T11, Metabolisme proteic (II) (2013)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Bioquímica y Biología Molecular - 1º curso
Asignatura Bioquímica
Año del apunte 2013
Páginas 16
Fecha de subida 30/03/2015
Descargas 34
Subido por

Vista previa del texto

 Excreció del nitrogen i cicle de la urea Fetge: Transaminasa: L-alacetoacid Piruvat + L-glu Glu deshidrogenasa: glu + NAD+ --> -cetoglutarat + NADH + NH4+ Glutaminasa: Gln + H2O -----> Glu + NH4+ Transport de l’amoni al fetge: Cicle de la urea En els organismes ureotèlics, el amoníac dipositat en els mitocondris dels hepatòcits es converteix en urea mitjançant el cicle de la urea. La producció d’urea té lloc en el fetge i representa el destí de la major part del amoníac allí canalitzat. La urea passa al torrent sanguini i de allí als rinyons i s’excreta en la orina.
El cicle de la urea comença en el interior de les mitocòndries del fetge, si be, tres dels passos posteriors tenen lloc en el citosol; per tant, el cicle avarca dos compartiments cel·lulars.
La síntesi d'urea, que té lloc en els hepatòcits, comença amb la formació de carbamoïl fosfat en la matriu mitocondrial. Els substrats d'aquesta reacció que catalitza la carbamoïl fosfat sintetasa l, són NH4+ i HCO3-.
Com en la síntesi de carbamoïl fosfat es requereixen dues molècules d'ATP aquesta reacció és essencialment irreversible. (Una s'utilitza per activar el HCO3- i la segona molècula s'utilitza per fosforilar el carbamat.) El carbamoïl fosfat reacciona a continuació amb la orinitina per formar citrulina. Aquesta reacció, que catalitza l'ornitina transcarbamoilasa, es porta fins completar degut a que s'allibera fosfat del carbamoïl fosfat.
Una vegada formada, la citrulina es transporta al citoplasma, on reacciona amb l'aspartat per formar arginosuccinato.
Aquesta reacció, que està catalitzada per la arginosuccinato sintasa, és reversible. S'impulsa cap endavant pel trencament del pirofosfat per la pirofosfatasa. A continuació, la arginosuccinato liasa trenca el arginosuccinato per formar arginina (el precursor immediat de la urea) i fumarat. En la reacció final del cicle de la urea, l'arginasa catalitza la hidròlisi de l'arginina per formar omitina i urea. Una vegada formada, la urea difon fora dels hepatòcits al torrent sanguini. Finalment elimina en l'orina pel ronyó. La ornitina (un aminoàcid bàsic) torna a les mitocòndries per condensar amb el carbamoïl fosfat i iniciar de nou el cicle.
Després del seu transport torna a la matriu mitocondrial, el fumarat s'hidrata per formar malat, un component del cicle de l'àcid cítric. El producte oxalacetat del cicle de l'àcid cítric pot utilitzar per generar energia o pot convertir-se en glucosa o aspartat.
CPS I és relativament inactiu en absència del seu activador al·lostèric N-acetilglutamat Aquest enzim catalitza el primer pas de la síntesis de novo de la arginina a partir del glutamat en plantes i microorganismes, en els mamífers, en el fetge, té una funció reguladora.
Balanç energètic: CO2 + NH4+ + 3 ATP + aspartat + H2O → Urea + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi + fumarat ATP + AMP →2 ADP CO2 + NH4+ + 4 ATP + aspartat + H2O → Urea + 4 ADP + 4 Pi + fumarat  Metabolisme nucleòtids Hi ha dos tipus de rutes metabòliques que condueixen a la formació dels nucleòtids: les rutes de novo i les rutes de recuperació. La síntesi de novo dels nucleòtids comença a partir dels seus precursors metabòlics: aminoàcids, ribosa 5-fosfat, CO2 i amoníac. Les rutes de recuperació reciclen bases lliures i nucleòsids alliberats de la degradació dels àcids nucleics.
Una de les vies important especialitzada d'un nombre d'aminoàcids és la síntesi de nucleòtids de purina i pirimidina.
Aquests nucleòtids són importants per a una sèrie de raons: - Fonts d'energia que impulsen la majoria de les nostres reaccions (ATP, GTP, UTP, CTP).
-AMP és part d’aquesta estructura d’alguns coenzims com NAD i coenzimA -Els nucleòtids són part dels àcids nucleics Les purines (a) i pirimidines (b): dos tipus de bases que contenen nitrogen Re-síntesi de nucleòtids en vies de recuperació Ruta de recuperació de purines permet interconversió de bases, nucleòsids i nucleòtids PRPP: un metabòlit central en De novo i salvament de vies 1. PRPP se sintetitza a partir de ribosa-5-fosfat 2. PRPP esdevé un nucleòtid per addició d'una base Biosintesis de purines D'on vénen els àtoms de les purines Biosíntesi de novo dels nucleòtids IMP és el precursor de l'AMP i GMP, i la conversió es realitza en 2 etapes Regulació de l'ATP i GTP per inhibició Feedback • Biosíntesi de nucleòtids purina és regulada per inhibició feedback • En resum: El sistema de creixement d'anells de les purines s'adjunta a la ribosa fosfat durant el procés de síntesi La síntesi de novo dels nucleòtids de purina comença amb la formació del 5-fosfo-α-D-ribosil-1pirofosfat (PRPP) catalitzada per la ribosa-5-fosfat pirofosfoquinasa (PRPP sintetasa).
