METABOLISM PROTEIC

1

PROTEINE: lb. greac PROTEIOS = cel dinti

Sunt macromolecule de prim rang

Predomin n celule reprezint peste 50% din greutatea uscat

a celulelor de Escherichia coli

Reprezint cea mai complex clas de macromolecule dup

acizii nucleici

Se gsesc n absolut orice celul i esut din organismul viu -

rspndire ubicuitar

Sunt eseniale pentru toate aspectele structurale i funcionale

ale celulei

Din punct de vedere chimic rezult din policondensarea

aminoacizilor, cuprinznd deci n structur o legtur peptidic

NHC

O

2

Formarea legturii peptidice

Reacie de condensare !!

3

Peptid

Reacie de policondensare !!

4

Lanurile polipeptidice sunt definite ca peptide, atunci cnd sunt alctuite din mai puin de 50 de aminoacizi.

-Oligopeptidele conin mai puin de 10 aminoacizi -Polipeptidele, mai mult de 100 aminoacizi

Diferena dintre proteine i peptide nu se bazeaz numai pe dimensiunile lor diferite ci i pe modul de biosintez: peptidele pot fi creeate i de chimiti n laborator, in vitro, n timp ce proteinele sunt n mod obligatoriu sintetizate de organismul viu!

n funcie de numrul resturilor de aminoacizi din care sunt constituite, n organismul uman exist di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, etc i polipeptide.

Peptide

5

Tripeptidele glutation (-glutamil-cisteinil-glicina) tiroliberina (TRH- hormonul hipotalamic de eliberare al tirotropinei):

NH

O

NH

CH

N

NH

O

CH2

O

N

NH2

O

C

C

C

Acid piroglutamic

Histidina

Prolinamida

Tiroliberina

Exemple de peptide cu rol biologic deosebit

6

Pentapeptide: endorfinele (peptide opioide) i encefalinele (neurotransmitori inhibitori cu efect analgezic)

Octapeptidele ciclice cu proprieti hormonale: oxitocina (declaneaz contraciile muchilor netezi) i vasopresina, cu efect antidiuretic la nivel renal, ambele secretate de lobul posterior al hipofizei:

NH2

S

S

Gly

Leu

Pro

Cys Asn

Cys Tyr

Ile

Gln

Oxitocina

Nonapeptide: bradikinina, cu aciune asupra musculaturii netede.Decapeptida angiotensina I, constituit din 10 aminoacizi, are o aciune hipertensiv i stimulatorie asupra musculaturii netede.

Asp Arg Val Tir Val His Pro Phe His Leu

Din categoria polipeptidelor fac parte hormonii hipotalamici i hipofizari, hormonii pancreatici insulina i glucagonul, hormonii gastrointestinali (gastrina, colecistokinina, secretina), etc.

7

Peptide antibiotice

- Anumite microorganisme sintetizeaz peptide, inhibitori ai sintezei proteice-peptide ciclice avnd n structura lor aminoacizi din seria D- tulpini din genul Bacillus sp. - capabile s sintetizeze oligopeptide ciclice care au aciune antibiotic puternic: gramicidinele. - Bacitracinele sunt polipeptide cu proprieti antibiotice. - Valinomicina este un antibiotic izolat din culturile de Streptomycines flulvissimus.- Penicilina este un dipeptid format din 2 derivai de aminoacizi, cu urmtoarea structur:

NH

O

CH CH

N

O

S

CH

COOH

CH3

CH3

R C

C

C

legturpeptidic

PenicilinR depinde de tulpina de Penicillium

Exemple de peptide cu rol biologic deosebit

8

Structura proteinelor

9

Structura proteinelorSunt definite mai multe niveluri de organizare:

1. Structura primar, se refer la scheletul covalent al lanului polipeptidic

i la secvena de aminoacizi componeni.Se specific:

numrul de aminoacizi

felul aminoacizilor

succesiunea n lan

tipurile de legturi, i locul punilor -S-S-

2. Structura secundar, desemneaz:

aranjamentul obinuit ntr-o singur dimensiune n spaiu, a unui

fragment de aminoacizi consecutivi;

se refer la dispunerea elicoidal a catenei polipeptidice;

conformaia unic n zig-zag este determinat de starea de hibridizare a

atomilor participani la structura lanului;

exist dou tipuri de structuri secundare:

