Download pdf - Curs Biochimie Sem II

Transcript
Page 1: Curs Biochimie Sem II

1

Metabolismullipidic–CursIDefiniţieLipidele sunt:

- biomolecule organice- insolubile în apă- se pot extrage din celule şi ţesuturi cu solvenţi organici nepolari.

Funcţii biologice

- componente structurale ale membranelor- oferă rezerve de energie- înveliş protector al multor organe- componente ale suprafeţei celulare implicate în recunoaşterea celulară, în

specificitatea de specie şi imunitatea tisulară.- unele sunt vitamine şi hormoni

Clasificarea lipidelorStructural lipidele se împart în:

I. Lipide simple :a) esteri ai acizilor graşi cu glicerina (triacilgliceroli)

b) esteri ai acizilor graşi cu alcooli superiori monocarboxilici (ceruri)II. Lipide complexe:

a) glicerofosfolipide- esteri ai glicerinei cu acizi graşi- compuşi azotaţi- un rest de acid fosforic

b) sfingolipide: conţin- un alcool complex(sfingozina)- acizi graşi-compuşi azotaţi-un rest de acid fosforic

Exemple:1. Fosfolipide(lecitină,cefalină)2. Glicolipide3. Sulfatide4. Aminolipide5. lipoproteine

Page 2: Curs Biochimie Sem II

2

III. Derivaţi ai lipidelor - compuşi rezultaţi prin hidroliza lipidelor simple şi complexe.Exemple: - acizii graşi: - saturaţi

- nesaturaţi- glicerina- steroizi- aldehide grase- corpi cetonici

Structura şi proprietăţile acizilor graşi saturaţi

Acizii graşi sunt elemente constitutive ale diferitelor clase de lipide. În stare liberă acizii graşise întâlnesc în cantităţi mici în celule şi ţesuturi.Acizii graşi conţin

-un lanţ de hidrocarbură saturată sau nesaturată-grupare carboxilică terminală.

Acid gras saturat

Acid gras nesaturat

Acizii graşi din lipidele plantelor şi animalelor superioare cuprind un număr par de atomide C, în majoritate lanţuri formate din 14-22 atomi de carbon.Acizii graşi saturaţi pot existaîntr-un număr infinit de conformaţii datorită faptului că legătura simplă permite rotaţialiberă a atomilor de carbon.Forma cea mai probabilă este cea extinsă, cu un conţinut minimde energie.Acizii graşi nesaturaţi prezintă conformaţia cis.

În cazul acizilor polinesaturaţi dublele legături nu sunt niciodată conjugate.

Acizii graşi sunt:- insolubili în apă- solubili în solvenţi nepolari, de asemenea ei se solubilizează în NaOH şi KOH

cu formare de săruri numite săpunuri.- nu absorb lumina nici în vizibil nici în UV- prin încalzire cu KOH acizii graşi polinesaturaţi pot fi izomerizaţi în acizi graşi

cu duble legături conjugate, formă sub care absorb lumina UV între 230-260nm.

Page 3: Curs Biochimie Sem II

3

Acizii graşi nesaturaţi dau reacţii de adiţie la legătura dublă.Reacția de hidrogenare

Adiţia de halogeni (iod) are utilitate practică în determinarea numărului de dublelegături din acizii graşi liberi sau din acizii graşi care alcătuiesc lipidele.

Acizi monoenoici

Acizi polienoici

Acizii linoleic, linolenic și arahidonic sun acizi grași esenţiali.

Page 4: Curs Biochimie Sem II

4

Digestialipidelor:

În cavitatea bucală – Trigliceridele nu se supun modificărilor deoarece saliva nu conţineenzime digestiei lor.Celulele situate în apropierea papilelor circumvalate din mucoasa linguală( glandele Ebner)formează lipaza,ce hidrolizează trigliceridele (în absenţa sărurilor biliare şi la un pH=4).Poate avea importanţă la bolnavii cu insuficienţă pancreatică. Un rol deosebit îndeplineşte lanou născutul prematur,la care lipaza pancreatică lipseşte.

sugari, lipaza linguală –hidrolizează trigliceridele în poziţia 3 – 1,2 digliceridÎn stomac – digestia are loc doar la copiii sugari (pH sucului gastric = 5) – sub acţiunea lipazeigastrice se hidrolizează trigliceridele din lapte. La adulţi are loc în intestinul subţire.