En la fase inicial el PRPP esdevé inosina monofosfat (inosinat), el primer nucleótid de purina.
El procés comença amb el desplaçament del grup pirofosfat del PRPP pel nitrogen amida de la glutamina, en una reacció catalitzada per la glutamina PRPP amidotransferasa. Aquesta reacció és el pas que canalitza la síntesi de purines.
El producte que es forma és la 5-fosfo-β-D-ribosilamina.
Una vegada formada la 5-fosfo-β-D-ribosilamina, comença la construcció de la estructura de l'anell de purina. La fosforribosilglicinamida sintasa catalitza la formació d'un enllaç amida entre el grup carboxil de la glicina i el grup amino de la 5-fosfo-β-D-ribosilamina. En les vuit reaccions següents es forma l'IMP, que és el primer nucleòtid de purina. Altres precursors de la base component de l'IMP (hipoxantina) són el CO2, l'aspartat i el N-formil THF. Aquesta ruta requereix l'hidròlisi de quatre molècules d'ATP.
La conversió de IMP a adenosina monofosfat (AMP o adenilat) o guanosina monofosfat (GMP o guanilat) requereix dues reaccions.
L'AMP només es diferencia de l'IMP en un aspecte: Un grup amino substitueix un oxigen ceto.
El nitrogen amino que proporciona el aspartat s'uneix al IMP en una reacció que requereix GTP, que catalitza la adenilosuccinato sintasa. En el pas, el producte adenilosuccinato elimina fumarat per formar AMP.
La conversió de IMP a GMP comença amb una deshidrogenació que utilitza NAD catalitzada per la IMP deshidrogenasa. El producte s'anomena xantosina monofosfat (XMP). Aquest es converteix a continuació en GMP per la cessió d'un nitrogen amino per la glutamina en una reacció que requereix ATP i que catalitza la GMP sintasa.
Catabolisme de les purines El catabolisme dels nucleòtids de purina procedeix per hidròlisi del nucleòsid i, posteriorment, a la base lliure, que està més degradada Reaccions de salvament són importants en el metabolisme dels nucleòtids de purina a causa de la quantitat d'energia necessària per a la síntesi de les bases de purina En resum: • Les purines són degradades a àcid úric en els primats i són encara més degradada en altres organismes. La sobreproducció d'àcid úric provoca la gota en els éssers humans • Hi ha reaccions de salvament a fi que algunes purines poden ser reutilitzats Salvament de les purines Biosintesis i catabolisme de les pirimidines - L'esquema general de la biosíntesi de pirimidina difereix de la de purines perquè l'anell de pirimidina s'acobla abans que s'adjunta a la ribosa-5-fosfat Àtoms de carboni i nitrogen de l'anell de pirimidina provenen de carbamoïl fosfat i aspartat La producció de N-carbamoilaspartat és el pas compromès en la biosíntesi de pirimidina La inhibició feedback en la biosíntesi de nucleòtids de pirimidina es porta a terme de diverses maneres Catabolisme: - Catabolisme pirimidines inclou la descomposició de la molècula primer al nucleòsid, i després a la base Això és similar al que succeeix en el catabolisme de les purines Resum: - El sistema d'anell de les pirimidines s'acobla abans que s'uneix a la ribosa fosfat Durant la interrupció, el nucleòsid es forma primer, i després la base. Reaccions d'obertura de l'anell de la base de completar la degradació La conversió de ribonucleòtids a desoxiribonucleòtids - Difosfats ribonucleòsids es redueixen a difosfats 2'-desoxiribonucleòtids en tots els organismes NADPH és l'agent reductor Conversió de dUDP a dTTP L'addició d'un grup metil a uracil per produir timina requereix tetrahidrofolat com el portador d'un carboni.
Aquest procés és un objectiu per la quimioteràpia del càncer En la síntesi dels nucleòtids de pirimidina l'anell de pirimidina s'acobla primer i després es lliga a la ribosa fosfat.
Els àtoms de carboni i nitrogen de l'anell de pirimidina procedeixen del bicarbonat, l'aspartat i la glutamina. La síntesi comença amb la formació de carbamoïl fosfat en una reacció que requereix ATP catalitzada per l'enzim citoplasmàtica carbamoïl fosfat sintetasa II.
Una molècula d'ATP proporciona un grup fosfat, mentre que la hidròlisi d'un altre ATP impulsa la reacció. El carbamoïl fosfat reacciona a continuació amb l'aspartat per formar carbamoïl aspartat. El tancamente de l'anell de pirimidina el catalitza després la dihidroorotasa. El producte, el dihidroorotato, s'oxida posteriorment per formar orotato. La dihidroorotato deshidrogenasa, l'enzim que catalitza aquesta reacció, és una flavoproteína associada amb la membrana mitocondrial interna.
Un cop sintetitzat a la cara citoplasmàtica de la membrana mitocondrial interna, l'orotato es converteix per la orotato pirofosforri-bosil transferasa en orotidina-5 '-fosfat (OMP), el primer nucleòtid de la ruta, per reacció amb el PRPP. El uridina-5'-fosfat (UMP) es produeix quan el OMP es descarboxila en una reacció que tast litza l'OMP descarboxilasa. ambdues activitats orotato pirofosforribosil transferasa i OMP descarboxilasa es troben en una proteïna que s'anomena UMP sense taxa. El UMP és un precursor dels altres nucleòtids de pirimidina.
Timidilato sintasa Compostos nitrogenats ...