- structura de tip -helix

- structura de tip -foaie pliat. 10

3. Structura teriar:

determin modul de organizare spaial (tridimensional) a uneia sau

mai multor lanuri polipeptidice cu structur primar i secundar bine

definite;

determin tipurile de legturi noncovalente stabilite ntre radicalii

aminoacizilor, care pot stabiliza conformaia respectiv;

exist sub forma a dou tipuri:

- structur globular (ghem), cum este cazul albuminei, globulinei, etc

- structur fibrilar, cnd lanurile polipeptidice se rsucesc n

superhelix formnd fibre, cum este cazul colagenului.

structura teriar reprezint structura funcional ce imprim proteinei

proprieti biologice. Ea este stabilizat prin:

interacii electrostatice

legturi de hidrogen

interacii de tip hidrofob

puni disulfurice

interacii ntre radicali polari11

Tipurile de legturi (interacii) fizico-chimice ce determin structura teriar a proteinelor

12

Protein cu structur globular

Protein cu structur fibrilar 13

4. Structura cuaternar :

este specific numai anumitor proteine denumite oligomere;

sunt ansamblri non-covalente de subuniti polipeptidice cu structur

teriar (protomeri);

pot lua natere asocieri sub form de: dimeri, trimeri, tetrameri, etc.

14

15

Rolul proteinelor

16

ROLUL PROTEINELOR

1. Au rol structural major:

intr n toate structurile celulare: membrane celulare i

membrane ale organitelor celulare;

intr n structurile intercelulare ale esuturilor i organelor

(matricea extracelular);

proteinele exist ntr-o varietate molecular i

macromolecular foarte mare asigurnd diversitatea i

specificitatea de form a tuturor fiinelor vii.

2. Exercit aciuni catalitice:

enzimele sunt proteine care asigur o varietate infinit de

reacii biochimice

3. Au rol esenial n asigurarea motilitii vieuitoarelor:

proteinele contractile (actina, miozina) cu care organismele

ndeplinesc activitatea contractil i locomotorie.

17

4. Sunt factori de reglare a unor activiti intracelulare, prin intermediul:

- hormonilor - polipeptide sau proteine mici

- receptorilor membranari - glicoproteine

5. Particip la procesul vederii

6. Particip la procesul de hemostaz (coagularea sngelui); factorii

de coagulare

7. ndeplinesc funcii de transport i depozitare a unor compui

chimici: ioni metalici, vitamine, oxigen, CO2, lipide, glucide.

8. Au rol n sistemul imunitar: anticorpii (imunoglobuline) - proteine

nalt specializate care mediaz reacii imunologice

9. Reprezint o rezerv nutritiv i energetic: Ex. cazeina,

ovalbumina, gliadina (protein solubil din seminele cerealelor),

glutenul

10. Pot avea i funcii mai puin obinuite: fibroina (secretat de

pianjen), proteinele din gogoile de mtase

11. Unele proteine sunt toxice:

- ricina din seminele de ricin

- gosipina din seminele de bumbac 18

Clasificarea proteinelor. Tipuri de proteine

Proteinele = polipeptide cu mai mult de 50-100 de aminoacizi, sunt

clasificate n dou grupe principale I. HOLOPROTEINE

II. HETEROPROTEINE.

Clasificarea proteinelor n funcie de compoziia i structura chimic

19

I. HOLOPROTEINE (proteine simple)

1. PROTEINE GLOBULARE

PROTAMINE: - gr. molec. mici ( ~ 1000 D);

- caracter bazic (datorit prezenei n structura lor a aminoacizilor

diaminomonocarboxilici (lizina, arginina i histidina);

- foarte solubile n ap;

- ncrcare electric pozitiv;

- nu coaguleaz la cald;

- prezente n celulele germinale;

- localizare la nivel nuclear, formeazcomplexe nucleoproteice mpreun cu ADN i ARN (cromatina).

