METABOLISMUL INTERMEDIAR

AL PROTEINELORSIMPLE ȘI CONJUGATE

STAREA DINAMICĂ A METABOLISMULUI PROTEINELOR ȘI

AL AMINOACIZILOR• Reflectă corelațiile dintre sinteza și

degradarea aminoacizilor și proteinelor • Este apreciată prin determinarea bilanţului

azotat. • Bilanțul azotat este diferența cantitativă

dintre cantitatea de azot ingerat cu produsele alimentare și cel eliminat din organism pe toate căile posibile (urină, mase fecale, salivă, sudoare etc.) exprimată în g/24 ore.

• Poate fi: * pozitiv* echilibrat sau nul* negativ

VALOAREA BIOLOGICĂ a proteinelor alimentare este

determinată de:1. Aminoacizii care intră în componența lor.

• Aminoacizii INDISPENSABILI sunt cei care nu se sintetizează în celulele organismului uman: valina, lizina, leucina, izoleucina, metionina, treonina, triptofanul și fenilalanina.

• Aminoacizii SEMIDISPENSABILI se formează în organism în cantități mai mici decît cele necesare: arginina și histidina.

• Aminoacizii DISPENSABILI sunt cei cantitatea cărora este asigurată integral prin sinteză proprie (10 aminoacizi).

2. Capacitatea organismului de a asimila aminoacizii proteinei alimentare.

FONDUL METABOLIC COMUN AL AMINOACIZILOR

• Fondul metabolic comun al aminoacizilor este totalitatea aminoacizilor liberi din organism de origine atît exogenă (alimentară), cît și endogenă (degradarea proteinelor) care sunt utilizati pentru sinteza proteinelor de către celule.

• Constituie 30 g din totalitatea de 15 kg de proteine ale organismului.

• Cantitatea majoră - aminoacizii sangvini (0,35-0,65 g/l).

DIGESTIA PROTEINELOR ÎN TRACTUL GASTRO-INTESTINAL.

Enzimele proteoliticeENDOPEPTIDAZE

proteaze ce scindează legăturile peptidice din interiorul lanțului

polipeptidic

1.Pepsina2.Gastrixina3.Tripsina4.Chimotripsina5.Colagenza6.Elastaza

EXOPEPTIDAZE proteaze ce scindează legăturile formate de aminoacizii terminali

1.Carboxipeptidazele A și B2.Aminopeptidazele3.Dipeptidazele

• Sunt sintetizate și secretate în tractul digestiv în formă de PROENZIME neactive, ce asigură protecția proteinelor celulelor producătoare și a canalelor prin care se secretă de degradare.

• Mecanismul activării – PROTEOLIZA PARȚIALĂ

PEPSINOGEN →PEPSINĂ ACITVĂ + PEPTIDĂ (42 AA)

TRIPSONOGEN →TRIPSINĂ + PEPTIDĂ (6 AA)

DIGESTIA PROTEINELOR ÎN TRACTUL GASTRO-INTESTINAL.

Enzimele proteolitice.

Activare prin proteoliză parţială

Specificitatea principalelor proteaze ale tractului

gastrointestinalPepsina Tripsina

Chimotripsina Elastaza

DIGESTIA PROTEINELOR ÎN TRACTUL GASTRO-INTESTINAL.

Digestia în stomac.

• Enzimele: pepsinagastrixinarenina (la sugari)

• Acidul clorhidric (HCl)

1. Asigură tumefierea și denaturarea proteinelor alimentare.

2. Activează pepsinogenul.3. Crează pH-ul optim pentru activitatea

enzimelor proteolitice ale sucului gastric.4. Previne popularea cu bacterii a stomacului

(acțiune antimicrobiană).5. Contribuie la absorbția fierului alimentar.

DIGESTIA PROTEINELOR ÎN TRACTUL GASTRO-INTESTINAL.

Rolul acidului clorhidric (HCl)

DIGESTIA PROTEINELOR ÎN TRACTUL GASTRO-INTESTINAL.

