Nevoile de proteină în alimentaţie. Starea dinamică a proteinelor. Valoarea biologică a proteinelor. Bilanţul azotat. Nevoile de proteină în alimentaţie. - презентация

1

2 Nevoile de proteină în alimentaţie. Starea dinamică a proteinelor. Valoarea biologică a proteinelor. Bilanţul azotat. Nevoile de proteină în alimentaţie. Starea dinamică a proteinelor. Valoarea biologică a proteinelor. Bilanţul azotat. Digestia proteinelor în stomac şi intestin. Digestia proteinelor în stomac şi intestin. Endo- şi exopeptidazele, specificitatea de acţiune a proteinkinazelor. Endo- şi exopeptidazele, specificitatea de acţiune a proteinkinazelor. Proenzimele proteinkinazelor şi mecanismul convertirii lor la enzime active. Proenzimele proteinkinazelor şi mecanismul convertirii lor la enzime active. Reglarea secreţiei sucului gastric, pancreatic şi intestinal. Reglarea secreţiei sucului gastric, pancreatic şi intestinal. Absorbţia aminoacizilor în intestin. Absorbţia aminoacizilor în intestin. Putrefacţia aminoacizilor în intestin. Putrefacţia aminoacizilor în intestin. Alimentaţia proteică parenterală. Alimentaţia proteică parenterală. Compoziţia sucului gastric şi modificările lui în patologie Compoziţia sucului gastric şi modificările lui în patologie

3 Proteinele – substanţe macromoleculare de natură polipeptidică. Au un rol fundamental atît prin funcţiile lor structurale (matricea tuturor ţesuturilor) cît şi dinamice (rol de transport, control metabolic, medierea unor reacţii biochimice etc.)

4 Necesarul de proteină în alimentaţie Sunt substanţe nutritive deosebit de importante: Sunt substanţe nutritive deosebit de importante: 1. sunt singura sursă de N asimiabil de organism; 2. sunt furnizatoare de AA esenţiali Aportul zilnic exogen de proteine este: Aportul zilnic exogen de proteine este: La un adult – g La un adult – g La un efort fizic – g La un efort fizic – g La copii – g La copii – g

5 Starea dinamică a proteinelor Proteinele din organism se reînnoiesc permanent. Proteinele din organism se reînnoiesc permanent. Pentru menţinerea constantă a proporţiei lor în ţesuturi, vitezele de sinteză şi de degradare a proteinelor trebuie să fie egale, ceea ce constituie o stare dinamică staţionară. Pentru menţinerea constantă a proporţiei lor în ţesuturi, vitezele de sinteză şi de degradare a proteinelor trebuie să fie egale, ceea ce constituie o stare dinamică staţionară.

6 Vitezele de reînnoire a proteinelor se exprimă prin timpul de înjumătăţire (T1/2), ce diferă în diferite organe. Vitezele de reînnoire a proteinelor se exprimă prin timpul de înjumătăţire (T1/2), ce diferă în diferite organe. De exemplu: De exemplu: T1/2 Pr musculare = 30 zile; T1/2 Pr musculare = 30 zile; T1/2 Pr hepatice = 5-6 zile; T1/2 Pr hepatice = 5-6 zile; T1/2 enzimelor = ore, minute. T1/2 enzimelor = ore, minute.

7 Bilanţul azotat- BA Starea dinamică a proteinelor este reflectată de BA. Starea dinamică a proteinelor este reflectată de BA. BA al organismului - raportul dintre cantitatea de N îngerat şi cantitatea de N excretat din organism (urină, fecale, salivă, gl.sudoripare) BA al organismului - raportul dintre cantitatea de N îngerat şi cantitatea de N excretat din organism (urină, fecale, salivă, gl.sudoripare) exprimat în g/24 ore. exprimat în g/24 ore. Deosebim 3 tipuri de BA: Deosebim 3 tipuri de BA: echilibrat - Nîng = Nexcr; echilibrat - Nîng = Nexcr; pozitiv – cantitatea de N îngerat > N eliminat (specific pentru organisme în creştere, femeile în perioada de gestaţie, lactaţie); pozitiv – cantitatea de N îngerat > N eliminat (specific pentru organisme în creştere, femeile în perioada de gestaţie, lactaţie); negativ – cantitatea de N ingerat< N eliminat. negativ – cantitatea de N ingerat< N eliminat. BA negativ se întîlneşte la persoanele de vârsta a treia şi în patologii: cancerul, însoţit de caşexie, tuberculoză, nefrite, combustii, înaniţie. BA negativ se întîlneşte la persoanele de vârsta a treia şi în patologii: cancerul, însoţit de caşexie, tuberculoză, nefrite, combustii, înaniţie.

8 Starea funcţională normală a organismului depinde de aportul de proteine (AA) din exterior. Starea funcţională normală a organismului depinde de aportul de proteine (AA) din exterior. De menţionat, că ea este influenţată nu numai de cantitatea ei ci şi de calitatea proteinelor alimentare, ce au valoarea biologică diferită. De menţionat, că ea este influenţată nu numai de cantitatea ei ci şi de calitatea proteinelor alimentare, ce au valoarea biologică diferită.

9 Valoarea biologică a proteinelor VB înaltă posedă proteinele ce au o componenţă structurală mai apropiată de cea a proteinelor umane şi care pot fi hidrolizate complet în TGI. VB înaltă posedă proteinele ce au o componenţă structurală mai apropiată de cea a proteinelor umane şi care pot fi hidrolizate complet în TGI. VB a proteinelor alimentare este determinată de 2 factori: VB a proteinelor alimentare este determinată de 2 factori: 1. AA ce întră în componenţa lor - de cantitatea AA indispensabili - AA care nu se sintetizează în celulele organismului ( 8 AA: Val, Leu, Ile; Liz, Met, Tre, Tri, Fen şi AA semidispensabili - Arg, His). 2. capacitatea organismului de a asimila AA proteinei date.

10 Valoarea biologică a proteinelor Lipsa sau carenţa unui AA indispensabil din alimente duce la afectarea absorbţiei celorlalţi AA. Lipsa sau carenţa unui AA indispensabil din alimente duce la afectarea absorbţiei celorlalţi AA. În aceste cazuri creşterea, dezvoltarea şi funcţionarea organismelor vii e determinată de acea substanţa indispensabilă, care e absorbită din alimente în cantitate cea mai mică (legitatea de minimum a lui Liebig). În aceste cazuri creşterea, dezvoltarea şi funcţionarea organismelor vii e determinată de acea substanţa indispensabilă, care e absorbită din alimente în cantitate cea mai mică (legitatea de minimum a lui Liebig).

11 Fondul metabolic comun (FMC) al AA Spre deosebire de glucide, ce se acumulează în muşchi şi ficat, sau lipide, ce se depun în ţesutul adipos, proteinele şi AA nu depozitează. Spre deosebire de glucide, ce se acumulează în muşchi şi ficat, sau lipide, ce se depun în ţesutul adipos, proteinele şi AA nu depozitează. Unica rezervă a lor o prezintă FMC al AA Unica rezervă a lor o prezintă FMC al AA FMC- este totalitatea AA liberi în organism de origine atât exogenă (alimentele) cât şi endogenă (degradarea proteinelor) care sunt utilizaţi pentru sinteza proteinelor de către celule. FMC- este totalitatea AA liberi în organism de origine atât exogenă (alimentele) cât şi endogenă (degradarea proteinelor) care sunt utilizaţi pentru sinteza proteinelor de către celule. Ei prezintă circa 30g din totalitatea de 15kg de proteinele ale organismului. Ei prezintă circa 30g din totalitatea de 15kg de proteinele ale organismului. Cantitatea majoră o constituie AA sanguini (0,35-0,65g/l). Cantitatea majoră o constituie AA sanguini (0,35-0,65g/l). În condiţii extremale (nu este aport de AA din mediul ambiant) FMC este completat prin degradarea proteinelor plasmatice şi ale ficatului. În condiţii extremale (nu este aport de AA din mediul ambiant) FMC este completat prin degradarea proteinelor plasmatice şi ale ficatului.

12

13

14 Digestia proteinelor în TGI Digestia proteinelor are loc în stomac şi intestinul subţire sub acţiunea E proteolitice (hidrolaze) din sucul gastric, pancreatic şi intestinal. Digestia proteinelor are loc în stomac şi intestinul subţire sub acţiunea E proteolitice (hidrolaze) din sucul gastric, pancreatic şi intestinal. 1. Toate aceste E catalizează hidroliza legăturii peptidice 2. între ele există diferenţe de specificitate. 3. sunt secretate de celulele producătoare în forme inactive – numite proenzime (zimogeni). Activarea are loc prin: a. proteoliză parţială (detaşarea unor oligopeptide de la capetele lor sau din interior, în urma căreia are loc formarea conformaţiei active a CA al E.) b. autocatalitic

15 E proteolitice Se disting: endo- şi exopeptidaze. Se disting: endo- şi exopeptidaze. Endopeptidazele – care asigură scindarea legăturilor peptidice din interiorul lanţurilor polipeptidice. Endopeptidazele – care asigură scindarea legăturilor peptidice din interiorul lanţurilor polipeptidice. Exopeptidazele – E ce scindează legăturile peptidice formate de AA terminali. Exopeptidazele – E ce scindează legăturile peptidice formate de AA terminali.

16

17 E proteolitice ale sucului gastric 1. Pepsina 2. gastrixina 3. renina (sugari).

18 Pepsina se sintetizează de celulele principale ale mucoasei stomacului sub formă de pepsinogen. se sintetizează de celulele principale ale mucoasei stomacului sub formă de pepsinogen. Pepsinogenul este activat la pepsina> Pepsinogenul este activat la pepsina> 1. proteoliză parţială (H+ (HCl)) 2. autocatalitic H+ H+ Pepsinogen Pepsină Pepsinogen Pepsină -42 AA -42 AA PH optim 1-1,5 PH optim 1-1,5 este endopeptidază, este endopeptidază, Specificitatea - atacă legăturile peptidice la care participă – prin grupările aminice – AA aromatici şi într-o mică măsură - Met, Leu şi AA dicarboxilici Specificitatea - atacă legăturile peptidice la care participă – prin grupările aminice – AA aromatici şi într-o mică măsură - Met, Leu şi AA dicarboxilici

19 Gastrixina (pepsina C) – un analog structural al pepsinei. Gastrixina (pepsina C) – un analog structural al pepsinei. 1. pH-ul optim de acţiune ~3, deaceia activitatea ei predomină la copii. 2. Specificitatea de acţiune se manifestă asupra legăturile peptidice din interiorul lanţurilor proteice, formate de a/a dicarboxilici. Chimozina (renina) este prezentă în sucul gastric al sugarilor. Chimozina (renina) este prezentă în sucul gastric al sugarilor. În prezenţa ionilor de Ca2+ chimozina transformă cazeina laptelui în paracazeină (hidrolizată apoi de pepsină). În prezenţa ionilor de Ca2+ chimozina transformă cazeina laptelui în paracazeină (hidrolizată apoi de pepsină). Punctul izoelectric al reninei – 4,5. Punctul izoelectric al reninei – 4,5. În stomac, ca urmare a acţiunei hidrolitice specifice a pepsinei şi gastrixinei, din proteine se obţin polipeptide şi eventual oligopeptide, nu însă AA liberi. În stomac, ca urmare a acţiunei hidrolitice specifice a pepsinei şi gastrixinei, din proteine se obţin polipeptide şi eventual oligopeptide, nu însă AA liberi.