HISTONE: - gr. molec. mai mari (~ 10.000 D);

- caracter bazic;

- ncrcare electric pozitiv;

- pot coagula la cald;

- prezente n celulele germinale;

- se gsesc numai n nucleul celulelor eucariote (nucleoproteine) i nsngele vertebratelor (n globina din hemoglobin). 20

ALBUMINELE:

- gr. molec. mari (zeci de mii de Daltoni);

- constituia n aa este foarte variat;

- sunt foarte solubile n ap;

- coaguleaz la cald;

- pot fi asociate cu lanuri glucidice;

- sunt precipitate n soluie de sulfat de amoniu

- au o rspndire foarte larg

Exemple: Lactalbumina

Serum albumina

~ 601 resuri de aminoacizi

GM = 60.000 Daltoni

- pHi = ~ 5

- la pH fiziologic ncrcat negativ

- reprezint ~ 55% din proteinele serice

- rol nutritiv i transportor pentru substane insolubile 21

GLOBULINELE:

- gr. molec. foarte mare (~ 1 milion Daltoni)

- solubile n soluii saline diluate;

- pot fi asociate cu lanuri glucidice;

- precipit n soluie semisaturat de sulfat de amoniu;

- au o rspndire larg

Exemple: Ovoglobulina

Lactoglobulina

Serum globuline: ~ 45% din proteinele serice

- prin electroforez se separ n mai multe fraciuni: 1, 2, ,

- Rol trasportor:

- metale: transferina (Fe)

ceruloplasmina (Cu)

- lipide: i lipoproteine

- Rol n sistemul imunitar: gamma- globulinele;

5 clase de imunoglobuline, tetrameri (4 lanuri, 2 cte 2 identice - H i L)

Ig G, Ig A, Ig M, Ig D, Ig E 22

2. PROTEINE SIMPLE FIBRILARE

Caracteristici generale:

-insolubile n ap;

-nu se hidrolizeaz enzimatic;

-reprezint ~ 50% din totalul proteinelor din organism;

-intr n structurile de susinere ale organelor, n oase, articulaii i tendoane.

COLAGEN; ELASTIN; KERATIN

23

COLAGENUL:

-prezent n toate esuturile conjunctive;

-reprezint ~ 25% din totalul proteinelor;

-cea mai important protein din punct de vedere cantitativ;

-localizare extracelular;

-insolubil n ap;

-se mbib n ap;

-la cald se transform n gelatin;

-poate fi hidrolizat de pepsin;

-structur fibrilar ordonat;

-locul de sintez fibroblaste;

-lan ~ 1000 aa din care 33% glicin

20 25% hidroxiprolin i hidroxilizin.

24

ELASTINELE:

-prezente n esutul elastic, de susinere,

pereii vaselor de snge;

-insolubile n ap;

-NU se mbib cu ap;

-NU se transform n gelatin;

-NU pot fi digerate de pepsin;

-structur fibrilar haotic, cu

legturi ncruciate de tip special;

-conin 30% glicocol; 10% prolin.

25

KERATINELE:

-prezente n esuturi de susinere TARI

(pr, unghii, ln, etc)

-NU sunt solubile n ap;

-NU sufer hidroliz enzimatic;

-formate din lanuri tip -helix i foaie pliat;

-caracter bazic

26

II. HETEROPROTEINE (PROTEINE CONJUGATE)

FOSFOPROTEINE: conin H3PO4 legat la gruprile OH ale serinei i treoninei;

Rol n nutriie i n procesul de transport prin membrane.

Exemple: Cazeina din lapte

Ovovitelina din glbenuul de ou

GLICOPROTEINE: conin > 5% glucide

Roluri:

- protecie fa de agresiuni termice sau mecanice;

- proteine care difereniaz grupele sangvine;

- intr n structura receptorilor membranari.