Sinteza și secreția HClI etapă – în celulele secundare ale mucoasei stomacale carboanhidraza

H2O + CO2 → H2CO3 → HCO3- + H+

NaCl → Na+ + Cl-

II etapă – secreția separată a ionilor H+ și Cl- în lumenul stomacului

III etapă – formarea ac.clorhidric în lumenul stomaculuiH+ + Cl- → HCl

Stimulatori – gastrina, histamina.Inhibitori – secretina, stomatostatina

Secreţia HCl în stomac

DIGESTIA PROTEINELOR ÎN TRACTUL GASTRO-INTESTINAL.

Digestia în intestin.

1. Enzimele.• pancreatice: tripsina,

chimotripsina,carboxipeptidazele A și Belastazacolagenaza

• intestinale: aminopeptidazeledipeptidazele

2. Carbonații (HCO3¯ )

DIGESTIA PROTEINELOR ÎN TRACTUL GASTRO-INTESTINAL.

Produsele finale.

• Aminoacizi liberi• Dipeptide• Tripeptide

Absorbția aminoacizilor din intestin

Mecanismul transportului prin simport cu Na+

Absorbția aminoacizilor din intestin.

Mecanismul transportului prin intermediul ciclului γ-glutamilic

Putrefacția aminoacizilor• Sediul – intestinul gros.• Substratele – aminoacizii ce nu au fost

absorbiți în intestinul subțire• Realizată de bacteriile microflorei intestinale• Produsele –

* substanțe inofensive - alcooli, acizi grași, ceto-acizi, oxi-acizi etc., * substanțe toxice – hidrogenul sulfurat (H2S), metil-mercaptanul (CH3SH), putrescina, cadaverina, crezolul, fenolul, scatolul și indolul.

• Dezintoxicarea în ficat.• Eliminarea produselor dezintoxicării - pe cale

urinară.

Putrefacția aminoacizilorDegradarea catenelor laterale ale AA ciclici

duc la formarea produselor toxice:a. din Tir se formează crezol, fenol;b. din Tri – scatol, indol.

Neutralizarea produșilor toxici• Ficatul conţine E specifice – arilsulfotransferaza

şi UDP – glucoroniltransferaza – ce transferă resturile de acid corespunzător de la formele active a lor (3’ –fosfoadenozin –5’fosfosulfat – PAPS şi uridindifosfatglucuronat – UDP-glucuronat) la substanţele toxice.

• Arilsulfotransferazaindoxil + PAPS --- indoxilsulfat + PAP

Neutralizarea produșilor toxici

Putrefacția aminoacizilor

• Sarea de potasiu a indoxilsulfatului se numeşte indican. Cantitatea de indican din urină indică gradul de putrefacţie în intestin şi starea funcţională a ficatului.

Soarta aminoacizilor absorbiți

CĂILE GENERALE ALE DEGRADĂRII AMINOACIZILOR

LA PRODUSELE FINALE ALE METABOLISMULUI

1. căile de transformare a grupei amino;

2. căile de degradare a scheletelor de carbon ale aminoacizilor;

3. căile de transformare a grupei carboxil.

DEZAMINAREATipurile generale ale dezaminării

1. Reductivă + 2H+

R-CH(NH2)-COOH -------> R-CH2-COOH + NH3

2. Hidrolitică + H2O

R-CH(NH2)-COOH -------> R-CH(OH)-COOH + NH3

3. Intramoleculară

R-CH(NH2)-COOH -------> R-CH=CH-COOH + NH3

4. Oxidativă1/2 O2

R-CH(NH2)-COOH -------> R-CO-COOH + NH3

Dezaminarea intramoleculară a histidinei

E – histidaza

HISTIDINA AC. UROCANIC

Dezaminarea directă a treoninei E – treonin dehidrataza

treoninaCH3-CH-CH-COOH + H2O

I I OH NH2

↓ ECH3-CH2-CO-COOH + H2O + NH4

+

α-cetobutirat

Dezaminarea neoxidativă a cisteinei

E – cistationin-γ-liaza

HS-CH2-CH-COOH + H2O I NH2

↓ ECH3-CO-COOH + H2S + NH4

+

DEZAMINAREA OXIDATIVĂ DIRECTĂ A ACIDULUI GLUTAMIC

E – glutamat dehidrogenaza

ac. glutamic α-cetoglutarat

Dezaminarea oxidativă indirectă

a aminoacizilorEtapele:

