Pentru a vorbi despre cei douăzeci de aminoacizi care alcătuiesc structurile proteice și cele modificate, ar fi necesar să se descrie cel puțin douăsprezece căi metabolice specializate.
Dar de ce folosesc celulele atât de multe căi metabolice care necesită energie (de exemplu pentru a regenera siturile catalitice ale enzimelor), fiecare cu un patrimoniu enzimatic, pentru a cataboliza aminoacizii? Din aproape toți aminoacizii este posibil să se obțină, prin căi specializate, metaboliți care sunt utilizați în mică parte pentru a produce energie (de exemplu, prin gluconeogeneză și calea corpurilor cetonice), dar care, mai presus de toate, duc la formarea complexului molecule, cu un număr mare de atomi de carbon (de exemplu din fenilalanină și tirozină, hormonii sunt produși în glandele suprarenale specializate în acest scop); dacă pe de o parte ar fi simplu să se producă energie din aminoacizi, pe de altă parte ar fi complicat să se construiască molecule complexe pornind de la molecule mici: catabolismul aminoacizilor le permite să își exploateze scheletul pentru a obține specii mai mari.
Două sau trei hectograme de aminoacizi sunt degradate zilnic de către un individ sănătos: 60-100 g dintre aceștia derivă din proteinele introduse în dietă, dar peste 2 hectograme sunt obținute din rotația normală a proteinelor care fac parte integrantă din organism ( aminoacizii acestor proteine, care sunt deteriorați de procesele redox, sunt înlocuiți cu alții și catabolizați).
Aminoacizii oferă o contribuție energetică în termeni de ATP: după îndepărtarea grupării α-amino, scheletul carbonos rămas al aminoacizilor, în urma transformărilor adecvate, poate intra în ciclul krebs. Mai mult, atunci când aportul de nutrienți lipsește și cantitatea de glucoză scade, se activează gluconeogeneza: se spune că aminoacizii gluconeogenetici sunt aceia care, după modificări adecvate, pot fi introduși în gluconeogeneză; aminoacizii gluconeogenetici sunt cei care pot fi transformați în piruvat sau în fumarat (fumaratul poate fi transformat în malat care părăsește mitocondria și, în citoplasmă, se transformă în oxaloacetat din care se poate obține piruvatul de fosfoenol). oțet-acetat.
Cel descris tocmai este un aspect foarte important, deoarece aminoacizii pot remedia deficiența de zahăr în caz de post imediat; dacă postul persistă, după două zile intervine metabolismul lipidic (deoarece structurile proteice nu pot fi atacate prea mult), în această fază, deoarece gluconeogeneza este foarte limitată, acizii grași sunt transformați în acetil coenzima A și corpuri cetonice. De la postul în continuare, creierul se adaptează și pentru a folosi corpurile cetonice.
Transferul grupării α-amino de la aminoacizi are loc printr-o reacție de transaminare; enzimele care catalizează această reacție, spun, de fapt, transaminaze (sau amino transferaza). Aceste enzime folosesc un cofactor enzimatic numit piridoxal fosfat, care intervine cu gruparea sa aldehidă. Fosfatul piridoxal este produsul fosforilării piridoxinei, care este o vitamină (B6) care se găsește în principal în legume.
Transaminazele au următoarele proprietăți:
Specificitate ridicată pentru o pereche α de ketoglutarat-glutamat;
Ele poartă numele celui de-al doilea cuplu.
Enzimele transaminazice implică întotdeauna perechea α-cetoglutarat-glutamat și se disting în funcție de a doua pereche implicată.
Exemple:
L "aspartat transaminazic adică GOT (acetat de glutamat-Ossal transaminază): enzima transferă grupa α-amino de la aspartat la α-cetoglutarat, obținând oxaloacetat și glutamat.
L "alanină transaminază adică GTP (Glutamat-Piruvat Transaminază): enzima transferă grupa α-amino de la "alanină la" α-cetoglutarat, obținând piruvat și glutamat.
Diferitele transaminaze utilizează α-cetoglurat ca acceptor al grupei amino a aminoacizilor și îl transformă în glutamat; în timp ce aminoacizii care se formează sunt folosiți pe calea corpurilor cetonice.
Acest tip de reacție se poate întâmpla în ambele direcții, deoarece se rup și formează legături cu același conținut de energie.
Transaminazele se află atât în citoplasmă, cât și în mitocondrie (acestea sunt active în cea mai mare parte în citoplasmă) și diferă prin punctul lor izoelectric.
Transaminazele sunt, de asemenea, capabile să decarboxileze aminoacizii.
Va trebui să existe o modalitate de a converti glutamatul înapoi în α-cetoglutarat: acest lucru se face prin dezaminare.
Acolo glutamat dehidrogenază este o enzimă capabilă să transforme glutamatul în α-cetoglutarat și, prin urmare, să transforme grupările amino ale aminoacizilor găsiți sub formă de glutamat în amoniac. Ceea ce are loc este un proces redox care trece prin α-amino glutaratul intermediar: amoniacul și α-cetoglutaratul sunt eliberate și revin în circulație.
Apoi, eliminarea grupelor amino ale aminoacizilor trece prin transaminaze (care diferă în funcție de substrat) și glutamat dehidrogenază, care determină formarea amoniacului.
Există două tipuri de glutamat dehidrogenază: citoplasmatic și mitocondrial; cofactorul, care este și cosubstratul acestei enzime este NAD (P) +: glutamatul dehidrogenază folosește fie NAD +, fie NADP + ca acceptor al puterii de reducere. Forma citoplasmatică preferă, deși nu exclusiv, NADP + în timp ce forma mitocondrială preferă NAD +. Forma mitocondrială are ca scop eliminarea grupelor amino: duce la formarea amoniacului (care este un substrat pentru o enzimă specializată în mitocondrie) și a NADH (care este trimis în lanțul respirator). Forma citoplasmatică funcționează în direcția opusă, adică folosește amoniac și α-cetoglutarat pentru a da glutamat (care are o destinație biosintetică): această reacție este o biosinteză reductivă și cofactorul utilizat este NADPH.