20 Rolul HCl denaturarea parţială a proteinelor alimentare şi hidroliza proteinelor compuse; denaturarea parţială a proteinelor alimentare şi hidroliza proteinelor compuse; activarea pepsinogenului; activarea pepsinogenului; menţinerea pH optim; menţinerea pH optim; acţiune antimicrobiană; acţiune antimicrobiană; participă la absorbţia Fe2+ participă la absorbţia Fe2+ Stimulează secreţia secretinei Stimulează secreţia secretinei

21 Sinteza HCl în stomac un proces complex asigurat de celulele secundare ale mucoasei. un proces complex asigurat de celulele secundare ale mucoasei. CA CA Sinteza acidului carbonic: CO2 + H2O --- H2CO3 Sinteza acidului carbonic: CO2 + H2O --- H2CO3 disociază + disociază + H2CO HCO3ˉ + H H2CO HCO3ˉ + H Protonii H+ sunt transportaţi în lumenului stomacului printr-un mecanism asemănător cu transportarea protonilor dependent de ATP la funcţionarea ATP-azei din membrana internă a MC. Protonii H+ sunt transportaţi în lumenului stomacului printr-un mecanism asemănător cu transportarea protonilor dependent de ATP la funcţionarea ATP-azei din membrana internă a MC. Ionii de Clˉ provin din NaCl sanguin. Ionii de Clˉ provin din NaCl sanguin. NaCl +H2CO3 NaHCO3 (în plasmă) +HCl (se secretează) NaCl +H2CO3 NaHCO3 (în plasmă) +HCl (se secretează)

22 Reglarea secreţiei HCl În reglarea secreţiei HCl în mucoasa gastrică un rol important îi revine H- K- ATP-azei În reglarea secreţiei HCl în mucoasa gastrică un rol important îi revine H- K- ATP-azei E e localizată în membrana apicală a celulelor epiteliale din mucoasă E e localizată în membrana apicală a celulelor epiteliale din mucoasă Este alcătuită din 2 subunităţi α (funcţie catalitică) şi o β subunitate (glicoproteid, ce determină localizarea E în membrană şi reglează funcţia ei de transport) Este alcătuită din 2 subunităţi α (funcţie catalitică) şi o β subunitate (glicoproteid, ce determină localizarea E în membrană şi reglează funcţia ei de transport) Rolul: catalizează hidroliza ATP la ADP+P, cuplată cu sistemul de schimb al H intracelular pe K extracelulart Rolul: catalizează hidroliza ATP la ADP+P, cuplată cu sistemul de schimb al H intracelular pe K extracelulart

23

24 Secreţia HCl din celule este activat de: Gastrină, histamină, acetilcholină Gastrină, histamină, acetilcholină Histamina acţionează nemijlocit, pe când gastrinele prin mărirea cantităţii de histamină activează adenilatciclaza, care la rîndul ei prin intermediul AMPc şi PK-aza activează carbanhidraza (e activă în formă fosforilată). Histamina acţionează nemijlocit, pe când gastrinele prin mărirea cantităţii de histamină activează adenilatciclaza, care la rîndul ei prin intermediul AMPc şi PK-aza activează carbanhidraza (e activă în formă fosforilată). În rezultat creşte cantitatea de H+ - ce se foloseşte la sinteza HCl. În rezultat creşte cantitatea de H+ - ce se foloseşte la sinteza HCl. Secretina şi somatostatina inhibă secvenţa prin diminuarea formării gastrinelor (4 polipeptide sintetizate în partea pilorică a stomacului). Secretina şi somatostatina inhibă secvenţa prin diminuarea formării gastrinelor (4 polipeptide sintetizate în partea pilorică a stomacului).

25 Schema influenţei gastrinei la sinteza HCl

26 E proteolitice ale sucului pancreatic: 1. tripsina (endopeptidaza), 2. chimotripsina (endopeptidaza), 3. elastaza (endopeptidaza), 4. carboxipeptidaza (exopeptidaza).

27 Tripsina: Endopeptidază Endopeptidază Se sintetizează sub formă de tripsinogen Se sintetizează sub formă de tripsinogen este convertit în tripsină prin: este convertit în tripsină prin: 1.proteoliză limitată (îndepărtarea din capătul N- terminal a unui hexapeptid) sub acţiunea enterochinazei (E secretată de mucoasa intestinală) 1.proteoliză limitată (îndepărtarea din capătul N- terminal a unui hexapeptid) sub acţiunea enterochinazei (E secretată de mucoasa intestinală) autocatalitic. autocatalitic. Enterochinaza Enterochinaza Tripsinogenul Tripsina Tripsinogenul Tripsina Ca2+ Ca2+ Specificitatea: hidrolizează legăturile peptidice cu participarea grupelor carboxil ale lizinei şi argininei. Specificitatea: hidrolizează legăturile peptidice cu participarea grupelor carboxil ale lizinei şi argininei. Tripsina participă şi la activarea altor E din lumenul intestinului. Tripsina participă şi la activarea altor E din lumenul intestinului.

28

29 Chimotripsina se sintetizează din chimotripsinogen: se sintetizează din chimotripsinogen: sub acţiunea tripsinei (prin îndepărtarea a două dipeptide) sub acţiunea tripsinei (prin îndepărtarea a două dipeptide) autocatalitic. autocatalitic. tripsinei tripsinei Chimotripsinogen chimotripsina Chimotripsinogen chimotripsina Ca2+ Ca2+ Deosebim câteva forme de chimotripsine – α, δ şi p Deosebim câteva forme de chimotripsine – α, δ şi p Specificitatea: hidrolizează legăturile peptidice formate de grupa –COOH a Phe, Tyr, Tri. Specificitatea: hidrolizează legăturile peptidice formate de grupa –COOH a Phe, Tyr, Tri. scindează amide, esteri, derivaţi acil. scindează amide, esteri, derivaţi acil.

30 Elastaza Elastaza Se obţine din proelastază (sub acţiunea tripsinei) Se obţine din proelastază (sub acţiunea tripsinei) Specificitatea: catalizează hidroliza legăturile peptidice formate de AA hidrofobi relativ mici: Gli, Ala, Ser. Specificitatea: catalizează hidroliza legăturile peptidice formate de AA hidrofobi relativ mici: Gli, Ala, Ser. Carboxipeptidaza A: Carboxipeptidaza A: Este o exopeptidază Este o exopeptidază Este o metaloproteină (E ce conţine Zn) Este o metaloproteină (E ce conţine Zn) Specificitatea: scindează legăturile peptidice formate de AA aromatici Specificitatea: scindează legăturile peptidice formate de AA aromatici Atunci cînd ionul de Zn =>Ca – se declanşează activitatea esterazică Atunci cînd ionul de Zn =>Ca – se declanşează activitatea esterazică Carboxipeptidaza B: - acţionează asupra legăturile peptidice din capătul C terminal, formate de Arg şi Lyz Carboxipeptidaza B: - acţionează asupra legăturile peptidice din capătul C terminal, formate de Arg şi Lyz

31 E sucului intestinal Aminopeptidazele: Aminopeptidazele: exopeptidaze exopeptidaze Ala aminopeptidaza specifică numai pentru AlaAla aminopeptidaza specifică numai pentru Ala Leu aminopeptidazaLeu aminopeptidaza 1.conţine Zn, pe care o poate activa Mn 2. e specifică pentru toţi AA N terminali Dipeptidazele: glicil-glicină; prolinaza (COOH), prolidaza (NH). Dipeptidazele: glicil-glicină; prolinaza (COOH), prolidaza (NH). Sub acţiunea tuturor acestor enzime are loc scindarea totală a proteinei pînă la AA liberi.

32 Reglarea proteazelor Reglarea secreţiei enzimatice se face cu participarea următoarelor substanţe active: Reglarea secreţiei enzimatice se face cu participarea următoarelor substanţe active: gastrina - stimulează secreţia pepsinogenului şi a HCl. gastrina - stimulează secreţia pepsinogenului şi a HCl. Histamina - stimulează secreţie HCl. Histamina - stimulează secreţie HCl.

33 sinteza şi secreţia sucului pancreatic e reglată de: secretină şi colecistokinină Secretina stimulează eliminarea unui suc pancreatic bogat în bicarbonaţi şi sărac în E, ce are menirea de a: 1. neutraliza HCl, ce pătrunde cu bolul alimentar din stomac 2. de a crea pH optim pentru acţionarea E pancreatice – 7,5-8,5. Sinteza secretinei în mucoasa duodenului este stimulată de HCl. Sinteza secretinei în mucoasa duodenului este stimulată de HCl. Colecistokinina - stimulează eliminarea unui suc pancreatic bogat în E (stimulează contracţia vezicii biliare) şi sărac în bicarbonaţi. Colecistokinina - stimulează eliminarea unui suc pancreatic bogat în E (stimulează contracţia vezicii biliare) şi sărac în bicarbonaţi.

34 Absorbţia Absorbţia are loc la nivelul intestinului subţire are loc la nivelul intestinului subţire este un proces activ cu solicitare de energie, cuplat cu transportul ionilor de Na. este un proces activ cu solicitare de energie, cuplat cu transportul ionilor de Na. Absorbţia AA prin difuzie e limitată. Absorbţia AA prin difuzie e limitată. Transportul în celulele epiteliale intestinale se efectuează cu ajutorul unor proteine specializate, numite translocaze. Transportul în celulele epiteliale intestinale se efectuează cu ajutorul unor proteine specializate, numite translocaze. Există următoarele translocaze de grup: Există următoarele translocaze de grup: 1. pentru AA neutri cu molecule mici 2. pentru AA neutri cu molecule mari (a/a aromatici) 3. pentru AA bazici şi cisteină 4. pentru AA acizi 5. pentru Pro şi hidroxiprolină După alimentaţie, concentraţia max de AA în sânge se înregistrează la o oră. După alimentaţie, concentraţia max de AA în sânge se înregistrează la o oră.

35 Putrefacţia AA în intestin O parte din AA alimentelor este scindată de E microflorei intestinale, ce catalizează reacţii deosebite de cele din ţesuturi. O parte din AA alimentelor este scindată de E microflorei intestinale, ce catalizează reacţii deosebite de cele din ţesuturi. Acest proces se numeşte putrefacţie. Acest proces se numeşte putrefacţie. 1. La scindarea Cis, Met (conţin sulf), în intestin se formează H 2 S, metilmercaptanul (CH 3 SH). 2. Ornitina şi Lys se decarboxilează cu formarea aminelor - putrescina şi cadaverina.

36

37

38 3. La o decarboxilare bacteriană din Phe, Tyr, Trp se formează aminele biogene corespunzătoare – feniletilamina, tiramina, triptamina. 4. Degradarea catenelor laterale ale AA ciclici duc la formarea produselor toxice: a. din Tyr se formează crezol, fenol; b. din Trn – scatol, indol.

