84
Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Aminoacizi si proteine

Citation preview

Page 1: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Metabolismul aminoacizilor şi

proteinelor

Page 2: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

implicarea atomului de azot

nu există o formă de depozitare a aminoacizilor analog glucozei (glicogenul) şi acizilor graşi (trigliceridele)

fond comun dinamic de aminoacizi

Page 3: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Fond comun de aminoaciziProteineexogene

Proteineendogene

Proteolizã Proteosintezã

Absorbtie

intestinalã

Catabolismul

aminoacizilor

Uree

CO2

H2O

Porfirine

Hormoni sineurotransmitatori Creatinã Poliamine Carnitinã

NucleotideBiosinteza unor compusi specializati

Page 4: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Digestia proteinelor

Stomac: HCl, pepsină

H3N+

CH

R1

CO NH CH CO NH

R2

CH CO

R3

HN CH

R4

CO NH CH CO NH

R5

CH COO-

R6

aminopeptidazã carboxipeptidazãendopeptidazã

NH CH CO NH

R2

CH CO

R3

R3 = fenilalaninã, tirozinãmetioninã, leucinã

Pepsinã

Page 5: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Enteropeptidazã

Tripsinogen

Tripsinã

Chimotripsinogen

Chimotripsinã

Procarboxipeptidaza A

Carboxipeptidaza A

Carboxipeptidaza B

Procarboxipeptidaza B

In intestin

Page 6: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Absorbţia intestinală

proteine transportoare specifice (translocaze de grup)

Transportul aa prin epiteliul intestinal necesită energie (este deci transport activ) şi ioni de sodiu în mediul extern.

In celule conc. aa este de 10 ori > decât conc. în spaţiul extracelular

Page 7: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Degradarea intracelulară a proteinelor T1/2 diferă de la o proteină la alta

proteinele musculare şi conjunctive - cca 21 zile

proteinele hepatice totale - de 5-6 zile Hemoglobina - 120 zile proteine structurale (ex. colagenul) au

timpul de înjumătăţire prea lung pentru a putea fi măsurat.

proteine hepatice, în special enzime au T1/2 de ordinul orelor sau chiar al minutelor

Page 8: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Degradarea proteinelor este un proces reglat

Page 9: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Degradarea lizozomală- ATP-independent proteaze numite catepsine

În fază nutriţională este nespecifică În foame turnoverul este specificat de secvenţa aa Lys-Phe-Glu-Arg-Gln

ex: pierderi musculare determinate de neutilizare (regresia uterului după naştere de la 9 kg la 50g în 9 zile), sau afecţiuni traumatice.

artrita reumatoidă implică eliberarea extracelulară a enzimelor lizozomale, care degradează ţesuturile din jur.

Page 10: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Calea Ubichitinei - U = proteină cu 76 aa

- Cale ATP dependentă

- degradare funcţie de: - conformaţia şi - structura primară a proteinei

Page 11: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

T1/2 2-3 minute pentru proteine cu N-terminal:

Asp-Arg-Leu-Lys-Phe

> 20 ore pentru proteine cu N-terminal:

□ Ala-Gly-Met-Ser-Val

Page 12: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

C O-

O

Ubichitinã -- + E1-SH

ATP

AMP + PPi

C S

O

E1Ubichitinã --

E2-SH

E1-SH

C S

O

E2Ubichitinã --

E2-SH

E3

Proteina condamnatã

C NH

O

LysUbichitinã -- Proteinã condamnatã

1

2

3

Page 13: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Secvenţe PEST recunoscute şi degradate rapid

Calpaine - proteaze Ca2+ dependente

Apoptoza, moartea programată a celulelor, se produce după activarea caspazelor.

Page 14: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Proteazomul Mediază degradarea proteinelor ubichitinate,

ATP-dependent

- proteazom 20S (cavitate cilindrică cu activitate proteolitică)

- 19S (complexe proteice la ambele capete)

Capetele au rol în recunoaşterea, despăturirea şi transportul polipeptidelor în interiorul cilindrului, printr-un mecanism ATP-dependent.

