Metabolism 6

27
CURSUL 13 III. METABOLISMUL PROTIDELOR 1. DIGESTIE Şl ABSORBŢIE. TRANSPORT ŞI DEPOZITARE 2. METABOLISMUL AMINOACIZILOR 2.1. BIOSINTEZA AMINOACIZILOR 2.2. CATABOLISMUL AMINOACIZILOR 2.3. METABOLISMUL AMONIACULUI 2.4. CICLUL ORNITINIC

description

Biochimie

Transcript of Metabolism 6

  • CURSUL 13

    III. METABOLISMUL PROTIDELOR1. DIGESTIE l ABSORBIE. TRANSPORT I DEPOZITARE2. METABOLISMUL AMINOACIZILOR

    2.1. BIOSINTEZA AMINOACIZILOR2.2. CATABOLISMUL AMINOACIZILOR2.3. METABOLISMUL AMONIACULUI2.4. CICLUL ORNITINIC

  • ROLUL SUBSTANELOR PROTEICE N ORGANISM

    Sunt substane PLASTICE Au rol funcional activ n dirijarea proceselor metabolice Determin proprietile biologice ale microorganismelor i

    caracterele imunologice

    Au rol ENERGETIC mai puin important

    Au rol FIZICO-CHIMIC nsemnat, mai ales pentru meninerea echilibrului acido-bazic i al presiunii osmotice.

    Formeaz un sistem tampon important n celule i esuturi ndeplinesc rol de schimbtori de ioni

  • Organismele au capacitatea de a menine un echilibruntre aportul i eliminarea de proteine, numit echilibruazotat

    Proteinele din organismele vii se rennoiesc permanent

    i au specificitate de specie, organ, esut.

    Metabolismul proteinelor este abordat la dou nivele Metabolismul aminoacizilor Metabolismul proteinelor propriu-zis

  • METABOLISMUL AMINOACIZILOR

    Proteine

    Aminoacizi Nucleoproteide

    Acid piruvic

    Acetil CoA

    Ciclul Krebs

    Coenzime reduseFADH2, NADH

  • 2 . METABOLISMUL AMINOACIZILOR

    2.1. BIOSINTEZA AMINOACIZILOR

    SURSE DE AMINOACIZI

    Proteinele ALIMENTARE (ORIGINE EXOGEN)-digestie

    Proteinele proprii (ORIGINE ENDOGEN)- hidroliz (catepsine)

    Biosinteza proprie (LIMITAT LA CEI NEESENIALI, cei eseniali

    sunt procurai din hran)

    AMINARE REDUCTIV

    TRANSAMINARE

  • Proteinele exogene (ALIMENTARE) sunt degradate treptat, sub aciunea proteazelor, transformndu-se n peptide, i n cele din urm n aminoacizi.

    Digestia macromoleculei proteice ncepe n STOMAC sub aciunea pepsinei, elaborat de mucoasa gastric. este apoi continuat n INTESTINUL SUBIRE sub aciunea tripsinei i

    chimotripsinei, elaborate de PANCREAS. principala form de absorbie a proteinelor o constituie aminoacizii. Dar i

    peptide mai mici pot strbate mucoasa intestinal, fiind ns repede hidrolizate n aminoacizi de peptidazele existente n celulele peretelui intestinal.

    n mod similar sunt degradate i proteinele proprii organismului (proteinele endogene)

    Dup absorbia lor prin peretele intestinal, aminoacizii sunt vehiculai prin circulaia sanguin spre FICAT i apoi n toate celelalte organe, formnd n totalitatea lor aa-numitul fond metabolic sau depozit melabolic.(conine toi aminoacizii i st n permanen la dispoziia organismului)

    DIGESTIE l ABSORBIE. TRANSPORT I DEPOZITARE

  • 2 . METABOLISMUL AMINOACIZILOR

    2.1. BIOSINTEZA AMINOACIZILOR

    Se realizeaz prin

    transaminare

    aminare reductiv,

    Se afl sub control feed back , sub aciunea enzimelor

    reglatoare

  • 2 . METABOLISMUL AMINOACIZILOR2.1. BIOSINTEZA AMINOACIZILOR

    1.TRANSAMINAREA -rol nformarea ureei, glucogenoneogenezmetabolismul aminoacizilor.