39

40 Neutralizarea Aceste produse toxice se absorb din intestin şi sînt neutralizate în ficat. Aceste produse toxice se absorb din intestin şi sînt neutralizate în ficat. în ficat - în prealabil substanţele toxice sînt oxidate (scatol – scatoxil, indol – indoxil). în ficat - în prealabil substanţele toxice sînt oxidate (scatol – scatoxil, indol – indoxil). Ficatul conţine E specifice – arilsulfotransferaza şi UDP – glucoroniltransferaza – ce transferă resturile de acid (a sulfuric sau glucuronic) la substanţele toxice, rezultând compuşi conjugaţi netoxici, eliminaţi prin urină. Ficatul conţine E specifice – arilsulfotransferaza şi UDP – glucoroniltransferaza – ce transferă resturile de acid (a sulfuric sau glucuronic) la substanţele toxice, rezultând compuşi conjugaţi netoxici, eliminaţi prin urină. Menţionăm că resturile de acid sunt în formele active: Menţionăm că resturile de acid sunt în formele active: 1. A sulfuric – PAPS - 3 –fosfoadenozin – 5fosfosulfat 2. A glucuronic - UDP-glucuronat scatoxil + UDP-glucuronat--- scatoxilglucuronat + UDP indoxil + PAPS --- indoxilsulfat + PAP

41

42 Sarea de potasiu a indoxilsulfatului se numeşte indican. Sarea de potasiu a indoxilsulfatului se numeşte indican. Cantitatea de indican din urină indică gradul de putrefacţie în intestin şi starea funcţională a ficatului. Cantitatea de indican din urină indică gradul de putrefacţie în intestin şi starea funcţională a ficatului.

43 Proba Kwick Proba Kwick Metodă de apreciere a funcţiei de detoxifiere a ficatului Metodă de apreciere a funcţiei de detoxifiere a ficatului Se administrează 4 g benzoat de Na, care conjungîndu-se în ficat cu glicină formează acid hipuric eliminat cu urina. Dacă funcţia de barieră a ficatului este normală, peste 6 ore în urină se determină nu mai puţin de 3,6 g acid hipuric Se administrează 4 g benzoat de Na, care conjungîndu-se în ficat cu glicină formează acid hipuric eliminat cu urina. Dacă funcţia de barieră a ficatului este normală, peste 6 ore în urină se determină nu mai puţin de 3,6 g acid hipuric

44 Soarta aminoacizilor absorbiţi. AA: Participă la formarea fondului metabolic comun al AA care vor fi utilizaţi pentru: Participă la formarea fondului metabolic comun al AA care vor fi utilizaţi pentru: sinteza proteinelor sinteza proteinelor - sinteza glucidelor - sinteza lipidelor - sinteza hormonilor - sinteza de baze azotate purinice, pirimidinice - sinteza hemului - Sinteza neurotranslatorilor - Sinteza porfirinelor - Sinteza anserinei, carnozinei - Formarea aminelor biogene

45 Transportul aminoacizilor în celule. Se realizează cu ajutorul: Se realizează cu ajutorul: Transportorilor membranari (reglaţi de insulină) Transportorilor membranari (reglaţi de insulină) ciclului Glutamil Transferazic (activ în intestin, creier, rinichi, glande salivare) ciclului Glutamil Transferazic (activ în intestin, creier, rinichi, glande salivare) E- glutamiltransferaza Co - glutationul

46

47 Glutamatul Aminoacid în afara celulei Gama Glutamil Cisteinil Glicina Eliberarea AA Cisteinil Glicina Glicina Gama Glutamil Cisteina AA în celulă 5 oxoprolin Gama Glutamil AA Purtător -GlutamilcicloTrasferaza 5-Oxoprolina -Glutmil Cisteinil Sintetaza Glutation sintetaza Transferaza Dipeptidaza Cisteina Gama- Glutamil Translocaza Membrana citoplasmatică

48 Căile generale de catabolizare a AA Căile generale de catabolizare a AA

49 Obiectivele: 1. Soarta aminoacizilor absorbiţi. Transportul aminoacizilor în celule. 2. Metabolizarea NH 2 -grupelor: 3. Dezaminarea aminoacizilor. Tipurile. Glutamatdehidrogenaza. 4. Transaminarea aminoacizilor. Aminotransferazele şi importanţa clinică a determinării activităţii transanminazelor. 5. Dezaminarea indirectă a aminoacizilor. 6. Decarboxilarea aminoacizilor. Influenţa aminelor biogene asupra funcţiilor fiziologice ale organismului. Detoxifierea aminelor biogene. 7. Metabolizarea -cetoacizilor rezultaţi din aminoacizi. 8. Detoxifierea amoniacului: sinteza glutaminei, carbamoilfosfatului, aminarea reductivă a - cetoglutaratului. 9. Biosinteza ureei. Importanţa clinică a determinării ureei în sînge şi în urină. 10. Biosinteza aminoacizilor neesenţiali în organismul animal.

50 Căi generale şi particulare de catabolizare a AA căile de degradare, legate de transformarea grupărilor NH2; căile de degradare, legate de transformarea grupărilor NH2; decarboxilarea gr. α COOH ale a/a – cu formarea aminelor biogene. decarboxilarea gr. α COOH ale a/a – cu formarea aminelor biogene. căile de degradare a scheletelor de atomi de carbon ale a/a; căile de degradare a scheletelor de atomi de carbon ale a/a;

51 Căile generale de catabolizare pot fi divizate în următoarele grupe: de catabolizare pot fi divizate în următoarele grupe: 1. Dezaminarea. 2. Transaminarea 3. Decarboxilarea

52 Dezaminarea – scindarea grupelor NH 2 din poziţia ale AA sub formă de NH3 Dezaminarea – scindarea grupelor NH 2 din poziţia ale AA sub formă de NH3

53 Sunt posibile 4 tipuri de dezaminare: Sunt posibile 4 tipuri de dezaminare: reductivă reductivă +2H +2H R-CH-COOH R-CH2-COOH + NH3 R-CH-COOH R-CH2-COOH + NH3 ׀ ׀ NH2 NH2 hidrolitică hidrolitică +H2O +H2O R-CH-COOH R-CH-COOH + NH3 R-CH-COOH R-CH-COOH + NH3 ׀ ׀ ׀ ׀ NH2 OH NH2 OH intramoleculară intramoleculară R-CH2-CH-COOH R-CH=CH-COOH + NH3 R-CH2-CH-COOH R-CH=CH-COOH + NH3 ׀ ׀ NH2 NH2 oxidativă oxidativă +1/2O2 +1/2O2 R-CH-COOH R-C-COOH + NH3 R-CH-COOH R-C-COOH + NH3 ׀ ׀׀ ׀ ׀׀ NH2 O NH2 O

54 Dezaminarea oxidativă Pentru majoritatea organismelor, inclusiv omul şi animalele, este caracteristică – DO Pentru majoritatea organismelor, inclusiv omul şi animalele, este caracteristică – DO 1. directă 2. indirectă - transdezaminare a. transaminare b. Dezaminarea acidului glutamic

55 DO directă E – oxidazele E – oxidazele Co -L-AA FMN şi FAD;D-AA FAD Co -L-AA FMN şi FAD;D-AA FAD FADH 2 +O FAD+H 2 O 2 H 2 O H 2 O+1/2O 2

56 DO a AA În ţesuturi la pH fiziologic e activă numai oxidaza D-AA, pe când toţi AA alimentari (ţesuturile org.) => L AA. În ţesuturi la pH fiziologic e activă numai oxidaza D-AA, pe când toţi AA alimentari (ţesuturile org.) => L AA. pH optim pentru L oxidaze => pH=10,0 => în condiţii fiziologice e activă numai L- enzima, ce catalizează dezaminarea oxidativă a a. glutamic => glutamatdehidrogenaza (enzima anaerobă). pH optim pentru L oxidaze => pH=10,0 => în condiţii fiziologice e activă numai L- enzima, ce catalizează dezaminarea oxidativă a a. glutamic => glutamatdehidrogenaza (enzima anaerobă). Co - NADP+, NAD+ Co - NADP+, NAD+ GluDH =>compusă din 6 subunităţi GluDH =>compusă din 6 subunităţi Activatori: ADP, GDP inhibitori: ATP, GTP Activatori: ADP, GDP inhibitori: ATP, GTP

57

58 Oxidativ direct în organism sunt dezaminaţi 3 AA: Ser, Tre (E- dehidrataze; Co- B6), Cis (E- desulfhidratază) Oxidativ direct în organism sunt dezaminaţi 3 AA: Ser, Tre (E- dehidrataze; Co- B6), Cis (E- desulfhidratază)

59

60

61 Transaminarea este transferul aminogrupei de la orice AA la α-cetoacid, cu formarea unui nou AA şi nou cetoacid fără formarea de NH3. este transferul aminogrupei de la orice AA la α-cetoacid, cu formarea unui nou AA şi nou cetoacid fără formarea de NH3. sunt reacţii reversibile; sunt reacţii reversibile; E transaminaze (aminotransferaze); E transaminaze (aminotransferaze); coenzime piridoxalfosfat (PALP) şi piridoxaminfosfatul (PAMP); coenzime piridoxalfosfat (PALP) şi piridoxaminfosfatul (PAMP); E manifestă specificitate de grup (utilizând în calitate de S cîţiva AA) E manifestă specificitate de grup (utilizând în calitate de S cîţiva AA) excepţie => Liz şi treonina. excepţie => Liz şi treonina.

62 În calitate de acceptor de gr.NH2 servesc 3 cetoacizi: În calitate de acceptor de gr.NH2 servesc 3 cetoacizi: 1. α-cetoglutaratul => Glu 2. piruvat Ala; 3. OA Asp

63

64

65 Alaninaminotransferaza (ALAT sau GPT- glutamic piruvic transaminază) Alaninaminotransferaza (ALAT sau GPT- glutamic piruvic transaminază) Aspartataminotransferaza (ASAT sau GOT – glutamic-OA transaminază) Aspartataminotransferaza (ASAT sau GOT – glutamic-OA transaminază) Creşterea nivelului seric al lor este cauza leziunilor celulare la nivelul ţesutului afectat (sd de citoliză a ţesuturilor în care se află aceste E) Creşterea nivelului seric al lor este cauza leziunilor celulare la nivelul ţesutului afectat (sd de citoliză a ţesuturilor în care se află aceste E) ALAT – se află în faza solubilă a celulei şi în C % mult mai mari în hepatocite (raportul nivelul hepatic/nivelul extrahepatic: 10/1) ALAT – se află în faza solubilă a celulei şi în C % mult mai mari în hepatocite (raportul nivelul hepatic/nivelul extrahepatic: 10/1) ASAT – ficat, inimă,muşchii sceletici (raportul nivelul hepatic/nivelul extrahepatic: 1/1) ASAT – ficat, inimă,muşchii sceletici (raportul nivelul hepatic/nivelul extrahepatic: 1/1)

66 ALAT: ALAT: hepatita infecţioasă;hepatita infecţioasă; hepatite antiicterice - perioada de incubare;hepatite antiicterice - perioada de incubare; hepatopatie toxică;hepatopatie toxică; hepatita cronică.hepatita cronică. în ciroza ficatului şi icterul mecanic cresc puţin. în ciroza ficatului şi icterul mecanic cresc puţin. ASAT: ASAT: infarct miocardic în 95%; infarct miocardic în 95%; raportului DE RITTIS (GOT/GPT, normă 1,33) raportului DE RITTIS (GOT/GPT, normă 1,33) activ. sale apare peste 4-6 ore, manifestându-se celor ore; după 3-7 zile => activitate atinge valori normale. activ. sale apare peste 4-6 ore, manifestându-se celor ore; după 3-7 zile => activitate atinge valori normale.