Page 15: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Catabolismul aminoacizilor

Proteinele furnizează 14% din energia necesară organismului uman

organismul uman nu depozitează aa aflaţi în exces ci îi transformă:aa glucoză glicogen aa diverse lipide.

Page 16: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Etape în degradare comune tuturor aa :

–îndepărtarea grupării amino din poziţia alfa (dezaminarea oxidativă, transaminarea);

–transportul ionului de amoniu; –încorporarea amoniacului în uree în vederea

excreţiei din organism; –conversia scheletului de atomi de carbon al

aminoacizilor la intermediari metabolici comuni.

Page 17: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Dezaminarea aminoacizilor

transaminare

dezaminare oxidativă a acidului glutamic.

R1 CH

NH2

COOH + R2 C

O

COOH R1 C

O

COOH + R2 CH

NH2

COOH

COOH

CH2

CH2

HC

COOH

NH2

Acid glutamic

COOH

CH2

CH2

C

COOH

O

Acid-cetoglutaric

NAD+

NADH + H+

COOH

CH2

CH2

C

COOH

NH

Acid iminoglutaric (instabil)

H2ONH3

Page 18: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

-cetoacid

Acid glutamicAcid-cetoglutaric

Aminoacid

NH3

CO2

Transaminare

Dezaminare oxidativã

Ciclul ureogenetic

Uree

Page 19: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Cale minoră de dezaminare

L-aa oxidaze în ficat şi rinichi

Page 20: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Metabolismul amoniacului

Amoniacul implicat în sinteza şi degradarea aa

O moleculă de amoniac trece de mai multe ori

prin forma de azot proteic înainte de a fi

eliminată din organism.

Page 21: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor
Page 22: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Forma de excreţie a amoniacului este

-ureea (sintetizată în ficat şi eliminată renal)

-sărurile de amoniu (se elimină renal)

Page 23: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Transportul amoniacului Forma de transport a amoniacului în

organism este glutamina.

Sinteza glutaminei este catalizată de glutaminsintetază (ligază) enzimă prezentă în toate ţesuturile.

NH3

COOH

CH2

CH2

HC

COOH

NH2

Acid glutamic

ATPADP+Pi

C

CH2

CH2

HC

COOH

NH2

O

NH2

Glutaminã

Glutaminsintetazã+

Page 24: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Hidroliza glutaminei este catalizată de glutaminază (hidrolază), enzimă prezentă în ficat şi rinichi.

NH3HOOC CH2 CH2CH COOH

NH2

Acid glutamic

C CH2 CH2 CH COOH

NH2

O

NH2Glutaminã

++ H2OGlutaminazã

Page 25: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Biosinteza ureei ciclul ureogenetic sau ciclul Krebs-Hensleit

Page 26: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

COOH

CH2

HC

COOH

NH2

HCO3- + NH4

+

MITOCONDRIE

1H2N C

O

OPO3H2

Carbamil fosfat 2 ADP + 2 Pi

OrnitinãCitrulinã

C

NH

(CH2)3

HC

COOH

NH2

O NH2

ATP

Pi

Ornitinã

Citrulinã

NH2

(CH2)3

HC

COOH

NH2

Acid aspartic

ATP

AMP + Pi

Acid arginin-succinic

COOH

CH2

HC

COOH

NH C

NH

(CH2)3

HC

COOH

NH2

NH2+Argininã

H2O

UreeH2N C

O

NH2

COOH

C

C

COOH

H

H

Fumarat

H2N C

NH

(CH2)3

HC

COOH

NH2

NH2+

2

3

4

5

CITOSOL

2

2

CO2

NH4+

Page 27: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Relaţii între ciclul ureogenetic şi ciclul acizilor tricarboxilici

NH3 + CO2

CarbamilCitrulinã

Ornitinã

Argininã

Acid arginin-succinic

Uree

Acid aspartic

Acid oxaloacetic

Acid fumaric

CICLULUREOGENETIC

Transaminare

acid glutamic

Acid -cetoglutaric

Ciclul acizilortricarboxilici

fosfat

Page 28: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Acid oxaloacetic

Acid aspartic

Transaminare

+ Acetil~SCoA

Piruvat DecarboxilareGlucozãGluconeogenezã

Citrat

Page 29: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Hiperamonemia Excesul de amoniac ???