1. Prezenţa enzimelor lipolitice2. Condiţii pentru emulsionarea lipidelor3. pH optim pentru acţiunea enzimelor (neutru sau slab alcalin)

În intestin - chimul gastric este neutralizat de bicarbonaţii sucului pancreatic şi intestinal.Grăsimile se supun emulsionării sub acţiunea sărurilor acizilor biliari şi enzimelor lipolitice.sărurilor acizilor biliari se amplasează la suprafaţa grăsime-apă împedică separarea acestor 2faze. Peristaltismul intestinului ajută la fărîmiţarea picăturilor mici de grăsime, iar sărurileacizilor biliari le menţin în stare suspendată, împedicând contopirea picăturilor mici degrăsime. Grăsimile ingerate constau într-o varietate de lipide din care majoritare suntfosfolipidele şi triacilglicerolii. Circa 15% din triacilgliceroli sunt hidrolizaţi în stomac de cătreo lipază secretată de către celulele secretoare gastrice. Ceea ce rămâne din triacilgliceroli şifosfolipide, este hidrolizat în intestinul subţire de către enzime secretate de celulele acinareale pancreasului. Acestea includ o fosfolipază şi o triacilglicerol lipază.Lipaza pancreaticăacţionează asupra micelelor de triacilgliceroli .Sărurile biliare acţionează asupra picăturilormari de lipide pentru a le transforma în micele de mici dimensiuni. Lipaza este o proteină de

Page 5: Curs Biochimie Sem II

5

46kDa care se inserează ea însăşi în interfaţa de pe suprafaţa micelelor, împreună cucolipaza, un cofactor proteic de 10 kDa care este esenţial pentru activitatea enzimatică. Înimaginea A, în absenţa lipidelor, regiunea „capac” a lipazei („lied”) acoperă centrul activ dar,în prezenţa lipidelor (imaginea B), capacul este retras spre procolipaza. Lipaza îndepărteazăcei doi acizi graşi dinspre exterior, dând naştere la monoacilglicerol. Acizii graşi şimonoacilglicerolul sunt transportaţi în celulele ce căptuşesc peretele intestinal. Dupăabsorbţie, acizii graşi sunt convertiţi în acid gras CoA prin reacţie. Acid gras CoA poate apoireacţiona cu monoacilglicerolul pentru a reforma triacilglicerol care este apoi încorporat închilomicroni. Triacilglicerolul se formează şi în celulele intestinale, din glicerol-3-fosfat şiacid gras CoA.

La nivelul microvililor - enterocitelor, lipidele se desfac din structura micelelor şi trec înenterocit. Sãrurile biliare se desfac din structura micelelor şi rãmân în lumenul intestinalpentru a forma noi micele.În prezenţa lor se absorb 97% din lipide, pe când în absenţa lor,se atinge un procent de numai 50 - 60%.În enterocit:

-acizii graşi şi monogliceridele refac rapid trigliceridele, menţinând un gradient deconcentraţie, între lumenul intestinal şi celulã,favorabil absorbţiei;

- colesterolul liber absorbit în enterocit este convertit la colesterol esterificat.O parte din trigliceride sunt formate din glicerofosfatul rezultat din catabolismul glucozei.Trigliceridele şi cea mai mare parte a colesterolului esterificat formeazã împreunã cufosfolipidele şi protein hidrosolubile specifice (apo-proteine), complexe denumitechilomicroni (chilocromi).Chilomicronii sunt eliberaţi pe la polul bazal enterocitelor prin exocitozã şi trec în limfã.

Datoritã marii cantitãţi de chilomicroni din limfaticele intestinale,acestea se mainumesc şi vase chilifere, iar limfa - chil. Chilomicronii trec din limfã în sânge, undepersista cca 6 ore.

Page 6: Curs Biochimie Sem II

6

Acizii graşi cu lanţ scurt (ca cei din lipidele untului) sunt direct absorbiţi de capilarelesanguine din vilozitãţi, de unde trec în sângele portal.Acizii graşi cu lanţ lung sunt convertiţi în trigliceride în enterocit.