LIPOPROTEINE:

-intr n constituia membranelor celulare

-lipoproteinele serice: transportul lipidelor (HDL, LDL, VLDL, chilomicroni)

27

28

CROMOPROTEINE: conin grupri prostetice colorate,

cromofore

Exemple: - pigmentul respirator: hemoglobina

- pigmenii vizuali: rodopsina i iodopsina

- proteine cu rol n procese redox: citocromi, flavoproteine

- proteina muscular: mioglobina

Digestia i absorbia proteinelor alimentare

Digestia ingerarea, prelucrarea i

dezintegrarea alimentelor complexe n

principii alimentare simple, care pot fi

utilizate la nivelul esuturilor i

organelor n scop structural, energetic

i funcional.

Absorbia = procesul de trecere a

substanelor din intestin prin peretele

intestinal n capilarele din snge, i

apoi n vena port

29

n cavitatea bucal procese

mecanice, de sfrmare i

amestecare cu saliv

(masticaia)

30

n stomac pepsina

- endopeptidaz, secretat

sub form de pepsinogen

sub aciunea HCl;

- la pH-ul acid al stomacului

i sub aciunea

autocatalitic a pepsinei,

pepsinogenul se transform

n pepsin activ;

- pepsina scindeaz

legturile peptidice la care

particip aminoacizi

aromatici i dicarboxilici,

rezultnd peptide cu ~ 6 7

aminoacizi.

31

n intestinul subire acioneaz

enzimele pancreatice + enzimele intestinale

- Enzimele pancreatice sunt:

tripsina

chimotripsina

carboxipeptidaza32

tripsina + chimotripsina sunt secretate sub form inactiv de

tripsinogen i chimotripsinogen;

tripsina + chimotripsina = endopeptidaze

TRIPSINA - scindeaz legturi la care particip un aminoacid

diaminomonocarboxilic (lizin, arginin) i un aa aromatic

(tirozin, fenilalanin);

CHIMOTRIPSINA scindeaz legturi la care particip aa aromatici

CARBOXIPEPTIDAZELE scindeaz aminoacizii C- terminali =

exopeptidaze

Sub aciunea lor combinat rezult polipeptide cu numr mic de aminoacizi

33

ENZIMELE PANCREATICE

- Enzimele secretate de mucoasa intestinal:

aminopeptidaze (scindeaz aminoacizii N- terminali)

dipeptidazele (acioneaz asupra dipeptidelor)

tripeptidazele (acioneaz asupra tripeptidelor)

n sucul pancreatic i cel intestinal se mai gsesc i enzime specifice:

leucin aminopeptidaza i protaminaza care elibereaz leucina i arginina

din lanurile polipeptidice denaturate de tripsin.

n urma aciunii combinate a acestor enzime, proteinele sunt

scindate pn la aminoacizi.

AVANTAJE :

se nltur riscul de apariie a reaciilor de sensibilizare pe care le

pot da proteinele;

se asigur fondul de aminoacizi din care se vor sintetiza

proteinele proprii ale organismului.

Intracelular, catepsinele acioneaz asupra proteinelor celulare,

biosintetizate. 34

Localizarea proceselor

de digestie a proteinelor

alimentare de-a lungul

tractului digestiv

35

ABSORBIA PROTEINELOR

- Sub form de:

aminoacizi

dipeptide

peptide mici

- Transportul aminoacizilor prin membrane este un proces

activ, realizat prin dou mecanisme:

1. Mecanism major care este Na+- dependent (pompa Na+/K+)

2. Mecanism care necesit participarea glutationului, prin restul

glutamil de la acidul glutamic.

36

37

R CH

COOH

NH2SH

Aminoacid

Gly-Cys- -Glutamil

Glutation redus (GSH)

+

-Glutamil-transpeptidaza

-Glutamil- aminoacid

SH

Gly-Cys

Dipeptidaza

Glicocol + Cisteina

Difuzeaza in plasma

R CH

COOH

NH2

Aminoacid

Membrana

celulei

intestinale

FICATVena port

NH

COOHO

Acid piroglutamic

ATPADP + Pi

COOH

CH2

CH2

CH

COOH

NH2

Acid glutamic

ATP

ADP + Pi

TRANSPORTUL AMINIOACIZILOR

Dup absorbie prin peretele intestinal aminoacizii ajung la

FICAT (prin vena port), unde sunt reinui n proporie

variabil (20 80%).