1. Transaminarea

2. Dezaminarea oxidativă directă a acidului glutamic

Transaminarea aminoacizilor

Transferul grupei α-amino a unui aminoacid la un α-cetoacid fără formare intermediară de amoniacEnzimele - aminotransferaze (sau transaminaze)Coenzime – PALP şi PAMP (deriv. vit. B6)

Transaminarea - reacţia generală

Principalele transaminaze• AlAT – alanin

aminotransferaza sau GPT – glutamat:piruvat transaminaza

• Activitate crescută în afecţiunile ficatului

• AsAT – aspartat aminotransferaza sau GOT – glutamat:aspartat transaminaza

• Activitate crescută în afecţiu-nile cordului şi muşchilor scheletici

Reacţia globală a dezaminării oxidative indirecte a

aminoacizilorTransdezaminarea

Transreaminareasau biosinteza aminoacizilor

dispensabiliI Etapă - Fixarea amoniacului la α-cetoglutarat cu formarea

Glu (reaminarea)

II Etapă – Trasferul grupei α-amino de la Glu la α-cetoacidul respectiv cu formarea aminoacidului scontat (transaminarea)

SOARTA SCHELETELOR DE CARBON ALE AMINOACIZILOR

DECARBOXILAREA AMINOACIZILORTipurile

1. α-decarboxilarea - calea formării aminelor biogene; R-CH-COOH →R-CH2-NH2 + CO2

I NH2

2. ω-decarboxilarea; HOOC-CH2-CH-COOH →H3C-CH-COOH + CO2

I I Asp NH2 NH2 Ala3. decarboxilarea concomitentă cu transaminarea;

R'-CH-COOH + R"-C-COOH →R'-C=O + R"-CH-COOH + CO2

I II I I NH2 O H NH24. decarboxilarea asociată cu condensarea a 2 molecule.

R'-CH-COOH + R"-C—S-CoA →R'-CH — C-R" + HS-CoA + CO2

I II I II NH2 O NH2 O

Aminele biogeneSerotonina - vasoconstrictor; antidiuretic; mediator al SNC.

DOPamina – precursorul catecol-aminelor şi melaninei

Inactivarea aminelor biogene

1. Catalizată de • monoaminoxidază (MAO);• diaminoxidază.

2. Coenzima – FAD

3. Produs secundar – H2O2, neutralizat de catalază

Neutralizarea aminelor biogene

E– mono- sau diaminooxidazeleProces ireversibil2 etape: R-CH2-NH2 + E-FAD+ H2O →R-COH+NH3 + E-FADH2E-FADH2 + O2 → E-FAD + H2O22H2O2 → H2O +O2

Soarta amoniacului

• NH3 se formează în următoarele procese:1.dezaminarea AA;2.detoxifierea aminelor biogene;3.degradarea BA purinice şi pirimidinice;4.dezaminarea amidelor AA(Asn, Gln);5.Putrefacţia AA în intestinul gros sub

acţiunea microflorei

Mecanismul toxic a amoniacului

• Excesul de NH3 causeză alkalizarea (majorarea pH-ului) în sînge

• Tot odată se formează excesul de glutamat care se transformă în glutamină

• Apare deficitul de α-ketoglutarat ce inhibă Ciclul Krebs (nu are loc formarea suficientă de ATP)

• Nu se formează destul γ-aminobutyrat (GABA) care influențează metabolizmul creerului și țesutului nervos

•

Detoxifierea amoniacului

1. Extrahepatic – sinteza asparaginei (asn) şi glutaminei (gln)

2. În rinichi – formarea sărurilor de amoniu

3. În ficat – sinteza ureei

Eliberarea amoniacului din Asn şi Gln

Degradarea asparaginei (Asn)

H2N-OC-CH2-CH-COOH +H2O I NH2

↓ asparaginazaHO-C-CH2-CH-COOH + NH3

II I O NH2

Degradarea glutaminei (Gln)