Acid glutamicAcid -cetoglutaric Glutaminã

NH3 NH3

Glutamatdehidrogenazã

Glutaminsintetazã

Page 30: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Consecinţe ?

Intensitatea ciclului Krebs şi producerea de ATP scade în special la nivelul creierului.

Ameliorare prin: regim alimentar sărac în proteine şi prin

adaosul în hrană a unor a-cetoacizi.

Page 31: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor
Page 32: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Conversia scheletului de atomi de carbon al

aminoacizilor la intermediari metabolici

comuni

Page 33: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Oxaloacetat

Fumarat

Succinil-CoA-cetoglutarat

Citrat

Fosfoenol-piruvat

GlucozãPiruvat

Acetil-CoA Acetoacetil-CoA

IzoleucinãLeucinã

TriptofanLeucinãLizinãFenilalaninãTriptofanTirozinã

Corpi cetonici

AlaninãGlicinãCisteinãSerinãTreoninãTriptofan

AsparaginãAspartat

Aspartat

FenilalaninãTirozinã

Metioninã

ValinãIzoleucinã

Treoninã

GlutamatGlutaminãArgininãHistidinãProlinã

CICLUL KREBS

Page 34: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Glucogenici Cetogenici Glucogenici-Cetogenici

Alanină Lizină Izoleucină

Arginină Leucină Fenilalanină

Aspartat Triptofan

Asparagină Tirozină

Cisteină

Glutamat

Glutamină

Glicină

Histidină

Metionină

Prolină

Serină

Treonină

Valină

Page 35: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Boli cauzate de defecte în utilizarea scheletului de carbon al aminoacizilor

Catabolismul aminoacizilor aromatici (Phe, Tyr)

fenilcetonuria “clasică (defect enzimă)

fenilcetonuria atipică (defect coenzimă)

Page 36: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

CH2

HC

COOH

NH2

CH2

HC

COOH

NH2

OH

O2+ Tetrahidro-biopterinã

H2O + Dihidro-biopterinã

Tirozinã

Fenilalaninã

CH2

C

COOH

O

Glu

-cetoglutaric

Acid fenil-piruvic

NADH+H+

NAD+CH2

HC

COOH

OH

CH2

COOH

Acid fenil-lactic

NADH+H+NAD+

H2O

CO2

Acid fenil-acetic

+ Gln

-H2O CH2

C NH

C

CH2

CH2

CH

COOH

O

NH2

O

Fenilacetilglutaminã

Page 37: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

H2C CH COO-

NH3+

L-Fenilalaninã

H2C CH COO-

NH3+

HOL-Tirozinã

O2 H2O

NADP+NADPH + H+

N

N

N

N

H2N

OH CH CH CH3

OHOH

H

HTetrahidrobiopterina

N

N

N

N

H2N

OHH CH CH CH3

OHOH

H

Dihidrobiopterina

Page 38: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Acumulare metaboliţi

oligofrenie fenilpiruvică

(leziuni la nivel sistem nervos)

Page 39: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Intoleranţă la:

aspartam (îndulcitor)

H3N+

CH CO NH CH CO OCH3

CH2

COO-

CH2

L-aspartil-L-fenilalanin-1-metil ester

Page 40: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Tirozinã

Tiroxinã

L-Dopa

Dopachinonã

Melanine

L-Dopa

Dopaminã

Norepinefrinã

Epinefrinã

(pigmenti)

(hormon)

(neurotransmitãtor)

(hormon)

(neurotransmitãtor)