67 Mecanismul transaminării 1. Legarea PALP de un rest de Lys al E (compus de tip bază Schiff) 1. Legarea PALP de un rest de Lys al E (compus de tip bază Schiff)

68 2. PALP reacţionează cu AA, formând o bază Schiff, care se detaşează de molecula E 2. PALP reacţionează cu AA, formând o bază Schiff, care se detaşează de molecula E 3. deplasarea dublei legături (aldemina – cetimină), eliberarea alfa-cetoacidului şi formarea intermediară a PAMP 3. deplasarea dublei legături (aldemina – cetimină), eliberarea alfa-cetoacidului şi formarea intermediară a PAMP

69 Mecanismul transaminării Prima etapă

70 Mecanismul transaminării A doua etapă

71

72 Sensul biologic al reacţiilor de transaminare constă în adunareasau colectarea gr.NH2 ale tuturor AA în structura moleculei de acid glutamic. constă în adunareasau colectarea gr.NH2 ale tuturor AA în structura moleculei de acid glutamic. Glu => pătrunde în mitocondrii => dezaminarea propriu zisă a acidului glutamic Glu => pătrunde în mitocondrii => dezaminarea propriu zisă a acidului glutamic E – glutamatdehidrogenaza (GluDH) E – glutamatdehidrogenaza (GluDH) Co - NADP+, NAD+ Co - NADP+, NAD+

73

74 Reacţia de transdezaminare În prima etapă toţi AA întră într- o reacţie de transaminare cu În prima etapă toţi AA întră într- o reacţie de transaminare cu -cetoglutaratul, rezultînd Glu - localizat în citoplasmă.-cetoglutaratul, rezultînd Glu - localizat în citoplasmă. Glu este dezaminat cu participarea enzimei glutamatdehidrogenaza (GluDH) - mitocondrii Glu este dezaminat cu participarea enzimei glutamatdehidrogenaza (GluDH) - mitocondrii

75

76 Soarta α cetoacizilor rezultaţi din AA Biosinteza AA dispensabili- transreaminare (sinteza AA din α cetoacizii corespunzători) Biosinteza AA dispensabili- transreaminare (sinteza AA din α cetoacizii corespunzători) Biosinteza Gl şi glicogenului Biosinteza Gl şi glicogenului Biosinteza AG şi lipidelor Biosinteza AG şi lipidelor Ciclul Krebs – pînă la CO2 şi H2O Ciclul Krebs – pînă la CO2 şi H2O

77 Sinteza AA neesenţiali din intermediarii de degradare a glucidelor: din intermediarii de degradare a glucidelor: 1. glutamat + piruvat cetoglutarat + alanina 2. 3-fosfoglicerat serina ---- glicină 3. ribozo-5-fosfat –fosforibozilpirofosfat--His din metaboliţii ciclului Krebs prin transreaminare 1. -cetoglutarat + NH glutamat din metaboliţii ciclului Krebs prin transreaminare 1. -cetoglutarat + NH glutamat 2. glutamat + oxaloacetat cetoglutarat + aspartat 2. glutamat + oxaloacetat cetoglutarat + aspartat din aminoacizi esenţiali din aminoacizi esenţiali O2+ NADPH2 O2+ NADPH2 Phe Tyr+ NADP+ H2O Phe Tyr+ NADP+ H2O Met Cys Met Cys

78 Ala din muşchi Glu din muşchi şi alte ţesuturi Ficat AA Proteinele celulare Ceto acizii

79 Decarboxilarea AA scindarea CO2 de la gr. α-carboxil a AA cu formarea de amine biogene. scindarea CO2 de la gr. α-carboxil a AA cu formarea de amine biogene. E- decarboxilaza (Co- PALP) E- decarboxilaza (Co- PALP)

80

81

82 aminele biogene Triptofan triptamină Triptofan triptamină 5 oxotriptofan serotonină 5 oxotriptofan serotonină 3, 4 dioxifenilalanină dofamină 3, 4 dioxifenilalanină dofamină histidina histamină histidina histamină glutamatul γ aminobutirat glutamatul γ aminobutirat

83

84

85 GLU gamma-aminobutitar (GABA) GLU gamma-aminobutitar (GABA)

86 Rolul aminelor biogene Serotonina – mediator chimic, vasoconstrictor: Serotonina – mediator chimic, vasoconstrictor: 1.la reglarea TA 2.t corpului 3.Respiraţiei 4.filtraţiei renale 5.este mediator al SNC 6.participă în dezvoltarea alergiei, toxicozei în timpul gravidităţii, diatezelor hemoragice. Dofamina sinteza catecolaminelor Dofamina sinteza catecolaminelor Histamina: Histamina: 1. vazodilatator, 2. secreţia HCl, 3. participă în reacţiile de sensibilizare şi desensibilizare a organismului. γ aminobutiratul – efect inhibitor în substanţa cenuşie a creierului. Se utilizează pentru tratarea afecţiunilor sistemului nervos, provocate de excitaţii excesive. γ aminobutiratul – efect inhibitor în substanţa cenuşie a creierului. Se utilizează pentru tratarea afecţiunilor sistemului nervos, provocate de excitaţii excesive.

87 Neutralizarea aminelor biogene E– mono- sau diaminooxidazele E– mono- sau diaminooxidazele Proces ireversibil Proces ireversibil 2 etape: 2 etape: R-CH 2 -NH 2 + E-FAD+ H2O R-COH+ NH 3 + E-FADH 2 R-CH 2 -NH 2 + E-FAD+ H2O R-COH+ NH 3 + E-FADH 2 E-FADH 2 + O 2 E-FAD + H 2 O 2 E-FADH 2 + O 2 E-FAD + H 2 O 2 2H 2 O 2 H 2 O +O 2 2H 2 O 2 H 2 O +O 2

88 Soarta amoniacului NH3 se formează în următoarele procese: NH3 se formează în următoarele procese: 1. dezaminarea AA; 2. detoxifierea aminelor biogene; 3. degradarea BA purinice şi pirimidinice; 4. dezaminarea amidelor AA (Asn, Gln); 5. Putrefacţia AA în intestinul gros sub acţiunea microflorei

89 NH3 – o combinaţie toxică, îndeosebi pentru celulele nervoase. NH3 – o combinaţie toxică, îndeosebi pentru celulele nervoase. Efectul toxic se exprimă prin C% mare de ioni de amoniu, ce dezechilibrează reacţia catalizată de GluDH, cu formarea Glu (o transformare excesivă). Efectul toxic se exprimă prin C% mare de ioni de amoniu, ce dezechilibrează reacţia catalizată de GluDH, cu formarea Glu (o transformare excesivă). Această cauzează epuizarea α- cetoglutaratului (produs intermediar al ciclului Krebs) – cu reducerea reacţiilor de generare a ATP. Această cauzează epuizarea α- cetoglutaratului (produs intermediar al ciclului Krebs) – cu reducerea reacţiilor de generare a ATP. Carenţa energetică conduce la micşorarea sintezei mediatorilor nervoşi şi dereglarea transmiterii impulsului – blocarea funcţiei SNC. Carenţa energetică conduce la micşorarea sintezei mediatorilor nervoşi şi dereglarea transmiterii impulsului – blocarea funcţiei SNC. α-cetoglutarat + NH4 + NADPH + H+ glutamat +NADP α-cetoglutarat + NH4 + NADPH + H+ glutamat +NADP

90 Căile de neutralizare a NH 3 1.În ţesuturi(muşchi, creier, glande): are loc sinteza glutaminei sub acţiunea glutaminsintetazei citoplasmatice (ATP şi Mg) are loc sinteza glutaminei sub acţiunea glutaminsintetazei citoplasmatice (ATP şi Mg) Glu + NH3 + ATP Gln + ADP + Pa - proces ireversibil Gln – sânge – ficat şi rinichi c% Gln în sînge - de 3-5 ori mai mare faţă de alţi AA c% Gln în sînge - de 3-5 ori mai mare faţă de alţi AA

91 2. În ficat şi rinichi:Gln (sub acţiunea glutaminazei mitocondriale): 2. În ficat şi rinichi:Gln (sub acţiunea glutaminazei mitocondriale): Gln +H2O => Glu + NH3 –proces ireversibil Aceste 2 etape împreună - ciclul glutamină-glutamic Aceste 2 etape împreună - ciclul glutamină-glutamic În ficat % din conţinutul total de NH3 - sinteza ureei. În ficat % din conţinutul total de NH3 - sinteza ureei. În tubii renali NH3 este neutralizat cu formarea sărurilor de amoniu. În tubii renali NH3 este neutralizat cu formarea sărurilor de amoniu. NH3 + H+ + Cl- NH4Cl

92 Ciclul Ala-Gl În muşchi: În muşchi: AA (prin dezaminare oxidativă)- NH3 AA (prin dezaminare oxidativă)- NH3 NH3+alfa-cetoglutarat Glu (GDH) NH3+alfa-cetoglutarat Glu (GDH) Glu+Piruvat alfa-cetoglutarat +Ala Glu+Piruvat alfa-cetoglutarat +Ala În sânge: Ala în ficat În sânge: Ala în ficat În ficat: Ala + alfa-cetoglutarat Piruvat+Glu (GDHNH3uree) În ficat: Ala + alfa-cetoglutarat Piruvat+Glu (GDHNH3uree) Piruvatul prin gluconeogeneză --- Gl Piruvatul prin gluconeogeneză --- Gl Gl în sânge muşchi piruvat Gl în sânge muşchi piruvat

93 Sinteza ureei (Krebs-Henseleit) ciclul ornitinic sau ureogenetic în mitocondrii: 1. Sinteza carbomoil fosfatului fosfatului E –carbomoilfosfatsin- tetază (E biotinică, modulată pozitiv de N- acetilglutamat)

94 2. Transferul carbomoilfosfatului pe ornitină- citrulinei E- ornitin-carbomoil-transferază

95 În citozol: Condensarea citrulinei cu Asp

96

97 E- Arginaza: Activată- Co, Mn Inhibată- ornitină şi Lyz

98 ArgininoSuccinat Sintetaza Arginaza Arginino Succinat Liaza Ornitin Carbamoil Transferaza Arginina ArgininoSuccinat Citrulin Ornitin Aspartat Ureea ATP

99 Stoichiometria procesului CO2+NH3+3ATP+Asp+2H2O Urea+2ADP+2Pi+AMP+PPi+fumarat CO2+NH3+3ATP+Asp+2H2O Urea+2ADP+2Pi+AMP+PPi+fumarat Pentru sinteza ureei sunt necesare 4 legături macroergice fosfat Pentru sinteza ureei sunt necesare 4 legături macroergice fosfat Ureea este netoxică – se elimină prin urină (15-30g/24 ore)- variază proporţional cu cantitatea de proteine îngerate Ureea este netoxică – se elimină prin urină (15-30g/24 ore)- variază proporţional cu cantitatea de proteine îngerate

100 Relaţia ciclul ornitinic- ciclul Krebs Ciclul ornitinic e dependent energetic şi metabolic de ciclul Krebs: Ciclul ornitinic e dependent energetic şi metabolic de ciclul Krebs: 1. Energetic – sinteza ATP în ciclul Krebs şi consumul lui în ciclul ornitinic 2. Metabolic – fumarat (se include în ciclul Krebs) ----OA OA---prin transaminare --- Asp Asp---ureogeneză

101

102 Urea Cycle Enzymes in mitochond ria: 1. Ornithine Trans- Trans- carbamylas e carbamylas e Enzymes in cytosol: 2. Arginino- Succinate Succinate Synthase Synthase 3. Arginino- succinase succinase 4. Arginase.