n continuare, aminoacizii pot urma diferite ci:

1. ncorporai n molecule proteice;

2. Degradai pe diferite ci;

sau

3. Rmn nemetabolizai n fondul metabolic celular.

38

AMINOACIZI

39

Aminoacizi Simbol Simboluri

prescurtate

Aminoacizi Simbol Simboluri

prescurtate

Alanin Ala A Leucin Leu L

Arginin * Arg R Lizin Lys K

Asparagin Asn N Metionin Met M

Acid

aspartic

Asp D Fenilalanin Phe F

Cistein Cys C Prolin Pro P

Glutamin Gln Q Serin Ser S

Acid

glutamic

Glu E Treonin

(1935)

Thr T

Glicin Gly G Triptofan Trp W

Histidin * His H Tirozin Tyr Y

Izoleucin Ile I Valin Val V

Cu litere bolduite: aminoacizii eseniali* aminoacizi indispensabili numai la copii

Aminoacizii care intr n structura proteinelor din organismul uman

40

Din cei 300 de aminoacizi evideniai pn n momentul de fa n natur,

numai aproximativ 20 22 intr n compoziia proteinelor din organismul

uman, ultimul - treonina - fiind caracterizat, n anul 1935

Pentru sinteza proteinelor care i sunt indispensabile, fiecare specie are

nevoie de un aport constant de aproximativ 20 de aminoacizi principali.

Plantele pot sintetiza aminoacizi prin fotosintez, plecnd de la azot,

dioxid de carbon i ali compui chimici

Organismele superioare nu pot sintetiza dect o parte dintre acetia.

41

Aminoacizii sunt: eseniali organismul uman nu i poate

sintetiza, depinznd de aportul lor din alimente i neeseniali se pot

sintetiza n organismul uman.

Cei 8 aminoacizi considerai eseniali pentru om sunt:

leucina, izoleucina, lizina, metionina, fenilalanina, tirozina,

triptofanul, i valina.

Proteinele de origine animal sunt superioare celor vegetale prin

coninutul lor de aminoacizi!

La acetia se pot aduga aminoacizii eseniali pe care organismul i

sintetizeaz n cantitate mic: arginina i histidina, care sunt

indispensabili pentru nou-nscui i copii (aminoacizi semieseniali).

Aminoacizii eseniali trebuie inclui n raia alimentar pentru: a asigura creterea optim a organismele imature a menine balana azotat echilibrat la organismele adulte 42

SURSE DE AMINOACIZI N CELULA ANIMAL

- Sursa exogen (alimentar) care este cea mai important

-Sursa endogen din degradarea proteinelor tisulare (proteine structurale,

enzimatice, oligo- i polipeptide) sub aciunea enzimelor proteolitice

intracelulare denumite catepsine (catepsine A, B, C, D, E) cu pH optim = 6

Aminoacizii rezultai din aceste hidrolize mpreun cu cei obinui din

alimentaie alctuiesc FONDUL COMUN DE AMINOACIZI, prezeni n

lichidele extracelulare, de unde celulele i extrag cantitile necesare.

O parte din aminoacizi sunt folosii pentru biosinteza proteinelor

specifice

Cantitatea de proteine rmne constant de la o zi la alta (homeostazie)

Bilanul azotat al organismului = un raport constant ntre aport i

degradarea aminoacizilor

n perioada de cretere bilanul azotat este pozitiv.

43

MECANISME GENERALE DE BIOSINTEZ A AMINOACIZILOR

(numai pentru aminoacizi neeseniali !!)

