Diapositiva 1

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Ossidazione degli amminoacidi

• Gli amminoacidi, derivanti dalle proteine,
  possono essere degradati, ossidati, contribuendo
  in maniera significativa alla generazione di
  energia metabolica della cellula.
• Le situazioni che portano ad una maggiore
  degradazione degli amminoacidi sono
• Un eccesso di rispetto al fabbisogno per la
  sintesi delle proteine
• Una dieta ricca di proteine che apporta più
  amminoacidi del necessario e quindi questi
  vengono degradati
• Il digiuno o il diabete mellito portano ad una
  diminuzione degli zuccheri, le proteine diventano
  una fonte di energia

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Ossidazione degli amminoacidi
Il gruppo amminico viene staccato ed lo scheletro
carbonioso, un chetoacido, viene ossidato a CO2 e
acqua. Quando il chetoacido è a tre o quattro
atomi di carbonio può essere utilizzato per la
neosintesi di glucosio, necessario per il
fabbisogno energetico cerebrale o
muscolare. Leliminazione del gruppo amminico
distingue la via catabolica degli amminoacidi
dalle altre viste fino ad ora.
Le proteine introdotte con la dieta, raggiunto lo
stomaco, vengono denaturate dalla sua elevata
acidità e idrolizzate in peptidi corti dalla
pepsina che a pH acido è attiva su residui di
amminoacidi aromatici. Nel duodeno invece operano
la tripsina, la chimotripsina, la
carbossipeptidasi ed altre peptidasi che liberano
gli amminoacidi che vengono poi assorbiti
attraverso le pareti cellulari.
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Digestione ed assunzione di proteine.Schema di
una parte del tratto digestivo con evidenziate
varie funzioni svolte nella digestione delle
proteine.
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Ossidazione degli amminoacidi
Proteine intracellulari
Ciclo dellurea - Parte del metabolismo di alcuni
organismi che conduce alleliminazione dellazoto
ammoniacale in eccesso. Lazoto proviene dal
metabolismo delle proteine e degli amminoacidi
Dieta
amminoacidi
a-chetoacidi
NH4
Glucosio
Ciclo dellacido citrico
Gluconeo- genesi
escrezione
Biosintesi AA. Nucleotidi ammine.
respirazione
CO2 H2O
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Forme di escrezione dellammonio
Animali ammoniotelici la maggior parte dei
vertebrati acquatici pesci con scheletro osseo,
larve di anfibi
Animali ureotelici molti vertebrati
terrestri (anche gli squali)
Animali uricotelici uccelli, rettili
Acido urico
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Lammonio è tossico, la sua conversione in urea è
confinata nel fegato
Dalla dieta
a-chetoacidi
amminoacidi
a-chetoglutarato
glutammato
Dai muscoli
NH4
Dal muscolo e altri tessuti
piruvato
alanina
NH4
glutammina
NH4
urea
Lammoniaca libera è molto tossica Altera il pH,
reagisce con gli intermedi dei cicli energetici
alterandoli, ha effetti neurotossici.
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Interconversione tra amminoacidi reazione di
transamminazione
PLP
PMP
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Reazione catalizzata dalle amminitrasferasi
(transaminasi)
Aspartato amminotrasferasi
Piridossal fosfato (PLP)
Piridossalammina fosfato
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(No Transcript)
10
(No Transcript)
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Negli animali ureotelici lazoto viene
convogliato nei mitocondri degli epatociti e nel
fegato viene convertito in urea.
Hans Krebs, 1932
Sintesi dellurea stimolata cataliticamente
da Ornitina Citrullina Arginina
urea
ammoniaca CO2
ammoniaca
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La reazione complessiva del ciclo dellurea
bicarbonato
NH3 NH4 HCO3-
-OOC-CH2-CH COO-
ammonio
aspartato
3 ATP 2ADP AMP 2Pi PPi
O H2N-C-NH2
-OOC-CHCH-COO- 2 H2O H
urea
fumarato
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La sintesi dellurea consiste di 5 reazioni
enzimatiche
PPi
ATP
aspartato
citosol
citrullina
(Citrullil-AMP)
mitocondrio
citrullina
2ADP 2Pi
AMP
NH4 HCO3- 2ATP H2N-CO-O-PO3
ornitina
argininosuccinato
ornitina
arginina
fumarato
H2O
urea
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Attivazione dellammonio prima che entri nel ciclo
NH4 HCO3- 2ATP H2N-CO-O-PO3
2ADP Pi
Carbamilfosfato sintetasi I
a)
ATP HCO3- HOCO-O-PO3 ADP