Page 41: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

CH2

HC

COOH

NH2

OH

Tirozinã

CH2

C

COOH

O

OH

Transaminare

Acid p-hidroxi-fenil-piruvic

CH2

C

COOH

O

O

OHOxidare

Chinol

Transpozitiechinolicã

OH

OH

CH2 CO COOH

Acid 2,5-dihidroxi-fenil piruvic

OH

OH

CH2 COOH

Decarboxilareoxidativã

Acid homogentizic

CH2 COHC

CH

O

CH2 COOH

HOOC

H3C C CH2

O

COOHCOOHCHCHHOOC

Oxidare

Acidul fumaril acetoacetic

Homogentizat oxidazã

Hidrolizã

+Acid fumaric

Acid aceto-acetic

Page 42: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Alcaptonuria este o tulburare metabolică datorată

unui defect în biosinteza homogentizatoxidazei

alcapton, numele iniţial al acidului homogentizic

Page 43: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Catabolismul aminoacizilor ramificaţi (Val, Leu, Ile)

Urina cu miros de arţar (Maple syrup disease) este o maladie datorată

activităţii scăzute a complexului multienzimatic al a-cetoacid-dehidrogenazei

Toxicitatea acestor compuşi este resimţită mai ales de creier (întârzierea

dezvoltării mintale). Frecvenţa bolii este de 1la 200.000 naşteri.

TransaminareR CH COOH

NH2

R C COOH

O

-cetoaciddehidrogenaza

(leucinã, izoleucinã sau valinã)

R C SCoA

OAcil-CoA

CoA-SH + NAD+

CO2+ NADH + H+

Page 44: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Aminoacizii sunt precursori ai unor compuşi cu

funcţii specializate

Compuşi rezultaţi prin decarboxilarea

aminoacizilor

1.Histamina se formează prin decarboxilarea

histidinei în prezenţa L-aminoacid-decarboxilazei

N

N

H

CH2 CH COOH

NH2

HistidinaCO2

L-aminoacid-decarboxilaza

N

N

H

CH2 CH2 NH2

Histamina

Page 45: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Histamina este implicată în reacţiile alergice

ca şi în stimularea secreţiilor acide în stomac.

Page 46: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Serotonina rezultă din triptofan care mai întâi se hidroxilează şi

apoi se decarboxilează în prezenţa L-aminoacid-decarboxilazei

se sintetizează în creier, celulele cromafine din tractul

gastrointestinal, plachete sanguine.

Are acţiune vasoconstrictoare, stimulează contracţia

musculaturii netede.

Page 47: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

N

H

CH2 CH COOH

NH2

TriptofanCO2 L-aminoacid-decarboxilaza

Triptofan-hidroxilaza

N

H

CH2 CH COOH

NH2

OH

N

H

CH2 CH2 NH2

OH

Serotonina

N

H

CH2 COOHOH

Degradare

Acid 5-hidroxiindolacetic

N

H

CH2 CH2 NHH3CO

CO CH3

Melatoninã

Page 48: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Serotonina = hormonul sociabilităţii

Insuficienţa determină stări depresive

Page 49: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Acidul -aminobutiric (GABA), rezultă numai

la nivelul sistemului nervos, prin decarboxilarea

acidului glutamic.

O-OC CH2 CH2 CH COO-

NH2

Glutamatdecarboxilaza

CO2

O-OC CH2 CH2 CH2 NH2

Page 50: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Glicina, arginina şi S-adenozilmetionina

sunt sursele de carbon şi azot pentru sinteza

creatinei

Sinteza creatinei şi a fosfocreatinei

Page 51: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Metionina reacţionează cu ATP formând S-

adenozilmetionina, “metionină activă”, principala sursă

de grupări metil din organism

AdeninãO

H2C

OH OH

P

P

P

CH2

C

COOH

H

S

CH2

CH3

H2N

+

L-Metioninã

H2O Pi + PPi

L-Metionin-adenoziltransferazã

AdeninãO

CH2

OH OH

S+

CH2

C

COOH

H

CH2

CH3

H2N

ATPS-Adenozil-L-Metioninã

("metioninã activã")