103

104 METABOLISMUL INTERMEDIAR AL UNOR AMINOACIZI

105 OBIECTIVELE 1.Metabolismul fenilalaninei, tirozinei şi triptofanului. Rolul acestor aminoacizi în sinteza altor compuşi. 2.Metionina. S-Adenozilmetionina. Rolul acestui aminoacid în organism. Sinteza creatinei. 3.Acidul tetrahidrofolic. Rolul lui în sinteza serinei, metioninei, glicinei, timinei. 4.Metabolismul glicinei, serinei şi cisteinei. 5.Metabolismul aminoacizilor dicarboxilici. 6.Glutamina şi rolul ei în organism; glutaminaza rinichilor. 7.Patologia metabolismului proteic. Tulburările congenitale ale metabolismului aminoacizilor.

106 Soarta scheletului de carbon

107 Utilizarea scheletului de carbon al AA Scheletul de carbon al celor 20AA se modifică în: piruvat, acetil CoA; acetoacetil CoA; OA, alfa- cetoglutarat; succinil CoA; fumarat. Scheletul de carbon al celor 20AA se modifică în: piruvat, acetil CoA; acetoacetil CoA; OA, alfa- cetoglutarat; succinil CoA; fumarat. AA glucoformatori: servesc pentru sinteza Gl AA glucoformatori: servesc pentru sinteza Gl AA cetoformatori: servesc pentru sinteza de lipide şi corpi cetonici. Leu – exclusiv cetogen AA cetoformatori: servesc pentru sinteza de lipide şi corpi cetonici. Leu – exclusiv cetogen AA gluco şi cetoformatori: Phe, Tyr, Trp, Ile, Lys AA gluco şi cetoformatori: Phe, Tyr, Trp, Ile, Lys

108 Soarta scheletului de carbon

109 Metabolismul Phe (Fen) şi Tyr A. Sinteza 1. Fen – AA esenţial 2. Tyr – AA neesenţial - se sintetizează din Fen sintetizează din Fen

110

111 Lipsa fenilalaninhidroxilazei – fenilcetonurie – acumularea Phe- fenilpiruvat- fenillactat sau fenilacetat (eliminaţi prin urină). În ficat fenilacetat + Gln- fenilacetilGln (urina) Lipsa fenilalaninhidroxilazei – fenilcetonurie – acumularea Phe- fenilpiruvat- fenillactat sau fenilacetat (eliminaţi prin urină). În ficat fenilacetat + Gln- fenilacetilGln (urina) Fenilpiruvatul - substanţă toxică în special pentru SNC Fenilpiruvatul - substanţă toxică în special pentru SNC Retard mental Retard mental Demielinizări ireversibile Demielinizări ireversibile Diminuată sinteza DOPA- melaninei; serotoninei. Diminuată sinteza DOPA- melaninei; serotoninei. Dietă strictă (până la 6 ani) Dietă strictă (până la 6 ani)

112 B. Catabolismul Fen şi Tyr Pînă la fumarat şi acetoacetat Pînă la fumarat şi acetoacetat

113

114

115 Alcaptonuria - lipsa homogentizinatoxidazei: acumularea a.homogentizinic în ţesuturi şi eliminarea lui cu urina (urina se colorează în albastru sau negru). Colorarea ţesuturilor (conjunctiv:cartilagiile nasului, urechile se întunecă). Alcaptonuria - lipsa homogentizinatoxidazei: acumularea a.homogentizinic în ţesuturi şi eliminarea lui cu urina (urina se colorează în albastru sau negru). Colorarea ţesuturilor (conjunctiv:cartilagiile nasului, urechile se întunecă). Tirozinemia de tip I- lipsa de fumarilacetoacetaza, maleilacetoacetaza: vomă, diaree, deficienţa de creştere (acută- exitus 6-8 luni, cronică – moartea la 10 ani) Tirozinemia de tip I- lipsa de fumarilacetoacetaza, maleilacetoacetaza: vomă, diaree, deficienţa de creştere (acută- exitus 6-8 luni, cronică – moartea la 10 ani) Tirozinemia de tip II – Tirozinemia de tip II – lipsa Tyr transaminazei ficatului – mărirea c%Tyr, afecţiuni a pielii şi ochiului, retard mintal moderat, dereglarea coordonării mişcărilor lipsa Tyr transaminazei ficatului – mărirea c%Tyr, afecţiuni a pielii şi ochiului, retard mintal moderat, dereglarea coordonării mişcărilor Tirozinemia neonatală- deficit de hidroxifenilpiruvathidroxilaza- Tirozinemia neonatală- deficit de hidroxifenilpiruvathidroxilaza- mărirea c% de Fen şi Tyr în sânge; în urină: Tyr, tiramina, hidroxifenilacetat. mărirea c% de Fen şi Tyr în sânge; în urină: Tyr, tiramina, hidroxifenilacetat.

116 C. Reacţiile metabolice Din Phe şi Tyr se sintetizează: Din Phe şi Tyr se sintetizează: 1. dopamină 2. Adrenalina, noradrenalina (hormonii medulosuprarenali); 3. Iodtironinele (triiodtironina, tiroxina)- hormonii tiroidei; 4. Melanina (pigmentul organismului); 5. biosinteza proteinelor, enzimelor, unor hormoni, peptidelor biologic active etc.

117 Sinteza catecolaminelor

118

119

120 2. Sinteza melaninei

121

122 Albinismul apare în rezultatul deficienţei echipamentului enzimatic participant la biosinteza melaninei. Bolnavul este lipsit de pigment: apare în rezultatul deficienţei echipamentului enzimatic participant la biosinteza melaninei. Bolnavul este lipsit de pigment: alb absolut (pielea şi părul se decolorează) alb absolut (pielea şi părul se decolorează) dezvoltaţi mintal normal. dezvoltaţi mintal normal. Sunt afectaţi de razele solare directe (pielea se afectează, apare hiperemie, ulceraţii etc.) Sunt afectaţi de razele solare directe (pielea se afectează, apare hiperemie, ulceraţii etc.)

123 Metabolismul Trh A.Trh – AA esenţial, glucogen şi cetogen A.Trh – AA esenţial, glucogen şi cetogen B. Catabolismul Trh: acetoacetil CoAAcetil CoA B. Catabolismul Trh: acetoacetil CoAAcetil CoA în timpul catabolizării produce: în timpul catabolizării produce: a. Ala - piruvat b. NAD şi NADP (din hidroxiantranilat)

124

125 Maladia Hartnup Insuficienţa E implicate în catabolismul Trh (tiptofan pirolaza) Insuficienţa E implicate în catabolismul Trh (tiptofan pirolaza) Uriticărie a pielii Uriticărie a pielii Retard mintal, ataxie cerebrală Retard mintal, ataxie cerebrală Mătirea c% de Trh şi indolacetic în urină Mătirea c% de Trh şi indolacetic în urină În colon: sub influienţa microflorei bacteriene Trh---- indolilacetic În colon: sub influienţa microflorei bacteriene Trh---- indolilacetic

126 C. Reacţiile metabolice: 1. sinteza serotoninei 2. sinteza triptaminei 3. sinteza Ala 4. Sinteza NAD

127 Metionina. S-Adenozilmetionina A. Met – AA esenţial, glucogen A. Met – AA esenţial, glucogen S-adenozil metionina - donor de gruparea CH 3 S-adenozil metionina - donor de gruparea CH 3

128 B. Catabolismul Met – succinil CoA: a. Met---S-adenozilMet---S-adenozil- homocistein--homocistein+adenozin

129 b. Homocisteina+Se r---cistationina c. Cistationina--- NH3, Cis, cetobutirat d. Cetobutiratul--- propionil CoA---- metilmalonil CoA- --succinil CoA

130

131 C. Reacţiile metabolice S-adenozil-Met participă la sinteza: S-adenozil-Met participă la sinteza: a. Fosfatidilcolinei b. Adrenalinei c. Creatinei d. La metilarea BA purinice şi pirimidinice: N1-metiladenozin, metilguanozin (N2,N7)

132

133 Creatinfosfatul – singurul compus cu legături macroergice pe care organismul îl poate depozita în muşchi. Creatinfosfatul – singurul compus cu legături macroergice pe care organismul îl poate depozita în muşchi. La un efort fizic se eliberează ATP mai rapid decît formarea lui pe seama glicolizei sau a LR La un efort fizic se eliberează ATP mai rapid decît formarea lui pe seama glicolizei sau a LR Creatinina se elimină cu urina Creatinina se elimină cu urina

134 Acidul tetrahidrofolic - THF Derivat al AF Derivat al AF AF+NADPH+H------dihidrofolat +NADP AF+NADPH+H------dihidrofolat +NADP DHF +NADPH+H-----THF +NADP DHF +NADPH+H-----THF +NADP

135 Rolul de transportator al unor fragmente cu un atom de carbon: de transportator al unor fragmente cu un atom de carbon: -metil (-CH3), -metil (-CH3), -metilen (CH2-), -metilen (CH2-), -metenil (-CH=), -metenil (-CH=), -formil (- CH=O) -formil (- CH=O) -oximetil (-CH2-OH) -oximetil (-CH2-OH) -formil amino (-CH=NH) -formil amino (-CH=NH) THF participă ca coenzimă în reacţiile de biosinteză a serinei, glicinei, metioninei, timinei. THF participă ca coenzimă în reacţiile de biosinteză a serinei, glicinei, metioninei, timinei.

136 La sinteza Gli (Ser)

137

138 Metabolismul glicinei, serinei şi cisteinei Gli, Ser, Cis – AA neesenţiali, glucogeni Gli, Ser, Cis – AA neesenţiali, glucogeni A. Sinteza Gli: A. Sinteza Gli: a. Tre b. Ser c. CO2+NH3+N5-N10-metilenTHF d. din etanolamina

139 A. Sinteza Ser: a. din Gli b. din 3-fosfoglicerat c. din fosfatidilserina

140 Formation of Serine Glucose Glycolysis 3-Phospho- glycerate 3-Phospho- hydroxypyruvate 3-Phosphoserine Serine (Ser) Pyruvate Dehydrogenase NAD + NADH + H + Glutamate -Ketoglutarate Transaminase Phosphatase 3 Steps Inhibits

141 Sinteza Cis: a. din Ser +homocisteină b. din cistină

142 B. Catabolismul Gli: Gli: 1. Gli ---Ser----Piruvat 2. Gli---a glioxilic (+NH3)----CO2+acid formic (captat de FH4) 3. Gli---CO2+NH3+N5-N10-metilenTHF Ser:- piruvat: Ser:- piruvat: a. Serindehidratazei b. Prin transaminare cu piruvatul –hidroxipiruvat 2fosfoglicerat---fosfoenolpiruvat---piruvat Cis:- piruvat +sulfit (sulfat) Cis:- piruvat +sulfit (sulfat)

143

144 Reacţiile metabolice a Gli Gli participă la sinteza: Gli participă la sinteza: 1. Serinei 2. Creatinei 3. Hemului 4. Glutationului 5. AB conjugaţi 6. Acidului hipuric 7. purinelor Gli intră în componenţa colagenului Gli intră în componenţa colagenului Gli---–glicinamida ( intră în componenţa oxitocinei, vasopresinei) Gli---–glicinamida ( intră în componenţa oxitocinei, vasopresinei)

145

146 Reacţiile metabolice a Ser Ser participă la sinteza: Ser participă la sinteza: 1. Cis 2. Gli 3. Sfingolipidelor (SM) 4. Etanolaminei (la sinteza cholinei) 5. Fosfatidilserinei 6. Fosfatidiletanolaminei