În lipsa enzimelor pancreatice, ca şi în cazul lipsei sãrurilor biliare,digestia şi absorbţialipidelor este alteratã şi deficitarã (lipidele se eliminã în scaun,determinând aspectulsteatoreic al acestuia)

Activarea acizilor graşi se face cu consum de ATP şi participarea CoA cu formare de tioesteri,ce nu penetrează membrana internă. Pentru traversarea barierei are loc o transesterificare de pe CoA pe o moleculă

carrier numită carnitină.

Pentru activarea şi transportul acizilor graşi saturaţi sunt necesare anumite enzime:- tiokinaze (acil CoA -sintetaze)- acil CoA-transferaze.

Aceste enzime se găsesc în membrana mitocondrială externă, intramitocondrial precum şi înmicrozomi. Activarea acizilor graşi se realizează în membrana mitocondrială externă, dupăcare are loc transferul acidului gras activat cu ajutorul canitinei în mitocondrie, unde pune înlibertate carnitina şi acidul gras intră în procesul de β-oxidare propriu-zis

Page 7: Curs Biochimie Sem II

7

Oxidarea propriu-zisă (β- oxidarea)Procesul de β-oxidare sau ciclul lui Lynen se desfăşoară în mitocondrie.Etapele procesului de β-oxidare sunt următoarele:

- dehidrogenarea de tip α- β- aditia stereospecifică a moleculei de apă- dehidrogenare- clivare α- β (tioliză)

Degradarea acizilor graş prin β-oxidare are loc pe o cale alcătuită din 2 reacţii dedehidrogenare, întrerupte de o hidratare şi o scindare prin tioliză, când se pierd 2 atomi de Csub formă de acetil- CoA. Restul obţinut, mai scurt cu e atomi de C repetă calea până esteintegral degradat la acetil- CoA. Acidul gras se oxidează total până la CO2, apă şi energie.Pentru oxidarea acidului palmitic care este format din 16 atomi de C, acesta trece de 7 oriprin procesul de β-oxidare propriu-zisă, rezultând la final 7 molecule de acetil-CoA.Bilanţul energetic pentru oxidarea aciduli palmitic este următorul:

- Din cele 8 Ac-CoA ----- 8 x 12 ATP = 96 ATP- În fiecare tur de β-oxidare se formează 5 ATP---- 7 x 5ATP = 35 ATP- În procesul de activare se consumă 1 ATP- Total: 130 ATP / moleculă de acid palmitic oxidat.- Pe lângă procesul de β-oxidare se mai cunosc şi alte procese de oxidare a acizilor

graşi cum ar fi: α-oxidarea şi Ω- oxidarea.

Page 8: Curs Biochimie Sem II

8

Catabolismul acizilor graşi cu număr impar de atomi de carbonOxidarea acizilor graşi cu număr impar de atomi de carbon se realizează după acelaşi modelca şi β-oxidareaPresupune aceleaşi etape:

- activarea,- transportul în mitocondrie,- integrarea în β-oxidare.

În final se ajunge la un rest cu 5 atomi de carbon. Acesta se scindează la acetil –CoA şipropionil-CoA.

Propionil-CoA se transformă în succinil-CoA, care intră în TCA

Biosinteza acizilor graşi:Biosinteza acizilor graşi saturaţi se realizează din acetil-CoA (precursorul principal)Procesul are loc predominant în: ficat ţesutul adipos glandele mamare ale animalelor superioare.

Procesul de biosinteză diferă de cel al oxidării acizilor graşi:- Biosinteza acizilor graşi -în citosol- oxidarea acizilor graşi -în mitocondrii.

Prezenţa citratului este necesară pentru obţinerea unor viteze maxime de sinteză,dar nu este cerută pentru oxidarea lor.

CO2 este esenţial pentru sinteza acizilor graşi în extractele celulare, deşi nu esteîncoporat în acizii nou sintetizaţi.

Aceste observaţii au dus la concluzia că sinteza acizilor graşi se realizează cu un grup deenzime total diferit de cel folosit la oxidarea acizilor graşi. Reacţia de sinteză a acizilor graşi este catalizată de un sistem multienzimatic complex

din citosol, numit complexul sintetazei acizilor graşi.

Biosinteza acidului palmitic

Precursorul esenţial al acizilor graşi este acetil-CoA. din cele 8 unităţi acetil necesare pentru biosinteza acidului palmitic

- numai una este furnizată de acetil-CoA- restul sunt furnizate sub formă de malonil-CoA, formată din acetil-

CoA şi HCO3- într-o reacţie de carboxilare. restul acetil şi cele 7 resturi malonil sunt supuse unor trepte succesive de

condensare care eliberează 7 CO2 formând acidul palmitic.