Page 52: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Ornitinã

Argininã

H2N C

NH

(CH2)3

HC

COOH

NH2

NH2+

GlicinãCH2 COOHH2N

NH2

CHNNH CH2 COOH

Acid guanido acetic

Ciclul ureogenetic

S-Adenozil-metioninã

S-Adenozil-homocisteinã

Creatinã(Acid N-metil guanidoacetic)

ATPADP

Creatin kinaza

NH2

CHNN CH2 COOH

CH3

NH

CHNN CH2 COOH

CH3

~PO3H2

Creatin fosfat

Arginin-glicintransamidinaza(Rinichi)

Guanidoacetatmetil-transferazã(Ficat)

(Muschi)

Neenzimatic(Muschi)

NH

CHNN CH2

CO

CH3Creatininã

H2O + Pi

Page 53: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Biosinteza glutationului

Glutationul (g-glutamil-cisteinil-glicină) se

sintetizează direct din cei trei aminoacizi,

pentru fiecare dintre legăturile peptidice

care se formează consumându-se câte o

moleculă de ATP

Page 54: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

CH2

HC

COOH

COOH

CH2

NH2

+CH2

CH COOHH2N

SH

Acid glutamic

Cisteinã

-glutamil-cistein-sintetazã

ATP ADP+Pi

CH2

HC

COOH

CO

CH2

NH2

CH2

CH COOHNH

SH

-glutamil-cisteinã

Glutation-sintetazã

+ CH2 COOHH2N

ATP ADP+Pi

CH2

HC

COOH

CO

CH2

NH2

CH2

CH CONH

SH

NH

CH2

COOH

Glutation

Page 55: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Glu

-Glu-Cys

Cys

Cys-Gly

Gly

-Glu-Cys-Gly-Glu-Aminoacid

Aminoacid

5-Oxoprolinã

-GT

Aminoacid

Membranã

Citosol

-glutamil-transpeptidaza (-GTcreşte în sânge în afecţiuni hepatice şi hepatobiliare.

Page 56: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Biosinteza aminoacizilor neesenţiali

nutriţional 11 aminoacizi sunt “neesenţiali”

9 aminoacizi sunt “aminoacizi esenţiali” sau “nutriţional indispensabili” se procură din alimente.

arginina este „semiesenţial”

Page 57: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Trăsături generale comune în sinteza lor:

-provenienţa ionului de amoniu şi

-a scheletului de atomi de carbon:

Page 58: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Provenienţa scheletului de atomi de carbon

Page 59: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

-cetoglutarat Oxaloacetat

Glutamat Aspartat

Ciclul acizilor tricarboxilici (Krebs)

Glutaminã Prolinã Argininã Asparaginã

Metioninã

Treoninã

Lizinã

Izoleucinã

Familia glutamatului

Familia aspartatului

3-Fosfoglicerat Piruvat

Serinã

Cisteinã Glicinã

Alaninã

Valinã

Leucinã

Familia serinei

Familia piruvatului

Glicolizã

Fosfoenolpiruvat

Ribozo 5-fosfat

TriptofanFenilalaninã Tirozinã Histidinã

Familia aminoacizilor aromatici

GlicolizãCalea pentozo fosfatilor

Eritrozo 4-fosfat

Page 60: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Sursa de azot şi modul de încorporare a

acestuia

Ionul de amoniu asimilat în structura

aminoacizilor pe calea glutamatului şi

glutaminei.

Page 61: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

COO-

CH2

CH2

C

COO-

O

-cetoglutarat

COO-

CH2

CH2

CH

COO-

NH2

Glutamat

COO-

CH2

CH2

C

COO-

NH

Iminoglutarat

NAD+ NADH+H+

(NADP+) (NADPH+H+)

H2O NH3

Glutamatdehidrogenazã

CONH2

CH2

CH2

HC

COO-

NH2

Glutaminã

COO-

CH2

CH2

CH

COO-

NH2

Glutamat

Glutaminsintetazã+ NH3 + ATP + ADP + Pi

Page 62: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor
Page 63: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Metabolismul hemului

