Metabolismo azotato e integrazione metabolica: digestione e ricambio proteico

Metabolismo Azotato e Integrazione Metabolica

PROTEINE, UREA, ACIDO URICO, ACIDI NUCLEICI, EFFETTO DEGLI ORMONI. CICLO DIGIUNO E ALIMENTAZIONE

La Digestione delle Proteine

1. La digestione delle proteine inizia nello stomaco grazie all'azione dell'acido cloridrico (HCl) e della pepsina.
   • Il succo gastrico acido (pH 1-2,5) ha azione denaturante, ovvero rende le proteine più facilmente digeribili. La pepsina inizia la digestione delle proteine, scindendole in peptidi; la digestione gastrica non è mai completa per cui alcune proteine non vengono digerite a questo livello.
2. Le proteine non digerite e i peptidi giungono nell'intestino tenue, dove vengono attaccati da enzimi pancreatici (tripsina, chimotripsina e carbossipeptidasi A e B, elastasi) che formano amminoacidi liberi, di-tri peptidi e oligopeptidi (fino a 6 amminoacidi). Gli oligopeptidi e i peptidi vengono ulteriormente idrolizzati da oligopeptidasi e amminopeptidasi, enzimi presenti sull'orletto a spazzola degli enterociti.

I prodotti finali sono amminoacidi singoli e di-tripeptidi che attraversano la mucosa intestinale grazie a specifici trasportatori per passare poi in circolo e giungere al fegato, dove verranno metabolizzati.

Ricambio delle Proteine

LEZIONE METABOLISMO DELL'AZOTO 2 Il ricambio delle proteine è il risul- tato della contemporanea sintesi e degradazione delle molecole proteiche. In un adulto sano, la quantità totale di proteine corporee resta costante perché la velocità della sintesi delle proteine corrisponde alla velocità di degradazione.

Proteine della dieta 100 g/die nella tipica dieta statunitense

Proteine corporee ca. 400 g/die

La sintesi degli amminoacidi non essenziali è variabile

Pool di amminoacidi (100 g) 30 g/die

Pool di amminoacidi (100 g) 30 g/die

Proteine corporee ca. 400 g/die

Sintesi di: • Porfirine • Creatina • Neurotrasmet- titori • Purine Quantità variabile • Pirimidine • Altri composti contenenti azoto

Glucosio, glicogeno

Corpi chetonici, acidi grassi, steroidi

CO2

Gli amminoacidi non utilizzati nelle reazioni biosintetiche sono utilizzati come combustibile.

Metabolismo dell'Azoto

3 DELL'AZOTO

«-Chetoacidi Glutammato NAD(P)+ Amminotransferasi Glutammato deidrogenasi NAD(P)H + H+

DIETA &-Amminoacidi

PROTEINE CORPOREE

@-Chetoglutarato

Purine, pirimidine

ATP Glutammato ADP + Pi Glutammina sintetasi

NH3 ‹ Glutammina

Glutaminasi H2O Glutammato

Ureasi batterica

URINA Urea Ciclo dell'urea

URINA

Se un soggetto consuma 100 gr die di proteine, espelle 16,5gr di azoto al giorno (95%urea nelle urine)

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L'azoto ammidico è donato in varie reazioni biosintetiche

Vari composti contenenti azoto

Il Metabolismo dell'Azoto: Riserve e Bilancio

• NON ESISTONO RISERVE DI AZOTO
• Bilancio azotato: differenza tra l'azoto amminoacidico assunto giornalmente con la dieta e quello eliminato come urea

N ingerito Pool di aminoacidi->N escreto BN = Ni - Ne

Ni > Ne Bilancio dell'azoto positivo. Prevale la sintesi e la crescita muscolare è quindi assicurata. Rappresenta la situazione ideale.

N; < Ne Bilancio dell'azoto negativo. Prevale il catabolismo delle proteine. È una condizione sfavorevole la crescita muscolare.

