfat) se obțin amine biogene.

Compuși rezultați prin decarboxilarea aminoacizilor

METABOLISMUL HEMULUI

DEGRADAREA HEMULUI

• VEZI LP - BILIRUBINA

BIOSINTEZA HEMULUI

1. Sinteza acidului d-aminolevulinic

2. Formarea porfobilinogenului

3. Formarea protoporfirinei IX

3. Formarea protoporfirinei IX

4. Unirea protoporfirinei IX cu Fe2+

Reglarea alosterică a ALAS

Anomalii ale metabolismului porfirinelor (PORFIRII)