I. Aminare DIRECT

II. TRANSAMINAREA -cetoacizilor (intermediari ai ciclului Krebs)

VI. Hidroxilarea fenilalaninei i a prolinei

V. Transferul gruprii metil

IV. Transferul gruprii SH (formarea cisteinei din serin)

III. Transferul gruprilor cu un singur atom de carbon

44

Pentru aa neeseniali se cunosc mecanisme generale de biosintez, care reprezint inversri ale mecanismelor de degradare

O reacie fundamental n biosinteza gruprilor amino din aminoacizii neeseniali o reprezint biosinteza acidului glutamic, prin aminarea direct (reductiv) a acidului cetoglutaric, n prezena enzimei glutamat dehidrogenaza

Aminare DIRECT

45

CH

CH2

CH2

COOH

NH2

COOH

NH3

C

CH2

CH2

COOH

O

COOHNAD(P)+

NAD(P)H+H+

Acid L-glutamic Acid -cetoglutaric

glutamat-DH (EC: 1.4.1.3)+

H2O

CH

CH2

H3N

CH2

O

O

CH3

CH3

H3N

O

CH2

CH2

CH2

CH2

H3N

Citrat

Izocitrat

-Cetoglutarat

Succinil-CoA

Succinat

Fumarat

Malat

Oxalilacetat

COO -

COO -+

COO-

COO-

C

-cetoglutarat

GluL-Aspartat

GOT

Acetil-CoA

Piruv at

COO -

C

COO -

CH

+

L-Alanina

Glu

-cetoglutarat

GPT

COO -

C

COO -

Oxalilacetat

C

COO -COO -

COO -

+

L-Glutamat

H

Aspartat

GOT

Formarea aminoacizilor din intermediari aiciclului acizilor tricarboxilici

Pe baza acidului glutamic se pot sintetiza ali aminoacizi prin transferul de grupri amino de la acidul glutamic pe diferii cetoacizi acceptori, provenii din ciclul Krebs sau din metabolismulglucidic.

ac glutamic + ac oxalilacetic rezult ac aspartic ac glutamic + ac piruvic rezult alanina

TRANSAMINARE

46

47

III. Transferul gruprilor cu un singur atom de carbon

COOH

NH2

COOH

NH2OH

H2C

Glicocol

+ N5- N10- CH2 - FH4

+ PLP+ H2O

(-CH2OH)HCH2C

Serinserin-hidroximetiltransferaza

Interconversia GLICOCOL-SERIN

Din punct de vedere al capacitii lor de a participa la procese de

biosintez aminoacizii (AA) se mpart n:

AA glucoformatori scheletul ternar se transform n glucide

glicocolul, serina, alanina, treonina, valina, ac glutamic, ac aspartic,

prolina, HO-prolina, histidina, arginina, metionina, cisteina, triptofanul

AA cetoformatori generatori de acetoacetil-CoA sau direct de

acetil-CoA, care prin condensare conduc la formarea de corpi cetonici

leucina

AA care pot fi concomitent gluco- i cetoformatori izoleucina, lizina,

fenilalanina, tirozina

METABOLISMUL COMPONENTEI TERNARE

(a lanului hidrocarbonat)

R CH COOH

NH2

componenta ternar

48

49

AA pot fi grupai pe baza produilor finali rezultai din principalele ci de degradare- Cele 20 de ci catabolice converg spre formarea a 6 produi finali principali !

Schema general a CATABOLISMULUI aminoacizilor

MECANISME GENERALE DE DEGRADARE A

AMINOACIZILOR

1. Transaminarea

2. Decarboxilarea

3. Dezaminarea

50

1. TRANSAMINAREA

- Aminotransferazele (EC: 2.6.1) sunt enzime care transfer gruparea amino

de la un aminoacid la un -cetoacid;

- aceste enzime se gsesc n toate esuturile, att n mitocondrii ct i n faza

solubil a citoplasmei celulelor din diferite esuturi (ficat, miocard, muchi

scheletic, creier);

- au drept cofactor piridoxalfosfatul (PLP)

- cel mai important -cetoacid acceptor de grupri amino (-NH2) este acidul

-cetoglutaric;

- ali cetoacizi, cum sunt acidul piruvic sau acidul oxalilacetic, pot funciona

ca acceptori de grupri amino transformndu-se n alanin i respectiv acid

aspartic;

- aminoacizii rezultai transfer gruparea amino acidului -cetoglutaric, care

are deci rolul de acceptor final i universal de grupri amino.

- n urma reaciilor de transaminare NU se formeaz amoniacul ca produs

secundar, se formeaz noi aminoacizi.