    Transaminarea = o reacie reversibil ntre un aminoacid i un a-cetoacid (a-cetoacidul devine aminoacid, iar aminoacidul devine a-cetoacid).Enzime transaminaze (aminotransferaze)Localizare n ficat i rinichi.Cetoacizi folosii, de preferin, acizii a-cetoglutaric i a-cetosuccinic

    Cu ajutorul acestor reacii, organismul poate SINTETIZA orice aminoacid al crui lan de carbon poate fi biosintetizat sub form de cetoacid. Acest lucru nu este posibil n cazul aminoacizilor eseniali care trebuie de aceea procurai, prin aport extern, prin hrana

    COOH

    CH2CH2

    COOHCOOH

    +

    COOH

    CH2

    CH

    COOH

    OC

    CH2

    Acid

    +

    a-cetoglutaric

    R

    CH NH2

    oricarea-aminoacid

    NH2 OC

    a-cetoacidoricare

    R

    COOHAcid glutamic

    Acid asparticCOOH

    R

    oricarea-cetoacid

    C ONH2

    a-aminoacidoricare

    NH2CH

    R

    a-cetosuccinic

    +

    Acid

    CH2

    C O

    COOH

    CH

    CH2

    COOH

    +

    COOH COOH

    COOH

    Reaciile generale de transaminare pentru acizii a-cetoglutaric i a-cetosuccinic

  • 2 . METABOLISMUL AMINOACIZILOR2.1. BIOSINTEZA AMINOACIZILOR

    Transaminarea una din cile de conexiune ntre metabolismul protidelor i al glucidelor

    Acceptori de grupri amino acid piruvic, acid cetoglutaric, acid oxalilacetic

    Donori de grupri amino acid glutaric, acid aspartic. Aceti compui sunt considerai componentele cheie n metabolismul aminacizilor. Prin intermediul acestora se pot sintetiza toi aminoacizii neesentiali

    R1 CH COOH

    NH2

    R2 C COOH

    O

    +

    P Pir CO

    H

    O

    COOHC R2NH2

    COOHCHR1 +

    Aminoacid Cetoacid AminoacidCetoacid

  • 2 . METABOLISMUL AMINOACIZILOR 2.1. BIOSINTEZA AMINOACIZILOR Transaminazele au drept coenzim piridoxalfosfat i piridoxamin (vit B6) Mecanismul decurge n dou faze

    +

    O

    NH2

    +Aminoacid Cetoacid

    NH2

    COOHCHR1H2OH2O+

    R CH COOH

    N

    PPir

    CH CH2Pir P

    NCOOHCR1

    transpozitieprototropic +H2O

    H2OR1 C COOH

    PPir

    CH2

    Piridoxaminfosfat

    OC

    Pir PH

    Piridoxalfosfat

    baz Schiff I baz Schiff II

    I

    R2

    +

    R2

    NH2+

    AminoacidNH2

    COOHCHH2OH2O+

    CH COOH

    N

    PPir

    CHCH2Pir P

    NCOOHC

    transpozitieprototropic +H2O

    H2O

    PPir

    CH2

    Piridoxaminfosfat

    OC

    Pir PH

    Piridoxalfosfat

    baz Schiff Ibaz Schiff II

    IICetoacid

    O

    COOHCR2 R2

  • 2 . METABOLISMUL AMINOACIZILOR 2.1. BIOSINTEZA AMINOACIZILOR

    CH3

    C O

    COOHAcid piruvic

    +NH3 + NADH + H+

    H2N CH

    CH3

    COOH

    + NAD+

    Alanina

    -H2O

    CH2

    C O

    COOHAcid oxalilacetic

    +NH3 + NADH + H+

    H2N CH

    CH2

    COOH

    + NAD+

    Acid aspartic

    -H2O

    COOH COOH

    CH2CH2

    COOHCOOH

    -H2ONAD++

    COOH

    CH2

    CHH2N

    +NH3 + NADH + H+

    COOH

    OC

    CH2

    Acid glutaric Acid glutamic

    2.AMINAREA REDUCTIV se realizeaz n dou etapeI. condensarea acetoacidului cu amoniacul

    iminoacidII. reducerea iminoacidului n prezena de NADH +H

    aminoacid

    -Cetoacizii principali care contribuie la formare de aminoacizi sunt acidul piruvic, acidul oxalilacetic, acidul a cetoglutaric

    Acid a ceto glutaric

  • Glucoz

    Acid fosfoenolpiruvic

    Acid lactic

    Acid piruvic

    Acid oxalilacetic

    Ciclul Krebs

    Acid a-cetoglutaric

    Acid succinic

    Protein

    AlaninSterin

    Acid aspartic

    IzoleucinValinAcid glutamicProlinOxiprolinHistidinOrnitinArginin

    Prin transaminarea aminoacizilor rezult cetoacizi care stabilesc o legtura direct cumetabolismul glucidelor.

    Alanina acidul piruvic,Acidul glutamic acidul a-cetoglutaric,Acidul aspartic acidul oxalilacetic

    Cetoacizii rezultai n ciclul Krebs fac legatura cu metabolismul protidic. Acidul piruvic,a-cetoglutaric, oxalilacetic pot fi transformai prin aminare reductiv sau transaminaredirect n alanin, acid glutamic, acid aspartic.