147 Reacţiile metabolice ale Cis Formarea legăturilor disulfidice din proteine, E, Co Formarea legăturilor disulfidice din proteine, E, Co La sinteza: La sinteza: 1. glutationului 2. taurinei (AB) 3. fosfopanteteinei (grupare prostetică a PPA şi grupă funcţională a HSCoA)

148 AA dicarboxilici Asp şi Glu – AA neesenţiali, glucoformatori Asp şi Glu – AA neesenţiali, glucoformatori Sinteza: Sinteza: 1. prin reacţii de transaminare 2. Din alfa cetoglutarat (Glu) Catabolismul: Catabolismul: Asp - OA Asp - OA Glu – alfa - cetoglutarat Glu – alfa - cetoglutarat

149

150 Reacţiile metabolice Glu participă la sinteza: Glu participă la sinteza: 1. Gln 2. Pro 3. Arg 4. γ aminobutiratului 5. γ carboxiglutamatului 6. Glutationului 7. Este implicat în reacţiile de DO; transaminare

151 Reacţiile metabolice Asp participă la sinteza: Asp participă la sinteza: 1. Asn 2. Ureei 3. BA purinice şi pirimidinice

152

153

154 METABOLISMUL NUCLEOPROTEINELOR

155 OBIECTIVELE Digestia şi absorbţia acizilor nucleici. Digestia şi absorbţia acizilor nucleici. Biosinteza nucleotidelor purinice, reglarea. Biosinteza nucleotidelor purinice, reglarea. Biosinteza nucleotidelor pirimidinice, reglarea. Biosinteza nucleotidelor pirimidinice, reglarea. Degradarea nucleotidelor purinice şi pirimidinice în ţesuturi. Guta. Degradarea nucleotidelor purinice şi pirimidinice în ţesuturi. Guta.

156 Digestia şi absorbţia NP NP alimentare se supun în TGI următoarelor modificări: NP alimentare se supun în TGI următoarelor modificări: 1. în stomac - denaturarea NP - separarea componentei nucleinice de proteină. (P – se digeră după mecanismul clasic) 2. În intestin – sub acţiunea endonucleazelor (dribonucleazelor sau ribonucleazelor, E pancreatice) – se scindează polinucleotidele pînă la oligonucleotide 3. Sub acţiunea fosfodiesterazelor (pancreatice) – se eliberează 5-3 nucleotide, iar a nucleotidazelor (intestinale) are loc scindarea până la nucleozide şi P 4. Nucleozidele sub acţiunea nucleozidazelor sunt scindate până la BA (purinice sau pirimidinice) şi pentoză (R sau dR)

157 Absorbţia R sau dR şi P – se absorb prin difuzie R sau dR şi P – se absorb prin difuzie BA purinice în celulele mucoasei intestinale sunt transformate în acid uric, eliminat apoi din circulaţie prin urină BA purinice în celulele mucoasei intestinale sunt transformate în acid uric, eliminat apoi din circulaţie prin urină BA pirimidinice – se transportă cu ajutorul transportatorilor membranari BA pirimidinice – se transportă cu ajutorul transportatorilor membranari O parte din produşii de digestie a NP – se absorb sub formă de nucleozide O parte din produşii de digestie a NP – se absorb sub formă de nucleozide

158 BA purinice şi pirimidinice alimentare nu sunt utilizate la sinteza AN tisulari BA purinice şi pirimidinice alimentare nu sunt utilizate la sinteza AN tisulari Fondul nucleotidelor în organism se realizează prin: Fondul nucleotidelor în organism se realizează prin: 1. Sinteza de novo 2. Conversia parţială a ribonucleotidelor în dribonucleotide 3. Interconversia nucleotidelor 4. Reutilizarea bazelor purinice

159 Biosinteza de novo a nucleotidelor purinice 1. Sinteza IMP 1. Sinteza IMP Are loc în citozol Are loc în citozol Succesiune de 10 reacţii (Gli, Asp, Gln, CO2, FH4) Succesiune de 10 reacţii (Gli, Asp, Gln, CO2, FH4) Necesită Mg, K, ATP. Se consumă 6 legături ~P (proces exergonic) Necesită Mg, K, ATP. Se consumă 6 legături ~P (proces exergonic) ireversibil ireversibil Predomină în ficat Predomină în ficat

160

161 2. Formarea 5-fosforibozil- aminei

162 Reglarea La nivelul PRPP sintetazei: La nivelul PRPP sintetazei: A: Pi A: Pi I: AMP, GMP, ATP,GTP,NAD, FAD, CoA I: AMP, GMP, ATP,GTP,NAD, FAD, CoA Gln amidotransferaza: Gln amidotransferaza: A: Gln, PRPP A: Gln, PRPP I: AMP,GMP,IMP, azaserina, acivicina I: AMP,GMP,IMP, azaserina, acivicina (anologii structurali ai Gln) (anologii structurali ai Gln)

163 Riboza-5-P 5-fosfo- -ribozilamină Glu PRPP amidotransferasa Gln inozin monofosfat (IMP) AA: Gli + Gln + Asp Cofactori: N 10 -formil THF N5N10-metenil THF Glucoza-6-P Ciclul pentozofosfat PRPP sintetaza ATPAMP 5-fosforibozil 1 pirofosfat (PRPP) Sinteza inozin monofosfatului (IMP) Se consumă 6 leg P, Proces ireversibil

164 Precursorii nucleului purinic

165

166 Sursa de atomi pentru IMP

167

168

169

170

171

172 Biosinteza nucleotidelor cu legături fosfat macroergice

173 Reglarea la nivelul AMP şi GMP Inhibiţie feed-back de produşi finali: Inhibiţie feed-back de produşi finali: AMP-inhibă Adenilosuccinat sintetaza AMP-inhibă Adenilosuccinat sintetaza GMP- inhibă IMP DH GMP- inhibă IMP DH Utilizarea încrucişată ca substrate Utilizarea încrucişată ca substrate ATP stimulează sinteza GMP ATP stimulează sinteza GMP GTP - stimulează sinteza AMP GTP - stimulează sinteza AMP

174 inhibiţia alosterică PRPP sintetaza PRPP amido- transferaza IMP GMPAMP GDP ADP Înhibiţia alosterică a sintezei purinelor; ATP stimulează sinteza GMP; GTP stimulează sinteza AMP.

175 Interconversiunile şi reutilizarea purinelor La hidroliza AN, nucleozidelor se formează BA purinice libere La hidroliza AN, nucleozidelor se formează BA purinice libere 1. Nucleotidele +H2O nucleozid +Pi 1. Nucleotidele +H2O nucleozid +Pi Pe acestă cale se formează inozina şi guanozina: Pe acestă cale se formează inozina şi guanozina: IMP+H2O inozina +Pi IMP+H2O inozina +Pi GMP+H2O guanozina +Pi GMP+H2O guanozina +Pi AMP+H2O adenozina +Pi AMP+H2O adenozina +Pi Ultima reacţie este neînsemnată – adenozina se formează prin scindarea S- adenozil-homocisteinei Ultima reacţie este neînsemnată – adenozina se formează prin scindarea S- adenozil-homocisteinei

176 Nucleozidele sunt scindate la BA libere printr-o reacţie fosforolitică, sub acţiunea nucleozid fosforilazei: Nucleozidele sunt scindate la BA libere printr-o reacţie fosforolitică, sub acţiunea nucleozid fosforilazei: Nucleozid +Pi < purina+ R-1-P Nucleozid +Pi < purina+ R-1-P IMP (GMP) +Pi < hipoxantina (G) + R- 1-P IMP (GMP) +Pi < hipoxantina (G) + R- 1-P Adenina prin acestă cale nu se eliberează din adenozină. Adenina prin acestă cale nu se eliberează din adenozină. 2. dezaminarea (AMP-dezaminaza sau GMP-dezaminaza) 2. dezaminarea (AMP-dezaminaza sau GMP-dezaminaza) AMP+H20 IMP+NH3 AMP+H20 IMP+NH3 GMP+H20 xantină +NH3 GMP+H20 xantină +NH3

177 Aceste împreună cu BA sintetizate de novo alcătuiesc fondul metabolic comun accesibil tuturor celulelor Aceste împreună cu BA sintetizate de novo alcătuiesc fondul metabolic comun accesibil tuturor celulelor

178 Reutilizarea bazelor purinice Purinele libere se reutilizează în nucleotide şi sunt utilizate din nou la sinteza AN. Purinele libere se reutilizează în nucleotide şi sunt utilizate din nou la sinteza AN. Se cunosc 2 căi de reîncorporare a bazelor purinice în nucleozide (sau nucleotide) Se cunosc 2 căi de reîncorporare a bazelor purinice în nucleozide (sau nucleotide) I. Condensarea BA cu PRPP I. Condensarea BA cu PRPP 1. Adenina + PRPP ---AMP +PP E – adenilofosforiboziltransferaza E – adenilofosforiboziltransferaza 2. Guanina +PRPP –GMP +PP 2. Guanina +PRPP –GMP +PP 3. Hipoxantina +PRPP – --- IMP +PP 3. Hipoxantina +PRPP – --- IMP +PP E – hipoxantin guanilatfosforiboziltransferaza Sinteza din produse finite este mai economă pentru celule decît sinteza de novo. Sinteza din produse finite este mai economă pentru celule decît sinteza de novo.

179

180 II cale: Încorporarea purinei în nucleotid în două etape (minoră): 2a.ribozo-1-fosfat + purină < nucleozid+H3PO4 2a.ribozo-1-fosfat + purină < nucleozid+H3PO4E-nucleozidfosforilaza 2b. nucleozid + ATP nucleotid +ADP 2b. nucleozid + ATP nucleotid +ADP E- nucleozidkinaza

181 Biosinteza dezoxiribonucleotidelor Reducerea de ribozil (în poziţia 2) din nucleozid difosfaţi în 2- dezoxiribozil Reducerea de ribozil (în poziţia 2) din nucleozid difosfaţi în 2- dezoxiribozil 1. Echivalenţii reducători de pe NADPH+H sunt transferaţi pe o proteină mică – tioredoxina, 1. Echivalenţii reducători de pe NADPH+H sunt transferaţi pe o proteină mică – tioredoxina, 2. sub acţiunea tioredoxin reductazei – tioredoxina se reduce. 2. sub acţiunea tioredoxin reductazei – tioredoxina se reduce. 3. sub acţiunea ribonucleozid reductazei se reduce restul ribozil la dezoxiribozil 3. sub acţiunea ribonucleozid reductazei se reduce restul ribozil la dezoxiribozil

182

183

184 Catabolismul purinelor

185

186 Acidul uric Acidul uric se formează din: Acidul uric se formează din: Nucleotide exogene (intestin) Nucleotide exogene (intestin) Din AMP şi GMP rezultate din degradarea AN tisulari Din AMP şi GMP rezultate din degradarea AN tisulari Din GMP şi AMP sintetizaţi de novo Din GMP şi AMP sintetizaţi de novo Acidul uric – compus greu solubil în H2O. În plasmă şi lichidele intersteţiale se găseşte ca sare monosodică- monourat de sodiu, fiind ceva mai solubil. Acidul uric – compus greu solubil în H2O. În plasmă şi lichidele intersteţiale se găseşte ca sare monosodică- monourat de sodiu, fiind ceva mai solubil. Este un AO puternic Este un AO puternic Excreţia de acid uric în 24 ore este de mg. Excreţia de acid uric în 24 ore este de mg.