H2N-OC-CH2-CH2-CH-COOH + H2O I NH2

↓ glutaminazaHO-C-CH2-CH2-CH-COOH + NH3

II I O NH2

Sinteza ureei

1. Procesul – ciclul ureogenetic, ciclul ornitinic, ciclul Krebs-Hanseleit

2. Sediul – ficatul3. Localizarea – mitocondriile şi citoplasma 4. Consumul energetic – 3 molecule ATP,

4 legături macroergice fosfat 5. Originea grupelor –NH2 – amoniacul şi

acidul aspartic

Sinteza ureeiReacţia 1 – sinteza carbamilfosfatului

E - CARBAMOILFOSFAT SINTETAZA Localizarea - mitocondriileActivator - N-acetilglutamatul şi alţi derivati acilglutamici, alostericInhibator – arginina, prin mecanism feedback

Sinteza ureeiReacţia 2 – sinteza citrulinei

E - ORNITIN-CARBAMILTRANSFERAZA – enzimă hepatospecifică

Sediul – mitocondriileTransportul în citoplasmă – transportori specifici pentru exportul

citrulinei şi importul ornitinei

Sinteza ureeiReacţia 3 – sinteza argininosuccinatului

E - ARGININOSUCCINAT SINTETAZA

Sinteza ureeiReacţia 4 –scindarea argininosuccinatului

E – ARGININOSUCCINAT LIAZA

Sinteza ureeiReacţia 5 – formarea ureei

E – ARGINAZA – enzimă hepatospecifică

Ciclul ureogenetic – schema generală

Corelaţiile dintre ciclul acizilor tricarboxilici

şi ciclul ureogenetic

Corelaţiile dintre ciclul acizilor tricarboxilici şi ciclul ureogenetic

Dereglările ereditare ale ciclului ureogenetic

Manifestări:1. Hiperamoniemie2. Hiperglutaminemie3. Encefalopatie cu

letargie şi evoluţie spre comă

4. Dereglări mixte ale EAB5. Hiperventilare6. Hipotermie7. Vomă

1. Tipul I al hiperamoni-emiei – carenţa Carba-moilfosfat sintetazei I

2. Tipul I al hiperamoni-emiei – carenţa Ornitin- carbamoil transferazei (cel mai frecvent)

3. Citrulinemia clasică – carenţa argininosuccinat sintetazei

4. Aciduria argininosuccinică – carenţa argininosuccinat liazei

5. Hiperargininemia – carenţa arginazei

• METABOLISMUL INTERMEDIAR AL UNOR AMINOACIZI

Soarta scheletului de carbon

Metabolismul Fen şi Tyr

1. Fen – AA esenţial

2. Tyr – AA neesenţial- se

sintetizează din Fen

Fenilcetonurie• Lipsa

fenilalaninhidroxilazei – fenilcetonurie

• Fenilpiruvatul - substanţă toxică în special pentru SNC

• bolnavul nu se dezvoltă psihic (este handicapat, idiot).

• Alcaptonuria- lipsa homogentizinatoxidazei: acumularea a.homogentizinic în ţesuturi şi eliminarea lui cu urina (urina se colorează în negru)

Albinismul• apare în rezultatul

deficienţei echipamentului enzimatic participant la biosinteza melaninei. Bolnavul este lipsit de pigment

Sinteza catecolaminelor

Sinteza catecolaminelor

Sinteza catecolaminelor

Metabolismul Trp

• Trp – AA esenţial, glicogen şi cetogen• Catabolismul Trp: acetoacetil CoA—

Acetil CoA• în timpul catabolizării produce:a. Alab. NAD şi NADP (din hidroxiantranilat)

Metabolismul Trp

1.sinteza Ala2.Sinteza NAD

Metabolismul Trp

1.sinteza serotoninei2.sinteza triptaminei

Maladia Hartnup

• Insuficienţa E implicate în catabolismul Trp• Retard mintal, ataxie cerebrală• Mătirea c% de Trh şi indolacetat în urină