    Aminoacizii GLUCOFORMATORI

    Serina

  • Exist 20 de aminocizi eseniali.

    Prin succesiunea acestora, moleculei peptidice formate ii sunt imprimate diferite caracteristici

    specifice

  • Proteine EXOgene

    Aminoacizi

    Proteine necesare

    Compui care conin azot

    UreeComponenta ternar

    Acetil CoA

    Acid piruvic,acizi din ciclul Krebs

    ATP

    eliminare

    NH3

    METABOLISMUL AMINOACIZILOR

    Amide

    TransaminareAminare reductiva

    a Ceto aciziProteine ENDOgene

    CO2 + H2O

  • Degradarea aminoacizilor total CO2, H2O i NH3

    parial metabolii intermediari

    Degradarea scheletului carbonic al aminoacizilor are loc n dou faze.

    Prima faz specific fiecrui aminoacid acetil-CoA. A doua faz de degradare const n trecerea acestui metabolit prin ciclul Krebs i catena de respiraie CO2 i H2O

    Cile de degradarea ale aminoacizilor :1.Dezaminarea2.Transaminarea3. Decarboxilarea

    2.2. CATABOLISMUL AMINOACIZILOR

  • 1. DEZAMINAREA (nlturarea gruprii

    aminice din molecul) se poate realiza pe

    cale oxidativ (rezult cetoacid), hidrolitic(rezult oxiacid), reductoare ( rezult acid saturat) ,desaturant (rezult acid nesaturat).

    2.2. CATABOLISMUL AMINOACIZILOR

    a-aminoacid

    NH2CH

    R

    CH2

    COOH

    COOH

    CH2

    R

    CH

    NH3C O

    +

    a-cetoacid

    COOH

    CH2

    R

    CH

    a-hidroxiacid

    OH+ NH3

    NH3+

    CH

    R

    CH2

    COOH

    CH2

    acid gras

    acid nesaturatCOOH

    CH2

    R

    + NH3

    oxidativ

    hidrolitic

    reductoare

    desaturant

    +1/2 O2

    +H2O

    +H2

    dezaminare

    Transformri ale componentei ternare-degradare n CO2 i ap-sinteza de glucide, acizi grai, glicerol-obinere de aminoacizi prin transaminare-transf. prin decarboxilare n ali acizi

  • 2. TRANSAMINAREA (a fost prezentat la biosinteza aminoacizilor)

    3. DECARBOXILAREA (procesul ireversibil prin care aminoacizii trec n amine corespunztoare, care poart i denumirea de amine biogene)Enzime aminoaciddecarboxilaze

    Rolul aminelor rezultate din decarboxilare farmacodinamic (histamina, serotonina), punct de plecare n sinteza unor compui biologici

    importani (acid g-aminobutiric, etanolamin) Interconexiunea cu metabolismul alcaloizilor substane toxice (putresceina, cadaverina).

    2.2. CATABOLISMUL AMINOACIZILOR

    a-aminoacid

    NH2CH

    R

    COOH

    -CO2R

    CH2 NH2

    amin

  • Decarboxilarea aminoacizilor -Obinerea de toxine

    -Obinere de substane heterociclice (din putrescein rezult pirolidona, pirol iar din cadaverin rezult piperidin, piridina)

    CH2

    CH2CH2CH2

    NH2NH2

    NH3 CH2

    CH2H2C

    H2CNH

    Dehidro-genare CH

    CHHC

    HCNH

    PirolPirolidinPutrescein

    CH2

    CH2 CH2

    CH2

    CH2

    NH2NH2

    NH3

    H2C

    H2CN

    CH2

    CH2

    CH2

    H

    Dehidro-genare

    N

    Cadaverin Piperidin Piridin

    CH COOHNH2 NH2

    CH2CH2 CH2 CH2NH2

    CH2 CO2NH2

    CH2CH2

    Ornitin Putrescein

    CH COOHNH2 NH2

    CH2 CH2NH2

    (CH2)3 CO2NH2

    CH2(CH2)3

    Lizin Cadaverin

  • Transformrile aminelor biogene- Degradare (enzime monooxidaze, diaminooxidaze) n aldehide- Sinteza de alcaloizi prin metilarea aminelor biogene rezult hordeina (ORZ NCOLIT), betaina, nicotina. -Obinere de substane heterociclice(din putrescein rezult pirolidona, pirol, iar din cadaverin rezult piperidin, piridina)

    AMINELE BIOGENE stabilesc conexiunea dintre metabolismul protidelor i a alcaloizilor n plante