Page 9: Curs Biochimie Sem II

9

Singura moleculă de Ac-CoA necesară procesului serveşte ca iniţiator, cei doi atomi de C aiacestei grupări acetil devenind atomii de C terminali ai acidului format. Creşterea lanţuluiacidului gras începe la gruparea carboxil a acetil-CoA şi continuă prin adiţia succesivă aresturilor acetil la capătul carboxil al lanţului care creşte. Fiecare rest acetil este obţinutdintr-un rest de acid malonic, care pătrunde în sistem sub formă de malonil-CoA. Al 3-leaatom de C al acidului malonic este eliminat sub formă de CO2. Intermediarii acil al procesuluide alungire a lanţului sunt tioesteri, dar nu ai CoA, ca în cazul oxidării acizilor graşi, ci ai unuiconjugat proteic, numit proteină acil-transportoare (PTA). Această proteină poate forma uncomplex cu cele 6 enzime implicate pentru sinteza completă a acidului palmitic. Înmajoritatea celulelor eucariotelor, toate proteinele complexului sintetazei acizilor graşi suntasociate într-un grup multienzimatic.

Sursa de atomi de carbon

Principala sursă de carbon = acetil-CoA formată în mitocondrii prin - decarboxilarea oxidativă a piruvatului -degradarea oxidativă a unor aminoacizi - oxidarea acizilor graşi cu lanţuri lungi Acetil-CoA nu poate trece ca atare din mitocondrie în citosol. Citratul format în mitocondrii din acetil-CoA şi oxalil-acetat, poate să treacă prin

membrana mitocondrială în citoplasmă pe calea sistemului de transport tricarboxilat.

În citosol acetil-CoA este regenerată din citrat sub acţiunea ATP-citrat liazei, carecatalizează reacţia:

Citrat + ATP + CoA = acetil-CoA + ADP + Pa + oxalil-acetat

Formarea de malonil-CoA

Malonil-CoA se formează din acetil-CoA şi bicarbonat în citosol, prin acţiunea acetil-CoAcarboxilazei.

Atomul de C al bicarbonatului devine carbonul carboxilic distal sau liber al malonil-CoA. Acetil-CoA carboxilaza este o enzimă ce conţine biotină ca grupare prostetică Biotina legată covalent este transportor intermediar al unei molecule de CO2, într-un

ciclu de reacţii în două trepte.

Page 10: Curs Biochimie Sem II

10

Reacţia catalizată de acetil-CoA carboxilaza (enzimă allosterică) este etapa reglatoare carelimitează viteza în cadrul biosintezei acizilor graşi. Citratul este modulatorul pozitiv al acestei reacţii deplasând echilibrul între

monomerul inactiv şi polimerul activ, în favoarea celui din urmă. Reacţia acetil-CoA carboxilazei este de fapt mai complexă . Unitatea monomerică a enzimei conţine 4 subunităţi diferite.

Una dintre aceste subunităţi, biotin-carboxilaza (BC), catalizează prima treaptă a reacţieitotale şi anume carboxilarea resturilor de biotină legată de a doua subunitate, care senumeşte proteina transportoare biotin-carboxil (PTBC).

Resturile de biotină ale proteinei transportoare de carboxil servesc ca pârghii în transportulionului bicarbonat de pe subunitatea biotin-carboxilzei la acetil-CoA, care este legată lasitusul activ al subunităţii carboxil-transferazei. Trecerea de la forma monomerică inactivă a acetil-CoA carboxilazei la forma

polimerică activă a enzimei are loc când citratul este legat de cea de-a patrasubunitate a fiecărui monomer.