Metionina. S-Adenozilmetionina

• Met – AA esenţial, glicogen• Catabolismul – succinil CoA:a. Met---S-adenozilMet---S-adenozil-

homocistein--homocistein+adenozinb. Homocisteina+Ser---cistationc. Cistationul---NH3, Cis, cetobutiratd. Cetobutiratul---propionilCoA----

metilmalonilCoA---succinilCoA

S-adenozil metionina

• Donor de gruparea CH3

Reacţiile metabolice

• S-adenozil-Met participă la sinteza:a. Fosfatidilcolineib. Adrenalineic. Creatineid. La metilarea BA purinice şi pirimidinice:

N1-metiladenozin, metilguanozin (N2,N7)

Sinteza creatinei

Creatinfosfatul

• Creatinfosfatul – singurul compus cu legături macroergice pe care organismul îl poate depozita în muşchi.

• La un efort fizic se eliberează ATP mai rapid decît formarea lui pe seama glicolizei sau a LR

• Creatinina se elimină cu urina

Acidul tetrahidrofolic - THF

• Derivat al AF• AF+NADPH+H------dihidrofolat +NADP• DHF +NADPH+H-----THF +NADP

Rolul• de transportator al unor fragmente cu

un atom de carbon:• -metil (-CH3), • -metilen (CH2-),• -metenil (-CH=), • -formil (- CH=O)• -oximetil (-CH2-OH)

Ser+THF ----Gli + N5,N10THF

Metabolismul glicinei, serinei şi cisteinei

• Gli, Ser, Cis – AA neesenţiali, glicogeni• Sinteza Gli:a. Tre şi Serb. CO2+NH3+N5-N10-metilenTHF c. din etanolamina• Sinteza Ser:a.din Treb. din Glic. din 3-fosfogliceratd. din fosfatidilserina• Sinteza Cis:a. din Ser +homocisteinăb. din cistină

Catabolismul• Gli:1. Gli ---Ser----Piruvat2. Gli---glioxilat (+NH3)----CO2+acid formic3. Gli---Co2+NH3+N5-N10-metilenTHF• Ser:- piruvat:a. Serindehidratazeib. Prin transaminare cu piruvatul –hidroxipiruvat

—2fosfoglicerat---fosfoenolpiruvat---piruvat• Cis:- piruvat +sulfit (sulfat)

Reacţiile metabolice a Gli• Gli participă la sinteza:1. Serinei2. Creatinei3. Hemului4. Glutationului5. AB conjugaţi6. Acidului hipuric7. purinelor• Gli intră în componenţa colagenului• Gli---–glicinamida ( intră în componenţa

oxitocinei, vasopresinei)

Reacţiile metabolice a Ser

• Ser participă la sinteza:1. Cis2. Gli3. Sfingolipidelor4. Fosfatidilserinei5. fosfatidiletanolaminei

Reacţiile metabolice ale Cis

• Formarea legăturilor disulfidice din proteine, E, Co

• La sinteza:1. glutationului2. taurinei (AB)3. fosfopanteteinei (grupare prostetică a

PPA şi grupă funcţională a HSCoA)

AA dicarboxilici

• Asp şi Glu – AA neesenţiali, glucoformatori• Sinteza:prin reacţii de transaminare• Catabolismul:• Asp- OA• Glu--cetoglutarat

Reacţiile metabolice• Asp participă la sinteza:1. Asn2. Ureei3. BA purinice şi pirimidinice• Glu participă la sinteza: 1. Gln2. Pro3. γ aminobutiratului4. γ carboxiglutamatului5. Glutationului6. Este implicat în reacţiile de DO; transaminare

METABOLISMUL NUCLEOPROTEINELOR

Sinteza bazelor pirimidinice

Sinteza bazelor pirimidinice

Sinteza bazelor pirimidinice

Sinteza bazelor pirimidinice

Sinteza bazelor pirimidinice

Sinteza bazelor pirimidinice

Degradarea bazelor pirimidinice

Sinteza bazelor purinice

Sinteza bazelor purinice

Sinteza bazelor purinice

Degradarea bazelor purinice