Page 64: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

NH

NH

NH

HN

NH

Pirol

Porfinogen

NH

N

NH

N

Porfinã

I

II

III

IV

1 2

4

56

7

8 I

II

III

IV

1 2

4

56

7

8

Hemul este un derivat substituit şi complexat cu fier al

heterociclului numit porfină

Page 65: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Porfirinele sunt derivaţi ai porfinei

Dintre acestea: – protoporfirinele au câte 4 substituenţi metil,

2 substituenţi vinil şi câte 2 resturi de acid propionic;

– uroporfirinele au câte 4 resturi de acid acetic şi câte 4 resturi de acid propionic;

– coproporfirinele au câte 4 substituenţi metil şi câte 4 resturi de acid propionic.

Page 66: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

I II III IV

A P

P

P

P A

A

A

A P

P

P

P A

A

A

A P

P

P

P

A

A

A

A P

P

P

P

A

A

A

Page 67: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Dintre izomerii protoporfirinelor, notaţi de H.

Fischer cu cifre romane, protoporfirina IX,

care împreună cu Fe2+constituie hemul b din

Hb şi Mb are aşezarea substituenţilor

Page 68: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

N

N

N

N

H3C CH

CH3

CH3CH2

CH2

H3C

CH

CH2

CH2

CH2

O-OC

CH2

O-OC

I

II

III

IV Fe2+

Page 69: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Biosinteza hemului

cu intensitate mai mare se desfăşoară în celulele sistemului eritroformator din măduvă, ficat şi splină.

Unele enzime implicate în biosinteză sunt localizate în mitocondrie altele în citosol.

Page 70: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

În organismele vii, precursorii procesului

de biosinteză sunt:

glicocolul şi

succinil~CoA.

Page 71: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Etapele biosintezei:

–sinteza acidului -aminolevulinic;

–formarea porfobilinogenului;

–formarea protoporfirinei IX;

–unirea protoporfirinei IX cu Fe2+.

Page 72: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Sinteza acidului -aminolevulinic

are loc în mitocondrii

NH2CH2

COOH

COOH

CH2

CH2

CO-SCoA

+-aminolevulinat

sintaza

COOH

CH2

CH2

C

CH NH2

COOH

O sintaza

-aminolevulinat

CoA-SH CO2

COOH

CH2

CH2

C

CH2 NH2

Oglicocol

succinil-CoA

acid -amino--ceto-adipic

-aminolevulinic(ALA)

Page 73: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Formarea porfobilinogenului(în citosol)

derivat trisubstituit al pirolului

-aminolevulinat

COOH

CH2

CH2

C

CH2

NH2

O

COOH

CH2

CH2

C

CH2NH2

O

+

dehidrataza

2 H2O

porfobilinogen

C

C

NCH2

C

CH2

CH2CH2

CH2

NH2

COOH

COOH

C

C

NH

CH

C

CH2

CH2CH2

CH2

NH2

COOH

COOH

Page 74: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Formarea protoporfirinei IX

porfobilinogen

4

4 NH3

Porfobilinogen

dezaminazã

NH

H2C

NH

H2CNH

CH2

NH

CH2

A P

A

P

P

A

P A

C

C

NH

CH

C

PA

CH2

NH2

uroporfirinogen I

Page 75: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

porfobilinogen

4

4 NH3

Porfobilinogendezaminazã

NH

H2C

NH

H2CNH

CH2

NH

CH2

A P

A

P

A

P

P A

C

C

NH

CH

C

PA

CH2

NH2

uroporfirinogen III

Uroporfirinogen IIIcosintetazã

+

Page 76: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

NH

H2C

NH

H2CNH

CH2

NH

CH2

A P

A

P

A

P

P A

uroporfirinogen III

Uroporfirinogendecarboxilazã

4 CO2

NH

H2C

NH

H2CNH

CH2

NH

CH2

M P

M

P

M

P

P Mcoproporfirinogen III

O2

2 CO2

2 H2O

NH

H2C

NH

H2CNH

CH2

NH

CH2

M V

M

V

M

P

P M

Coproporfirinogen-oxidazã

Protoporfirinogen IX

Protoporfirinogen-oxidazã

6 H

NH

HC

N

HCNH

CH

N

CH

M V

M

V

M

P

P M

Protoporfirinã IX

Page 77: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Coproporfirinogenul III trece în mitocondrie

unde se desfăşoară toate reacţiile următoare

care asigură formarea hemului

Page 78: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Unirea protoporfirinei IX cu Fe2+