    2.2. CATABOLISMUL AMINOACIZILOR

    a-aminoacid

    NH2CH

    R

    COOH

    -CO2R

    CH2 NH2

    amin

    oxidare

    ciclizare

    metilare

    ALDEHIDE

    SUBSTANEHETEROCICLICE

    ALCALOIZI

  • 2.3. METABOLISMUL AMONIACULUI

    DESTINAIA AMONIACULUI

    FIXAT sub form de AMIDE ale aminoacizilor (glutamina-org. animale, asparagina- plante)

    FIXAT sub form de UREE i ELIMINAT

    CREATIN, CRETININ

  • 2.3. METABOLISMUL AMONIACULUI

    n esuturile vegetale, amoniacul rezultat din dezaminarea aminoacizilor i a altor substane poate fi captat i pstrat n organism sub form de sruri de amoniu, glutamin, substane netoxice.

    Plante bogate acizi organici (plante acide sau amoniacale) mcriul (Rumex acetosella), reventul (Rheum officinale), begonia (Begonia sp) Acestea fixeaz o cantitate nsemnat de amoniac sub form de SRURI DE AMONIU.

    GLUTAMINA FIXEAZ, PSTREAZ i TRANSPORT azotul n organism n form netoxicAtunci cnd organismele au nevoie de azot, se produc degradrile aminoacizilor i amidelor, se elibereaz amoniac

    n ciclul glutamic, amoniacul este fixat sub form de AMID

  • 2.3. METABOLISMUL AMONIACULUI

    Acid glutamic

    Glutamin

    Acid glutamic

    Acid -cetoglutaric

    +NH3 +NH3

    +NH3+NH3

    NH3 NH3

    NH3NH3

  • 2.3. METABOLISMUL AMONIACULUI

    n organismele animale amoniacul rezultat n organism din dezaminarea aminoacizilor i din aciunea florei intestinale asupra proteinelor alimentare, este un TOXIC puternic pentru sistemul nervos central.

    Pentru a se apra de aciunea toxic a amoniacului, organismul dispune de mecanisme rapide i eficiente de neutralizare i eliminare a acestui metabolit, unul dintre ele fiind formarea ureei.

  • Formarea ureei se desfoar sub forma ciclului ureogenetic (ornitinic), (aminoacidul cheie din acest ciclu).

    CORELAII cu procese metabolice-Prin formarea acidului fumaric, ciclul ureogenetic stabilete legtura cu ciclul Krebs ,de oxidare terminal a glucidelor, lipidelor i protidelor

    -Prin participarea acidului aspartic la ciclul ureogenetic exist posibilitatea ca toi aminoacizii transaminabilis poat participa la acest ciclu.

    -Corelaie ntre ciclul ureogenetic i sinteza bazelor pirimidinice, componente ale acizilor nucleici

    2.4. CICLUL ORNITINIC (formarea ureei)

    CO2

    NH3

    CNH2O

    O P

    H2NC O

    H2C NH

    H2C

    H2C

    H C NH2

    COOHCitrulina

    CH2 NH2

    CH2

    CH NH2COOHOrnitina

    COOH

    CH2

    H2N CH

    COOH

    COOH

    CH2

    CH2 NH C

    NH2N C H

    COOHCH2

    CH NH2COOHAcid argininsuccinic

    H2C NH C

    NH

    NH2H2C

    H2C

    H C NH2COOH

    Arginina

    Uree

    NH2C O

    NH2

    H COOHC

    CHOOC H

    Acid fumaric

    ~

    Acid aspartic

    CH2CH2Ciclul

    ureogenetic

  • Comparativ cu hidrolizarea proteinelor, care se realizeaz relativ uor, procesul invers, cel de sintez , este foarte complex i se realizeaz numai cu participarea acizilor nucleici.Unitile structurale ale proteinelor sunt aminoacizii, care pot fi sintetizai direct din compuii anorganici, de ctre plante i unele microorganisme. Animalele pot sintetiza proteine n fiecare esut i organ, cu excepia proteinelor plasmatice, sintetizate n ficat i n sistemul reticuloendoplasmatic.Formarea proteinelor din aminoacizii endogeni sau exogeni se realizeaz permanent i cu vitez mare n organismele tinere sau adulte.Biosinteza se realizeaz numai din aminoacizi liberi, peptidele rezultate prin hidroliza proteinelor neputnd fi ncorporate n cele nou sintetizate. Procesul biosintetic se realizeaz n special n organele care au un metabolism intens: ficat, pancreas, mucoasa intestinului subire. Mecanismul biosintezei a fost pus la punct dup descoperirea genelor, care sunt segmente din ADN cromozomial i care ndeplinesc un rol important n transmiterea caracterelor ereditare

    2.4. BIOSINTEZA PROTEINELOR