carbonilfosfato
b)
NH4 HOCO-O-PO3 H2N-COO-
Pi
carbamato
c)
H2N-COO- ATP H2N-CO-O-PO3 ADP
carbamilfosfato
Condensazione con lornitina prima di uscire dal
mitocondrio
H2N-CO-O-PO3
NH3
NH3


H3N-CH2-CH2-CH2-CH
H2N-CO-NH-CH2-CH2-CH2-CH
Pi
COO-
COO-
ornitina
citrullina
Ornitina transcarbamilasi
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Trasformazione della citrullina in
argininosuccinato nel citosol dellepatocita
a)

ATP
PPi
citrullina
b)
2 Pi
Citrullil-AMP
Argininosuccinato sintetasi
Citrullil-AMP
AMP

argininosuccinato
aspartato
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Liberazione di fumarato dallargininosuccinato
per dare arginina
arginina
argininosuccinato
NH3
NH3
H-NC-NH-CH2-CH2-CH2-CH
H-NC-NH-CH2-CH2-CH2-CH
COO -
NH2
COO -
NH
Argininosuccinato liasi

CH-CH2-COO -
COO -
- OOC-CHCH-COO -
fumarato
Idrolisi dellarginina per dare urea e rigenerare
ornitina
urea
ornitina
arginina
NH3
NH3
O
H3N-CH2-CH2-CH2-CH
H-NC-NH-CH2-CH2-CH2-CH
H2N-C-NH2
COO -
COO -
NH2
Arginasi

H2O
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Organizzazione del ciclo dellurea allinterno
della cellula
Gli enzimi del ciclo dellurea sembrano essere
raggruppati cosicché la citrullina,
largininosuccinato, larginina e lornitina non
sono rilasciati nel citosol ma incanalati da un
enzima allaltro solo lurea viene rilasciata.

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Il recupero del fumarato grazie a 2 enzimi del
ciclo dellacido citrico rifornisce di aspartato
il ciclo dellurea.
citrullina
NH3
CH-CH2-COO -
ATP
COO -
aspartato
NH3
AMP PPi
transaminasi
CH-CH2-COO -
a-chetoglutarato
COO -
aspartato
malato deidrogenasi
Glutammato
argininosuccinato
dal ciclo dellurea
- OOC-C-CH2-COO -
O
NAD
NADH H
dal ciclo dellacido citrico
- OOC-CH-CH2-COO -
- OOC-CHCH-COO -
OH
fumarato
arginina
H2O
fumarasi
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Bilancio energetico del ciclo dellurea
NH3 NH4 HCO3- -OOC-CH2-CH
COO-
3 ATP 2ADP AMP 2Pi PPi
O H2N-C-NH2
-OOC-CHCH-COO- 2 H2O H
2Pi
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Regolazione del ciclo dellurea