NH

HC

N

HCNH

CH

N

CH

M V

M

V

M

P

P M

Protoporfirinã IX

+ Fe2+ Ferochelatazã

NHC

N

HCN

CH

N

CH

M V

M

V

M

P

P M

Fe2+

Hem

Page 79: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Reglarea biosintezei hemului Mitocondrie Citosol

Succinil~SCoA+

Glicinã

Acid -amino-levulinic (ALA)

H2O

4 Porfobilinogen

Uroporfirinogen I

4 NH3

Uroporfirinogen III

4 CO2

Coproporfirinogen III

2 CO2

Protoporfirinogrn IX

Protoporfirinã IX

HEM

CO2

-ALAS

O2

Aporepresor

4 NH3

Page 80: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Reglarea prin inducţie şi represie

Concentraţia hemului este semnalul atât pentru inducţie cât şi pentru represie.

concentraţiei hemului induce sinteza d-ALAS

concentraţiei hemului peste limitele normale determină represia enzimei.

Sinteza d-ALAS hepatice este indusă de o serie

de compuşi exogeni sau endogeni: barbiturice, insecticide, sulfamide, hormoni estrogeni.

Page 81: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Anomalii ale metabolismului porfirinelor (Porfiriile)

Page 82: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

8 Glicinã + 8 Succinil~SCoA

8 CoA-SH + 8 CO2

-ALAS

8 Acid -aminolevulinic

8 H2O ALA

dehidratazã

8 Porfobilinogen

Uroporfirinogen Isintazã

Uroporfirinogen I

Uroporfirinogen IIIsintazã

Uroporfirinogen III

Uroporfirinogendecarboxilazã

Coproporfirinogen III

oxidazãCoproporfirinogen

Protoporfirinogen IX

Protoporfirina IX

Hem

oxidazãProtoporfirinogen

Ferochelatazã

4 NH3

4 CO2

2 CO2+4 H

6 H

Fe2+

2 H

Porfiria acutã intermitentã

Coproporfiria ereditarã

Porfiria cutanatã tardivã

Porfiria eritropoeticã congenitalã

Protoporfiria

Acumulare de acid -aminolevulinic si porfobilinogen care se eliminã prin urinã. Simptome clinice: dureri abdominale, tulburãri la nivelul sistemului nervos periferic.

Acumulare si excretie de uroporfirinogen I. Simptome clinice: fotosensibilitate, leziuni ale pielii, anemie hemoliticã.

Acumulare si excretie de uroporfirinogen I si III. Simptome clinice: sensibilitate cutanatã, tulburãrã abdominale si neurologice.

Eliminare renalã a unor cantitãti excesive de coproporfirinogen III. Simptome clinice: fotosensibilitate cutanatã, dureri abdominale si afectiuni ale sistemului nervos.

Eritrocitele, plasma si fecalele contin cantitãti mari de protoporfirinã IX. Simptomele clinice: producerea de urticarii la expunerea la luminã.

Page 83: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Catabolismul hemului

Page 84: Metabolismul aminoacizilor şi proteinelor

Fe3+

NADPH

NADP+

CO GC

GTP

GMPc

NH

VM

CH N

PM

CH NH

MP

CH NH

VM

O O

Biliverdinã

NH

VM

CH NH

PM

CH2 NH

MP

CH NH

VM

O O

SRO

NADPH

NADP+

Biliverdinreductazã

Bilirubinã

NADPH CitocromP450 reductaza

Hemoxigenaza

Reticul endoplasmic

Fe-ATP-azã

NHC

N

HCN

CH

N

CH

M V

M

V

M

P

P M

Fe2+

Hem