51

COOH

CH

CH2

COOH

CH2

CH2

COOH

C

COOH

O

CH2

COOH

C

COOH

O

CH2

CH2

COOH

COOH

CNH2 NH2

+

AST (GOT)

+

Acid L-aspartic Acid -cetoglutaric Acid L-glutamic

H

Acid oxalilacetic

CH2

CH2

COOH

COOH

C O

CH3

C

COOH

O

CH2

CH2

COOH

COOH

CHCHNH

2

CH3

COOH

NH2

+

ALT (GPT)+

L-Alanina Acid -cetoglutaric Acid piruvic Acid L-glutamic

Exemple de reacii de transaminare

52

2. Decarboxilarea aminoacizilor

-Are loc sub aciunea decarboxilazelor piridoxalfosfat (PLP) dependente (liaze)- Toi aminoacizii se decarboxileaz => amine biologic active i biomolecule importante pentru celul

CH COOH

NH2 CO

2

CH2

NH2

RRaminoacid decarboxilaz

PLP

Aminoacid

Amin

"biologic activ"

Aminoacidul Produsul de decarboxilare Funcia biologic

Acid glutamic

Dihidroxifenilalanina

(DOPA)

Triptofanul

5-Hidroxitriptofanul

Tirozina

Histidina

Serina

Arginina

Lizina

Ornitina

Treonina

Acid aspartic

Cisteina

-Aminobutiric (GABA)

Dopamina

Triptamina

Serotonina

Tiramina

Histamina

Etanolamina

Agmatina

Cadaverina

Putresceina

Propanolamina

-Alanina

Cisteamina

Neuromediator

Neuromediator

Neuromediator

Neuromediator

Neuromediator

Hormon tisular

Constituent al fosfolipidelor *

Produs de putrefacie

Produs de putrefacie

Produs de putrefacie

Constituent al vitaminei B12

Constituent al coenzimei A i al ACP

Constituent al coenzimei A i al ACP53

3. Dezaminarea oxidativ a aminoacizilor => NH3

R CH

NH2

COOH R C COOH

NH

R C COOH

NH

R C

O

COOH

R CH

NH2

COOH R C COOH

O

NH3

Aminoacid Iminoacid

Iminoacid

+ HOH

Cetoacid

+

+ O2

O2

+ H2O2

H2O2 H2O + 1/2 O2Catalaza

Reactia global: + 1/2 O2+ NH3

Aminoacid Cetoacid

+ Enz FMN

Enz FMNH2 Enz FMN

Enz FMNH2+

Dezaminarea oxidativ: L-aminoacid-oxidaza i D-aminoacid oxidaza

54

Dezaminri oxidative particulare:

a) Dezaminarea acidului glutamic

CH

CH2

CH2

COOH

NH2

COOH

NH3

C

CH2

CH2

COOH

O

COOHNAD(P)+

NAD(P)H+H+

Acid L-glutamic Acid -cetoglutaric

glutamat-DH (EC: 1.4.1.3)+

H2O

Glutamat: NAD(P)+ oxidoreductaza

55

Comentarii:

1. n afar de faptul c intr n constituia proteinelor, aminoacizii sunt utilizai de celul ca precursori n biosinteza unor importante molecule azotate: hem, nucleotide, glutation, amine biologic active, etc

2. Excesul de aminoacizi proveni din diet NU sunt stocai sau excretai ca atare, ci sufer un proces de dezaminare oxidativ, fiind transformai n diferii -cetoacizi: acid piruvic, acid oxalilacetic sau acid -cetoglutaric.

3. n celula animal, aminoacizii sufer degradri oxidative n urmtoarele situaii:

- n cursul degradrilor normale ale proteinelor celulare;- n cazul unei diete bogat n proteine;- n cursul inaniiei prelungite i n lipsa unui aport de glucide (in diabetul

zaharat), cnd proteinele celulare sunt utilizate ca substrat energetic.Deci aminoacizii sunt, de asemenea, precursori n biosinteza glucozei (prin gluconeogenez), a acizilor grai i a corpilor cetonici, ei putnd fi utilzai ca substrat energetic n creier, muchi scheletic i alte esuturi.