• Dieta
• Digiuno
• Regolazione a lungo termine
• Regolazione a breve termine

(arginina)
CoA-SH
CoA-S-CO-CH3


NH3
NH-CO-CH3
-OOC-CH2-CH2-CH
-OOC-CH2-CH2-CH
COO -
COO -
acetilglutammato sintetasi
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PPi
ATP
Quando il ciclo dellurea non funziona bene
aspartato
citrullina
(Citrullil-AMP)
citrullina
2ADP 2Pi
AMP
NH4 HCO3- 2ATP H2N-CO-O-PO3
ornitina
argininosuccinato
mitocondrio
citosol
ornitina
arginina
fumarato
H2O
urea
iperammoniemia citrullinemia
argininuria NOME difetto enzimatico
oroticoaciduria
argininsuccinemia iperammoniemia tipo
I carbamil-P sintetasi si
no tipo II orn.
transcarbamilasi si si
citrullinemia arg-succ. sintetasi -
- si
no arg-succ. aciduria arg-succ. liasi
si si
argininuria arginasi -
si si
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Quando il ciclo dellurea non funziona bene
Difetti genetici - ridotta capacità di convertire
lNH4 in urea
Dieta selezionata, povera di proteine ed
amminoacidi, ma arricchita di a-chetoacidi
precursori degli amminoacidi essenziali.
a-chetoacido (di aa. essenziale)
amminoacido (essenziale)
transaminasi
amminoacido (non essenziale)
a-chetoacido (di aa. non essenziale)
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Riepilogo

• Il ciclo dellurea è deputato alla trasformazione
  dellazoto dalla forma ammoniacale, tossica,
  allurea, meno tossica.
• Il ciclo dellurea è localizzato parte nel
  citosol e parte nei mitocondri degli epatociti.
• Lurea si libera dallarginina per idrolisi
  generando ornitina che viene poi convertita nei
  mitocondri in citrullina la citrullina viene
  quindi addizionata di un azoto dallacido
  aspartico per rigenerare larginina gli
  intermedi quindi non vengono consumati e il loro
  livello ha uninfluenza catalitica.
• Costi energetici
• Difetti genetici - dieta correttiva

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(No Transcript)
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Ciclo del glucosio-alanina. Lalanina viene
utilizzato come trasportatore di ammoniaca dai
muscoli al fegato. Il piruvato, trasformato in
glucosio attraverso la gluconeogenesi, ritorna al
muscolo.
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Vie degradatorie degli amminoacidi

• La degradazione degli amminoacidi normalmente
  contribuisce per il 10-15 del nostro fabbisogno
  energetico.
• I 20 processi catabolici portano alla formazione
  di 5 intermedi metabolici del ciclo degli acidi
  tricarbossiliciacetil-CoAa-chetoglutarato
  succinil-CoAfumaratoossalacetato

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(No Transcript)
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AlaninaCisteinaGlicinaSerinaTriptofano
IsoleucinaLeucinaTriptofano
LeucinaLisinaFenilalaninaTriptofanoTirosina
Piruvato
ArgininaGlutamminaIstidinaProlina
Acetil-CoA
Acetoacetil-CoA
1
Citrato
2
Glutammato
Asparagina Aspartato
Ossalacetato
Isocitrato
NADH
3
CO2
8
NADH
Malato
a-chetoglutarato
7
4
CO2
Fumarato
NADH
IsoleucinaMetioninaTreoninaValina
Succinil-CoA
6
FenilalaninaTirosina
5
FADH2
Succinato
GTP (ATP)
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(No Transcript)
30
Fenilchetonuria PKU dovuta a deficienza
dellenzima finilalanina idrossilasi con accumulo
di fenilalanina.
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Fenilchetonuria PKU dovuta a deficienza
dellenzima finilalanina idrossilasi Laccumulo
di fenilalanina porta alla formazione di
fenilacetato e fenillattato che vengono anche
escreti nelle urine.
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Prolina, glutammato, glutammina, arginina,
istidina
Prolina
glutammato
a-chetoglutarato
glutammina
istidina
ornitina
arginina
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Amminoacidi convertiti in succinil-CoA
34
Amminoacidi convertiti in ossalacetato
35
Ciclo dellurea
NH4
ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ
Ammonio
YYYYYYYY
Xxxxx