Bilancio azotato POSITIVO: gravidanza, periodo di accrescimento corporeo, convalescenza, di riparazione di ferite Bilancio azotato NEGATIVO : malnutrizione oppure malattie di malassorbimento o tumori

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Scheletro Carbonioso degli Aminoacidi e Ciclo dell'Urea

Lo scheletro carbonioso degli aminoacidi deriva da dal distacco dell'azoto dall'aminoacidi >trasformazione in piruvato, in Acetil CoA o intermedi del ciclo di Krebs trasformazione in acidi grassi e trigliceridi (alimentazione) trasformazione in glucosio e corpi chetonici ( digiuno)

L'azoto è convertito in UREA nel fegato ed infine escreto dal rene

CICLO DELL'UREA

La produzione deriva dall'azione combinata degli enzimi: 1. TRANSAMINASI (amino trasferasi) 2. GLUTAMATO DEIDROGENASI

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L'Azione delle Transaminasi

COO- 1 CH2 1 CH2 R 1 HG NHẸ 1 O= C 1 COO" COO- a-amminoacido a-chetoglutarato

Amminotransferasi

COO 1 R CH2 C = O CH2 + COO" H3N-CH COO a-chetoacido Glutammato

Il glutammato può subire le reazioni di deaminazione ossidativa (glutamato deidrogenasi) oppure funge da donatore del gruppo amminico nella sintesi deli AA non essenziali

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Principali Amminotransferasi e Valori Normali

Le principali AMMINOTRANSFERASI (prendono il nome dall'a.a. che cede il gruppo -NH2 all'a-chetoglutarato)

Denominate anche 1. Glutammato Piruvato Transaminasi (GPT) o [ALT]fegato 2. Glutammato Ossalacetato Transaminasi (GOT) o [ASP]fegato, muscolo,reni, cuore

Valori Normali • ALT o GPT (Fonte: Mayo) - Uomini 7-55 U/I - Donne 7-45 U/I • AST o GOT(Fonte: Mayo) - Uomini 1-13 anni: 8-60 U/I - Uomini adulti: 8-48 U/I - Donne 1-13 anni: 8-50 U/I - Donne adulte: 8-43 U/I

NO eed O e- A No. BLOOD CHEMISTRY ALT (SGPT) AST (SGOT) Creatinine BUN Phosphatase

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La Glutammato Deidrogenasi (GDH)

La glutammato deidrogenasi (GDH) * (Mitocondrio)

NAD(P)+ NAD(P)H + H+ H20 NHỜ NHỊ OOC-CH2-CH2-C-COO- H Glutamate a-Iminoglutarate = OOC-CH2-CH2-C-COO- 0 a-Ketoglutarate

Usa NAD+ (deaminazione ossidativa, addizione NH4 +) Usa NAPDH (aminazione riduttiva, rimozione NH4 +) Catalizza reazione reversibili La direzione dipende dalle concentrazioni relative di glutammato, dell'alfa- chetoglutarato e dal rapporto tra coenzimi ossidati (NAD+) e ridotti (NAPDH)

•I regolatori allosterici sono: •GTP e ATP: inibitori •GDP e ADP: attivatori allosterici •Importanza nel mantenere un adeguata disponibilità di aKG al ciclo di Krebs

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K=1 m- 1 1 NHỜ -00C-CH2-CH2-C-COO- ǁ

Perdite Obbligatorie di Azoto

Perdite obbligatorie di azoto *** con le urine urea 10 - 30 g/die in funzione della quantità di proteine alimentari *NH3 0,4-1,2 g/die dipende equilibrio acido-base Amminoacidi 0,3 -1,2 g/die Acido urico 0,2-0,7 g/die dipende dalla dieta Creatinina 0,3-0,8 g/die dipende dalla massa muscolare (indice del turnover proteico del muscolo) * secrezioni intestinali, turnover enterociti, desquamazione pelle, ... *NH3 deriva dal catabolismo degli amminoacidi, basi puriniche (tramite deaminasi) basi pirimidiniche

NHÀ Ammoniaca (sotto forma di ione ammonio) Animali ammoniotelici: la maggior parte dei vertebrati acquatici, come i pesci ossei e le larve degli anfibi.

H2N-C-NH2 II Ö Urea Animali ureotelici: la maggior parte dei vertebrati terrestri; anche gli squali.

O II H C -N HN C: I C=0 C. C N N O H H Acido urico Animali uricotelici: uccelli e rettili.

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Eliminazione dell'Azoto in Eccesso

Eliminazione dell'azoto in eccesso I gruppi amminici, se non vengono riutilizzati per la sintesi di nuovi amminoacidi o altri composti azotati, vengono convertiti in un unico prodotto finale di escrezione -UREA L'ammoniaca è tossica per l'organismo e infatti è presente in tracce nel sangue poiché viene incorporata (in termini tecnici "organicata") in composti organici non tossici (glutammato, glutammina e alanina) che hanno il compio di trasportarla al fegato per essere metabolizzata e rimossa.