187 Guta Se caracterizează prin hiperuricemie. Se caracterizează prin hiperuricemie. Deosebim: Deosebim: Primară – rezultat al erorilor înăscute a metabolismului Primară – rezultat al erorilor înăscute a metabolismului Secundară – cauzată de alte maladii (cancer, insuficienţă renală cronică, traumatisme, chimioterapii, infecţii cronice, acidoza metabolică) Secundară – cauzată de alte maladii (cancer, insuficienţă renală cronică, traumatisme, chimioterapii, infecţii cronice, acidoza metabolică)

188 Guta Dureri artritice episodice, cronice – reacţia inflamatorie declanşată de cristalele de urat fagocitate de leucocite Dureri artritice episodice, cronice – reacţia inflamatorie declanşată de cristalele de urat fagocitate de leucocite Nefrolitiază – favorizată formarea calculilor de urat (în urinele mai acide şi de acid uric) Nefrolitiază – favorizată formarea calculilor de urat (în urinele mai acide şi de acid uric) Depozite de acid uric în ţesuturi moi (tofi gutoşi) – creşterea c% uratului în sânge, depăşirea pragului de solubilitate, determină precipitarea uratului monosodic în jurul articulaţiilor de la extremităţi Depozite de acid uric în ţesuturi moi (tofi gutoşi) – creşterea c% uratului în sânge, depăşirea pragului de solubilitate, determină precipitarea uratului monosodic în jurul articulaţiilor de la extremităţi

189 Guta

190 Guta. Etiopatogeneza. Factorul decesiv al hiperuricemiei – este creşterea c% de PRPP, rezultatul unei sinteze crescute sau încetinirii ritmului de utilizare. Factorul decesiv al hiperuricemiei – este creşterea c% de PRPP, rezultatul unei sinteze crescute sau încetinirii ritmului de utilizare. Deficitele enzimatice ce măresc nivelul de PRPP (acid uric) pot fi: Deficitele enzimatice ce măresc nivelul de PRPP (acid uric) pot fi: PRPP-sintetaza – activitate catalitică crescută (sensibilitate redusă la I) PRPP-sintetaza – activitate catalitică crescută (sensibilitate redusă la I) Deficienţa de hipoxantin-guanin- fosforibozil transferazei (HGPRT) -reutilizarea guaninei şi hipoxantinei – la sinteza de IMP şi GMP Deficienţa de hipoxantin-guanin- fosforibozil transferazei (HGPRT) -reutilizarea guaninei şi hipoxantinei – la sinteza de IMP şi GMP Deficit de Gl-6 fosfotază (Gl 6 P nu ia calea gluconeogenezei dar a ciclului pentozofosfat – creşte c% de R-5P – creşte C% şi de PRPP. Deficit de Gl-6 fosfotază (Gl 6 P nu ia calea gluconeogenezei dar a ciclului pentozofosfat – creşte c% de R-5P – creşte C% şi de PRPP.

191 Tratamentul gutei Administrare de alopurinol (analog structural al hipoxantinei) – inhibă xantinoxidaza şi împedică transformarea hipoxantinei în xantină şi în acid uric. Hipoxantina şi xantina (sunt mai solubile( nu se depun în ţesuturi şi sunt excretate ca produşi finali ai purinelor. Administrare de alopurinol (analog structural al hipoxantinei) – inhibă xantinoxidaza şi împedică transformarea hipoxantinei în xantină şi în acid uric. Hipoxantina şi xantina (sunt mai solubile( nu se depun în ţesuturi şi sunt excretate ca produşi finali ai purinelor.

192 Biosinteza a nucleotidelor pirimidinice Biosinteza de novo a nucleotidelor pirimidinice Precursorii nucleului pirimidinic: Precursorii nucleului pirimidinic:

193 Biosinteza a nucleotidelor pirimidinice Biosinteza de novo a nucleotidelor pirimidinice 1. Formarea carbomoil fosfatului (citozolică) 1. Formarea carbomoil fosfatului (citozolică)

194

195

196 Formarea de UTP şi de CTP 1. UMP +ATP UDP+ADP 1. UMP +ATP UDP+ADP 2. UDP +ATP UTP+ADP 2. UDP +ATP UTP+ADP CTP se formează din UTP sub acţiunea CTP- sintetazei: CTP se formează din UTP sub acţiunea CTP- sintetazei:

197 Sinteza CTP

198 Sinteza de d-TMP Se formează din dUMP Se formează din dUMP dUDPdUTPdUMP dTMP dCDPdCM PdUMP dTMP

199

200 dUMPdTMP NADPH + H + NADP + SERINE GLYCINE INHIBITORS OF N 5,N 10 METHYLENETETRAHYDROFOLATE REGENERATION DHF N 5,N 10 – METHYLENE-THF THF dihydrofolate reductase serine hydroxymethyl transferase thymidylate synthase METHOTREXATE AMINOPTERIN TRIMETHOPRIM FdUMP X X

201 Reglarea metabolismului pirimidinic dATP – inhibă reducerea sa şi stimulează reducerea dUDP şi dCTP dATP – inhibă reducerea sa şi stimulează reducerea dUDP şi dCTP TTP – inhibă reducerea pirimidinelor şi stimulează reducerea purinelor. TTP – inhibă reducerea pirimidinelor şi stimulează reducerea purinelor.

202 Reutilizarea nucleotidelor pirimidinice BA pirimidinice nu sunt reutilizate ci degradate (beta-Ala, beta- aminoizobutiric +CO2 +NH3) BA pirimidinice nu sunt reutilizate ci degradate (beta-Ala, beta- aminoizobutiric +CO2 +NH3)

203 Catabolismul pirimidinelor

204

205

206 METABOLISMUL CROMOPROTEINELOR

207 Obiectivele Structura chimică şi rolul biologic al cromoproteinelor. Structura chimică şi rolul biologic al cromoproteinelor. Digestia şi absorbţia cromoproteinelor. Digestia şi absorbţia cromoproteinelor. Biosinteza hemului. Reglarea procesului. Biosinteza hemului. Reglarea procesului. Catabolismul hemoglobinei în ţesuturi. Legătura dintre pigmenţii sanguini, biliari, urinari şi a maselor fecale. Importanţa determinării lor în diagnosticul şi diferenţierea icterelor. Catabolismul hemoglobinei în ţesuturi. Legătura dintre pigmenţii sanguini, biliari, urinari şi a maselor fecale. Importanţa determinării lor în diagnosticul şi diferenţierea icterelor. Metabolismul fierului în organism. Metabolismul fierului în organism.

208 Structura chimică şi rolul biologic al CP proteine conjugate: proteine conjugate: partea proteică+ partea neproteică: pigment (substanţă colorată). Reprezentanţii: Reprezentanţii: 1. clorofila, 2. hemoproteidele 3. Flavoproteidele

209 Rolul: 1. participă în fotosinteză, 2. respiraţia tisulară, reacţiile de oxido-reducere 3. transportul oxigenului şi CO2 4. senzaţiile de lumină şi culoare

210 Hemoproteidele substanţe complexe alcătuite din proteine + hem (heterocicluri tetrapirolice neproteice) şi ioni ai metalelor substanţe complexe alcătuite din proteine + hem (heterocicluri tetrapirolice neproteice) şi ioni ai metalelor Reprezentanţii principali: Reprezentanţii principali: hemoglobina hemoglobina mioglobina, mioglobina, citocromii, citocromii, catalaza catalaza peroxidaza peroxidaza

211

212 Structura hemului 4 inele pirolice +Fe +punţi metinice (α, β, γ, δ) 4 inele pirolice +Fe +punţi metinice (α, β, γ, δ) 4 radicali metil 4 radicali metil 2 vinil 2 vinil 2 resturi de a propionic 2 resturi de a propionic

213 Digestia hemoproteinelor în tractul digestiv sub influenţa E - se scindează în componenta proteică şi hem. în tractul digestiv sub influenţa E - se scindează în componenta proteică şi hem. Proteina simplă degradează până la AA după mecanismul clasic Proteina simplă degradează până la AA după mecanismul clasic Hemul - nu se supune transformărilor şi este eliminat cu masele fecale. Hemul - nu se supune transformărilor şi este eliminat cu masele fecale.

214 Succinil CoA + Glicina MITOCONDRIA CITOPLASMA Aminolevulinat dehidrataza Enzima conţine zinc 4 molecule combinate Uroporfirinogen IIICoproporfirinogen III -Aminolevulinat sintaza piridoxal fosfat dependentă -Aminolevulinat Porfobilinogen Coproporfirinogen III Protoporfirina IX Ferrohelataza HEM Fe 2+ -Aminolevulinat (două molecule) Biosinteza Hemului

215 Biosinteza hemului Substanţele iniţiale în sinteza hemului sunt Gli şi succinil-CoA, Substanţele iniţiale în sinteza hemului sunt Gli şi succinil-CoA, Localizare: în toate ţesuturile, dar cu intensitate mai mare în celulele sistemului eritroformator din măduvă, ficat şi splină. Localizare: în toate ţesuturile, dar cu intensitate mai mare în celulele sistemului eritroformator din măduvă, ficat şi splină. Etapele: Etapele: 1. sinteza acidului aminolevulinic 2. Formarea porfobilinogenului 3. Formarea protoporfirinei IX 4. Unirea protoporfirinei IX cu Fe2+

216 E- aminolevulinatsintaza (mitocondrială)

217 ALS este o enzimă: ALS este o enzimă: mitocondrială mitocondrială piridoxal fosfat şi Mg++ dependentă piridoxal fosfat şi Mg++ dependentă masa moleculară de D. masa moleculară de D. Reglarea -ALA sintazei (alosterică): este inhibată de hem se reglează prin inducţie-represie (sinteza este indusă prin scăderea c% hemului; iar represia – invers) Acţiune inductoare o au: barbituricele, insecticidele, sulfamidele, h. estrogeni Acţiune represoare: glucoza Hipoxia – măreşte activitatea E în ţesuturile eritropoietice, fără efect în ficat

218

219 Aminolevulinat dehidrataza 1. este o E citoplasmatică, 2. are ca cofactor ionul de Zn şi PALP. 3. Este inhibată alosteric de hem şi hemoproteine. 4. Activitatea sa este diminuată în saturnism (intoxicaţie cu Plumb) şi în alcoolism (acut sau cronic).

220 Porphyrin from δ-aminolevulinate/heme (ferrochelatase)

221

222 Patru molecule de porfobilinogenă se condensează cu formare de uroporfirinogen III este prezentă în citoplasma hepatocitelor. este prezentă în citoplasma hepatocitelor. E- porfobilinogendezaminaza+uroporfirinogencosint aza E- porfobilinogendezaminaza+uroporfirinogencosint aza este termolabilă (se denaturează la 60°C). este termolabilă (se denaturează la 60°C).

223 Decarboxilarea uroporfirinogenului III Uroporfirinogen decarboxilaza - este o E citoplasmatică (4 radicali de acid acetic – metil). Uroporfirinogen decarboxilaza - este o E citoplasmatică (4 radicali de acid acetic – metil).

224 Oxidarea Coproporfirinogenului III Coproporfirinogen oxidaza: - E mitocondrială (decarboxilează şi dehidrogenează oxidativ) Coproporfirinogen oxidaza: - E mitocondrială (decarboxilează şi dehidrogenează oxidativ) ce transformă doi radicali propionil în vinil. ce transformă doi radicali propionil în vinil.