57

METABOLISMUL UNOR AMINOACIZI

INDIVIDUALI

Aminoacizi cu sulf: cistein, cistin, metionin

Aminoacizi aromatici: fenilalanin, tirozin

58

AMINOACIZI CU SULF

COOH

NH2SH

COOH

NH2

S SCH

NH2

HOOC H2N

COOH

S

(CH2)2

HCH2C

HCH2CCH2

Cistein

Cistin

L- Metionin

CH3

aminoacid semiesential aminoacid esential

CH

59

I. Biosinteza CISTEINEI

din ali aminoacizi

H2N

COOH

S

(CH2)2

N

NN

N

NH2

S

H2N

COOH

(CH2)2

ATP

O

OH OH

"CH3"

H2N

COOH

(CH2)2

SH

CH

CH3

+

H2C

CH3

CH

+

Pi + PPi

Sulf-adenozilmetionin (SAM)

Sulf-adenozinhomocistein

L- Metionin

AdenozinCH

L- Homocistein

S-adenozilmetioninsintetaza

60

H2N

COOH

(CH2)2

SH

HO

H2N

COOH

CH2

H2N

COOH

CH2 S

NH2

COOH

CH2

H2N

COOH

CH2

SH

H2N

COOH

CH2

OHCH2

CH

L - Homocistein

+ CH

L - Serin

H2O

CH

Cistationin

HC

cistationinaza

CH

L - Cistein

+ H2O

CH

L - Homoserin

cistationinsintetaza

PLP

PLP

Aminoacid semiesenial

reacie de condensare

Marker de disfuncie endotelial

( )2

61

II. Transformrile CISTEINEI

1) Dezaminare desulfurant

COOH

CH2

SH

O

COOH

CH3

OH2N

COOH

CH2

SHNH3

PLPcistein

desulfhidraza

+ H2O C

Acid -mercaptopiruvic

H2S

C

Acid piruvic

MetabolismGLUCIDIC

(aminoacid glucoformator)

CH

L - Cistein

DEGRADRILE:

62

2) Decarboxilare

NH2

CH2

SH

CH2

H2N

COOH

CH2

SH

CO2

PLP

Cisteamin

ACP

HSCoACH

L - Cistein

3) Oxidare blnd: 2 CISTEIN CISTIN

NH2

COOH

NH2

COOH

CHCH2

CHCH2

S

S

NH2

COOH

H

CH2

SH C

Acyl Carrier Protein

-2H

+2H

-n celulele tinere: -SH-n celulele senescente: -S-S-

63

H2N

COOH

CH2

SO2H

H2N

COOH

CH2

SO3H

NH2

CH2

SO3H

CH2

H2N

COOH

CH2

SH

Acid L-cistein sulfinic

oxidareCH

oxidareCH

Acid L-cisteic

CO2

Taurina

+ Colil~SCoAACID TAUROCOLIC

CH

L - Cistein

4) Oxidare intens: formarea TAURINEI

+ acid GLICOCOLIC

Acizi biliari conjugai

Taurina - Larg rspndit n esuturi, se gsete n bil, esenial pentru funcia CV, nervoas, se

gsete n fructele de mare

(ac. 2-amino-

etansulfonic)

64

5) Cisteina GLUTATION

6) CISTEINA i CISTINA Rol plastic stabilizarea moleculei

proteice

Structura a numeroase polipeptide i proteine (insulin,

scleroproteine, fibrinogen)

7) CISTEINA Structura a numeroase enzime -

centrul catalitic

8) n reacii de DETOXIFIERE:

Sub form de N-acetilcistein n procesul de detoxifiere al

derivailor aromatici halogenai (genereaz acizi mercapturici)

9) n reacii de TRANSFER al gruprilor SULFAT ( surs de SO42-

pentru sulfotransferaze)

65

Deficienele n metabolismul metioninei pot avea consecine mult mai severe n sinteza proteic dect oricare alt aminoacid

prin forma sa activ SAM