In questo organo infatti avviene il ciclo dell'urea, una via metabolica che converte l'ammoniaca in urea; quest'ultima passa poi nel sangue e raggiunge i reni, dove viene escreta con le urine.

Il ciclo dell'urea è un processo molto dispendioso: circa il 15% dell'energia ricavata dalla demolizione degli amminoacidi è spesa per la sintesi dell'urea.

Inoltre, una quantità non molto rilevante, ma costante, di azoto è eliminata con le urine sotto forma di creatinina, il cui ammontare dipende dall'entità delle masse muscolari.

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Urea e Valori di Azoto Ureico nel Sangue (BUN)

NH 2 - NHA+ < glutammato { amminoacidi UREA C=O HCO3- NH2 - aspartato amminoacidi

• Presenta gruppi ammidici non dissociabili
• È estremamente solubile
• Eliminata 10-30 grammi/die - dipende dalle proteine alimentari

Breed O e-mail BLOC. -iglyceride sterol ALT (56 BUN - Test AST (SGOT> Creatinine LL BUN Alk. Phosphatase CPK g Bilirubin (Total/Direct) Nat, K', CU, Nat, K', CU Glucose Phosphor Albumin Calcium . Ab) -rahulin

Blood Urea Nitrogen o BUN L'intervallo di valori normali è 6-20 mg/dL, oppure 1,8- 7.1 mmol/L.

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Ciclo dell'Urea e Vie Metaboliche Correlate

MITOCONDRIO NH3 CO2 Carbamil-P Aspartato Citrullina Argininosuccinato Ornitina Arginina Urea CITOSOL

L'urea viene eliminata dal rene

6-P gluconato Glicogeno Galattosio K 1 Ribulosio 5-P 6-P gluconolattone UDP-glucosio Galattosio 1-P 1 Ribosio 5-P Via del pentosio fosfato Glucosio 1-P < UDP-galattosio 11 > Xilulosio 5-P Glucosio 6-P Glucosio +1 Sedoeptulosio 7-P Fruttosio 6-P Eritrosio 4-P 45 Fruttosio 1,6-bis-P Gliceraldeide Fruttosio 1-P Gliceraldeide 3-P Gliceraldeide 3-P Diidrossiacetone-P Glicolisi 1,3-bisfosfoglicerato Glicerolo-P Glicerolo 11 1 3-fosfoglicerato Triacilglicerolo 2-fosfoglicerato 1 11 Acil CoA grasso< Acidi grassi Fosfoenolpiruvato 1 Sintesi e degradazione del triacilglicerolo Lattato Piruvato Malonil CoA Treonina CO2 NH3- -CO2 Acetil CoA 价 价 Acetoacetato Asparagina Isoleucina Carbamil-P B-idrossibutirrato Aspartato £ Ossalacetato Citrato Citrullina 11 Malato Ciclo degli acidi tricarbossilici (TCA) Isocitrato Glutammina Argininosuccinato 11 >CO2 Ornitina Ciclo dell'urea It 1CO2 Arginina Succinato Succinil CoA Metilmalonil CoA Urea 1 > - Propionil CoA Fenilalanina Tirosina Isoleucina Metionina Valina Treonina Acetil CoA Acil CoA grasso (a numero dispari di atomi di carbonio) 13 DELL'AZOTO CO2 Leucina Fenilalanina Tirosina Triptofano Lisina Prolina Istidina Arginina Fumarato a-chetoglutarato Glutammato< Alanina Cisteina Glicina Serina 1 Fruttosio

Nucleotidi e Metabolismo

1 Nucleotidi e metabolismo

NH2 I C N C 11 I CH HC C N H Adenine

O Il C N HN C I II CH C C N H2N N H Guanine

Purines

NH2 O 0 I II ǁ C C CH3 N CH HN C HN CH I C CH C CH C CH O N 0 N N H H H Cytosine Thymine (DNA) Uracil (RNA)

Pyrimidines

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C N N

Ruolo dei Nucleotidi

Ruolo dei nucleotidi 1. Precursori per la sintesi di DNA e RNA Essenziali come trasportatori di energia chimica (ATP) 2. 3. Componenti dei cofattori NAD+, FAD, e coenzima A 4. Formazione di intermedi attivati: UDP- glucosio e CDP-diacilglicerolo, cAMP e cGMP, secondo messaggero.

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