225 Oxidarea protoporfirinogenului Protoporfirinogen oxidaza catalizează formarea legăturilor duble în inelul porfirin Protoporfirinogen oxidaza catalizează formarea legăturilor duble în inelul porfirin

226 Adiţionarea Fe Ferochelataza fixează atomul de Fer cu formare de hem. Ferochelataza fixează atomul de Fer cu formare de hem. Există mai multe izoenzime a ferochelatazei în mitocondrii sau în citoplazmă care conduc la sinteza de hemoglobină, citochromi. Există mai multe izoenzime a ferochelatazei în mitocondrii sau în citoplazmă care conduc la sinteza de hemoglobină, citochromi.

227 Porfiriile boli metabolice produse de defectele enzimatice în procesul de biosinteză a hemului boli metabolice produse de defectele enzimatice în procesul de biosinteză a hemului Se caracterizează prin supraproducţia, acumularea şi eliminarea precursorilor de hem Se caracterizează prin supraproducţia, acumularea şi eliminarea precursorilor de hem

228 Clasificarea porfiriilor 1. primare – cauzate de defecte enzimatice ereditare 2. Secundare – sunt consecutive altor afecţiuni ( diabet, intoxicaţie) Porfiriile primare după localizare pot fi: Porfiriile primare după localizare pot fi: - eritropoietice - eritropoietice - hepatice - hepatice - mixte - mixte

229 Porfiriile eritropoietice 1. Porfiria eritropoietică congenitală (Gunther) 2. Protoporfiria

230 Porfiriile hepatice 1. Porfiria acută intermitentă 2. Porfiria variegata 3. Coproporfiria ereditară 4. Porfiria cutanea tarda

231 PORFIRIILE GLICINa + SuccinilCoA -aminolevulinat(ALA) Porfobilinogen(PBG) hidroximetilbilan uroporfirinogen III coproporfirinogen III Protoporfirinogen IX protoporfrin IX Hem ALA sintaza ALA dehidrataza PBG dezaminaza Uroporfirinogen III cosintaza Uroporfirinogen decarboxilaza Coproporfirinogen oxidaza Protoporfirinogen oxidaza Ferrohelataza Porfiria deficienţei ALA-dehidratazei Porfiria Acută intermitentă Porfiria eritropoietică congenitală Porfiria cutanea tarda coproporfiria erediatară porfiria Variegată protoporfiria eritropoietică Mitochondria 9q34 11q23 10q26 1q34 9 1q14 18q21.3 3p21/Xp11.21 Agent Orange

232 Porfiria eritropoietică congenitală - afecţiune rară - afecţiune rară - autosomal recesivă - autosomal recesivă Cauza: sinteza defectuoasă a uroporfirinogen III cosintetazei Cauza: sinteza defectuoasă a uroporfirinogen III cosintetazei Supraproducerea de uroporfirinogen I şi coproporfirinogen I (elimină prin urină şi masele fecale) – urina e de culoare roşie Supraproducerea de uroporfirinogen I şi coproporfirinogen I (elimină prin urină şi masele fecale) – urina e de culoare roşie Eritrocitele se distrug prematur Eritrocitele se distrug prematur Clinic: Clinic: 1. Hepatomegalie 2. Fotosensibilitate mare cu producerea de eriteme şi vezicule ce lasă cicatrice 3. Dinţii roşii 4. Anemie hemolitică 5. Setea de sânge

233 Protoporfiria este determinată de deficienţa sintezei ferochelatazei este determinată de deficienţa sintezei ferochelatazei Eritrocitele, plasma şi masele fecale conţin în cantităţi mari protoporfirina IX Eritrocitele, plasma şi masele fecale conţin în cantităţi mari protoporfirina IX Reticulocitele şi pielea prezintă fluorescenţă roşie Reticulocitele şi pielea prezintă fluorescenţă roşie Ciroză Ciroză urticărie urticărie

234 Porfiria acută intermitentă Activitatea scăzută a uroporfirinogensintetazei Activitatea scăzută a uroporfirinogensintetazei Creştereas c% de aminolevulinat şi porfobilinogen (se elimină cu urina, ei sunt incolori, dar în contact cu aerul şi lumina se polimerizează – închid culoarea urinei) Creştereas c% de aminolevulinat şi porfobilinogen (se elimină cu urina, ei sunt incolori, dar în contact cu aerul şi lumina se polimerizează – închid culoarea urinei) Simptome: Simptome: Dureri abdominale Dureri abdominale Paralizii periferice Paralizii periferice Tulburări ale SNC Tulburări ale SNC

235 Porfiria cutanea tarda Cea mai frecventă Cea mai frecventă E cauzată de deficitul uroporfirinogen decarboxilaza E cauzată de deficitul uroporfirinogen decarboxilaza se măreşte c% uroporfirinogen I şi III se măreşte c% uroporfirinogen I şi III Manifestările clinice: Manifestările clinice: Fotosensibilitatea cutanată (eriteme, vezicule, cicatrice Fotosensibilitatea cutanată (eriteme, vezicule, cicatrice Tulburări abdominale Tulburări abdominale Tulburări neurologice Tulburări neurologice Fluorescenţa ficatului Fluorescenţa ficatului

236 Coproporfiria ereditară Defect enzimatic în sinteza coproporfirinogenoxidaza (mitocondrială) Defect enzimatic în sinteza coproporfirinogenoxidaza (mitocondrială) eliminarea renală şi prin masele fecale a unor cantităţi excesive de coproporfirinogen III (în contact cu aerul se oxidează la coproporfirină III, care este colorată în roşu) eliminarea renală şi prin masele fecale a unor cantităţi excesive de coproporfirinogen III (în contact cu aerul se oxidează la coproporfirină III, care este colorată în roşu) Clinic: simptomele porfiriei acute intermitente + fotosensibilitatea cutanată Clinic: simptomele porfiriei acute intermitente + fotosensibilitatea cutanată

237 Porfiria variegata Micşorarea sintezei protoporfirinogen oxidazei + ferochelatazei Micşorarea sintezei protoporfirinogen oxidazei + ferochelatazei Mărirea c% de protoporfirină, coproporfirină, uroporfirină Mărirea c% de protoporfirină, coproporfirină, uroporfirină La debutul bolii – se măreşte aminolevulinatul şi porfobilinogenul în urină La debutul bolii – se măreşte aminolevulinatul şi porfobilinogenul în urină Apare o porfirină atipică- X – hidrofilă, ce are ataşat un rest peptidilic Apare o porfirină atipică- X – hidrofilă, ce are ataşat un rest peptidilic Simptomele clinice – ca la coproporfiria eriditară Simptomele clinice – ca la coproporfiria eriditară

238 Catabolismul Hb Zilnic se degradează 6 g Hb (300 mg de hem) Zilnic se degradează 6 g Hb (300 mg de hem) Durata vieţii eritrocitelor este de 120 zile Durata vieţii eritrocitelor este de 120 zile Ruperea membranelor celulelor îmbătrînite ale eritrocitelor – eliberarea Hb Ruperea membranelor celulelor îmbătrînite ale eritrocitelor – eliberarea Hb 1. Hb + haptoglobina – se formează complexul Hb-Haptoglobină, fagocitat de macrofagele sistemului RE (reticulului endotelial) în special al ficatului, splinei şi ganglionilor limfatici 1. Hb + haptoglobina – se formează complexul Hb-Haptoglobină, fagocitat de macrofagele sistemului RE (reticulului endotelial) în special al ficatului, splinei şi ganglionilor limfatici

239 în RE al ficatului, splinei şi ganglionilor limfatici 2.a. oxidarea microsomială a complexului sub acţiunea hemoxigenazei microsomiale - se obţine un intermediar – hidroxihemina (gr OH la C metinic şi fierul în stare oxidată (Fe3+). 2.a. oxidarea microsomială a complexului sub acţiunea hemoxigenazei microsomiale - se obţine un intermediar – hidroxihemina (gr OH la C metinic şi fierul în stare oxidată (Fe3+). 2b. scindarea punţii metinice sub acţiunea hemoxigenazei (monooxigenază solicitantă de O2 şi NADPH, se elimină CO – verdoglobina 2b. scindarea punţii metinice sub acţiunea hemoxigenazei (monooxigenază solicitantă de O2 şi NADPH, se elimină CO – verdoglobina

240 3. Verdoglobina – pierde Fe şi globina – se transformă în biliverdină. Globina este hidrolizată la AA, iar Fe se leagă de transferină (este reciclat sau depozitat în ficat) 3. Verdoglobina – pierde Fe şi globina – se transformă în biliverdină. Globina este hidrolizată la AA, iar Fe se leagă de transferină (este reciclat sau depozitat în ficat) Biliverdina – pigment biliar de culoare verde. Biliverdina – pigment biliar de culoare verde.

241 4. reducerea biliverdinei (NADPH+H) la nivelul punţii γ metinice /biliverdinredu ctazei/ - bilirubina (galben- portocalie) 4. reducerea biliverdinei (NADPH+H) la nivelul punţii γ metinice /biliverdinredu ctazei/ - bilirubina (galben- portocalie)

242 5. În sînge: bilirubina se leagă cu albumina şi este transportată la ficat 5. În sînge: bilirubina se leagă cu albumina şi este transportată la ficat Bilirubină liberă indirectă – 75% din toată cantitatea (2,5-10 mg/l; 8,7-17 µmol/L) Este toxică Nu trece prin filtrul renal Nu se elimină prin bilă Reacţie indirectă cu diazoreactivul

243

244 6. În ficat: sub acţiunea bilirubin- UDP-glucoronil-transferazei, bilirubina se conjugă cu a glucuronic activat (UDP glucuronat) – mono şi diglucuronid (hidrosolubili) 6. În ficat: sub acţiunea bilirubin- UDP-glucoronil-transferazei, bilirubina se conjugă cu a glucuronic activat (UDP glucuronat) – mono şi diglucuronid (hidrosolubili) Bilirubina conjugată, directă Bilirubina conjugată, directă Valoarea medie: 2,6 µM/L Valoarea medie: 2,6 µM/L Sub formă de glucuronid se excretă prin bilă – în intestinul subţire (o cantitate f mică reabsorbită – ficat), dar cea mai mare parte trece în intestinul gros Sub formă de glucuronid se excretă prin bilă – în intestinul subţire (o cantitate f mică reabsorbită – ficat), dar cea mai mare parte trece în intestinul gros

245 Eritrocit Ficat Bilirubin diglucuronat (solubil în apă) 2 UDP-glucuronat Cu bila spre intestin Stercobilin excreted in feces Urobilinogen formed by bacteria RINICH I Excreţia cu urina Urobilin CO Biliverdina IX Heme oxygenase O2O2 Bilirubina (insolubilă în apă) NADP + NADPH Biliverdin reductaza Heme Globin Hemoglobina Reabsorbţia in sînge Bilirubin (insolubilă în apă) Prin sînge spre ficat INTESTIN Catabolismul hemoglobinei

246 3 tipuri de icter Prehepatic – hemolitic Prehepatic – hemolitic Hepatic (hepatocelular) – parenhimatos Hepatic (hepatocelular) – parenhimatos Posthepatic – obstructiv Posthepatic – obstructiv

247 A. hemolitic Exces de hemoliză bilirubina neconjugată (în sînge) bilirubina conjugată (se elimină cu bila) B. Hepatic bilirubina neconjugată (în sînge) bilirubina conjugată (în sînge) C. Obstructiv bilirubina neconjugată (în sînge) bilirubina conjugată (în sînge) Tipuri de ictere