Glutamatul dehidrogenază funcționează atunci când este necesar să se elimine grupurile amino ale aminoacizilor, cum ar fi amoniacul (prin urină) sau când sunt necesare scheletele aminoacizilor pentru a produce energie: această enzimă va avea, așadar, ca modulatori negativi sistemele care sunt o indicație de bună disponibilitate energetică (ATP, GTP și NAD (P) H) și ca modulatori pozitivi, sistemele care indică o nevoie de energie (AMP, ADP, PIB, NAD (P) +, aminoacizi și hormoni tiroidieni).
Aminoacizii (în principal leucina) sunt modulatori pozitivi ai glutamatului dehidrogenază: dacă aminoacizii sunt prezenți în citoplasmă, aceștia pot fi utilizați pentru sinteza proteinelor sau trebuie eliminați deoarece nu pot fi acumulați (acest lucru explică de ce aminoacizii sunt modulatori pozitivi ).
Eliminarea amoniacului: ciclul ureei
Peștii elimină amoniacul introducându-l în apă prin branhii; păsările îl transformă în acid uric (care este un produs de condensare) și îl elimină cu fecale. Să vedem ce se întâmplă la om: am spus că glutamatul dehidrogenază transformă glutamatul în α- ketoglutarat și amoniac, dar nu am spus că acest lucru apare doar în mitocondriile ficatului.
Un rol fundamental al eliminării amoniacului, prin ciclul ureei, îl au transaminazele mitocondriale.
Dioxidul de carbon, sub formă de ion bicarbonat (HCO3-), este activat de cofactorul biotinei formând carboxi biotină care reacționează cu amoniac pentru a da acid carbamic; următoarea reacție folosește ATP pentru a transfera un fosfat pe acidul carbamic formând fosfat de carbamil și ADP (conversia ATP în ADP este forța motrice pentru obținerea carboxibiotinei). Această fază este catalizată de carbamil fosfat sintetaza și apare în mitocondrie. Fosfatul de carbamil și ornitina sunt substraturi pentru enzimă ornitină carbamilază trans care le transformă în citrulină; această reacție apare în mitocondrii (hepatocite). Citrulina produsă părăsește mitocondria și, în citoplasmă, intră sub „acțiunea„arginina succinat sintetaza: există fuziunea între scheletul carbonic al citrulinei și cel al unui aspartat printr-un atac nucleofil și eliminarea ulterioară a apei. Enzima succinat sintetază arginină necesită o moleculă ATP, deci există o cuplare energetică: hidroliza ATP în AMP și pirofosfat (acesta din urmă este apoi transformat în două molecule de ortofosfat) are loc prin expulzarea unei molecule d "apă din substrat și nu prin acțiunea apei mediului.
„Următoarea enzimă este„arginină succinază: această enzimă este capabilă să împartă succinat de arginină în arginină și fumarat în citoplasmă.
Ciclul ureei este completat de enzimă arginaza: se obțin uree și ornitină; ureea este eliminată de rinichi (urină) în timp ce ornitina revine în mitocondrie și reia ciclul.
Ciclul ureei este supus modulației indirecte de către arginină: acumularea argininei indică faptul că ciclul ureei trebuie accelerat; modularea argininei este indirectă deoarece arginina modulează pozitiv enzima acetil glutamat sintetază. Acesta din urmă este capabil să transfere o grupare acetil pe azotul unui glutamat: se formează N-acetil glutamat care este un modulator direct al enzimei carbamil-fosfo-sintetaza.
Arginina se acumulează ca metabolit al ciclului ureei dacă producția de carbamil fosfat nu este suficientă pentru a elimina ornitina.
Ureea este produsă numai în ficat, dar există și alte locuri în care au loc reacțiile inițiale.
Creierul și mușchii folosesc strategii speciale pentru a elimina grupele amino. Creierul folosește o metodă foarte eficientă în care se folosește o enzimă glutamina sintetaza și o enzimă glutamaza: primul este prezent în neuroni, în timp ce al doilea se găsește în ficat. Acest mecanism este foarte eficient din două motive:
Două grupe amino sunt transportate de la creier la ficat într-un singur vehicul;
Glutamina este mult mai puțin toxică decât glutamatul (glutamatul efectuează și transfer neuronal și nu trebuie să depășească concentrația fiziologică).
La pești, un mecanism similar aduce grupul amino al aminoacizilor la branhii.
Din mușchi (schelet și cardiac), grupele amino ajung în ficat prin ciclul glucoză-alanină; enzima implicată este transaminaza glutamină-piruvat: permite transpunerea grupărilor amino (care sunt sub formă de glutamat), transformând piruvatul în alanină și, în același timp, glutamatul în α-cetoglutarat în mușchi și, catalizând proces invers în ficat.
Transaminazele cu sarcini sau poziții diferite au, de asemenea, diferențe structurale și sunt determinabile prin electroforeză (au puncte izoelectrice diferite).
Prezența transaminazelor în sânge poate fi un simptom al afectării ficatului sau a inimii (adică leziuni ale țesuturilor la nivelul ficatului sau celulelor inimii); transaminazele sunt în concentrații foarte mari atât în ficat, cât și în inimă: prin electroforeză este posibil să se stabilească dacă deteriorarea a avut loc în ficat sau celulele cardiace.
.jpg)