Reacţiile sistemului sintetazei:După formarea malonil-CoA, urmează sinteza acizilor graşi într-o secvenţă de 6 treptesuccesive, catalizate de 6 enzime ale complexului sintetazei acizilor graşi.Cea de-a şaptea proteină din sistem, nu are activitate enzimatică, ea este proteinătransportoare de acil, de care este ataşat covalent lanţul de formare a acidului gras.Complexul acid gras-sintetazei este un dimer:Fiecare monomer conţine 2 grupări – SH

una aparţine 4-fosfopantoteinei din ACP (Acyl-Carrier-Protein) alta unei cisteine din β-cetoacilsintetazei

Cei 2 monomeri sunt astfel aranjaţi încât în apropierea ACP-SH dintr-un monomer segăseşte o grupare Cis-SH din cetoacilsintetaza.Biosinteza acidului gras începe prin legarea unei molecule de acetil-CoA de gruparea Cis-SH,catalizată de acetil-transacilaza. Malonil-CoA se combină cu gruparea –SH a 4-fosfopantoteinei legată de ACP din

celălalt monomer în prezenţa malonil-transacilazei. În continuare acetilul atacă gruparea metilen din malonil, reacţie catalizată de β-

cetoacil-sintetaza cu eliberarea de Co2 şi formarea de β-cetoacil enzima. Gruparea SH a cisteinei rămâne liberă.

Prin reacţia de decarboxilare se eliberează energie necesară condensării şi desfăşurăriisecvenţei de reacţii. Gruparea cetoacil legată de enzimă este redusă, deshidratată, redusădin nou pentru a forma acil enzima saturată.

Page 11: Curs Biochimie Sem II

11

Reacţiile sunt analoage celor din β-oxidare, cu deosebirea că β-hidroxiacidul este izomerulD(-), iar donorul este NADPH. În continuarea a nouă grupare malonil atacă gruparea SH afosfopantoteinei deplasând restul acil saturat la gruparea SH liberă a cisteine. Secvenţa dereacţii se repetă de 7 ori, de fiecare dată fiind încorporat un rest malonil, până la formareaacidului palmitic. Reacţiile procesului de biosinteză sunt următoarele:

Ecuaţia globală de obţinere a acidului palmitic este:

Acidul palmitic format pentru a putea fi încorporat într-o cale metabolică este activat înprezenţa de tiokinază şi ATP la palmitil-CoA. Moleculele de NADPH necesare reacţiilor dereducere se formează prin oxidarea glucozo-6-fosfatului pe calea fosfogluconatului.

Etapele ce conduc la biosinteza acizilor graşi diferă de cele implicate în oxidarea acizilorgraşi astfel:

1. localizarea intracelulară2. tipul de transportor de grupări acil3. forma sub care sunt adăugate sau îndepărtate unităţile cu 2 atomi de carbon4. specificitatea faţă de NADP+ a reacţiei β-cetoacil β-hidroxiacilului5. configuraţia stereoizomerică a intermediarului β-hidroxiacil6. sistemul acceptor-donor de e- ai etapei crotonil-butiril7. răspunsul la citrat şi HCO3-

Page 12: Curs Biochimie Sem II

12

Metabolismulfosfo-silipidic–CursIIÎn organism acizii graşi sunt:

- neesterificaţi(AGL)- esterificaţi cu glicerolul în trigliceride şi fosfolipide sau cu

colesterol formând esteri de colesterol.Triacilgliceroli (trigliceride ) sunt grăsimi neutre, esteri ai glicerolul cu trei diverşi acizi graşi.Rolul în organism:

-stocare de energie-de a elibera la nevoie acizi graşi pentru procesele de oxidaţie din ţesuturi

Metabolismul lipidelor simple

Biosinteza acilglicerolilor

Acilglicerolii sunt sintetizaţi de :-organismul animalelor-plantele superioare

Sinteza are loc în majoritatea ţesuturilor, dar importanţă practică prezintă ficatul şi ţesutuladipos.Precursorii pentru sinteză sunt:

- glicerol-3-fosfatul- acizii graşi activaţi sub formă de acil-CoA.

Glicerina este activată prin fosforilare la glicerol-3-fosfat în prezenţă de glicerolkinază şi ATP.Enzima este prezentă în :

- ficat- rinichi- mucoasa intestinală- glanda mamară în lactaţie

Enzima este absentă în :-muşchi-ţesutul adipos.

În ţesuturile în care enzima este absentă sursa de glicerină o formeazădihidroxiacetonfosfatul, intermediar din glicoliză. Transformarea dihidroxiacetonfosfatului în glicerin-3-fosfat se face în prezenţă de

NADH şi glicerin-3-fosfat dehidrogenaza.

Page 13: Curs Biochimie Sem II

13

Acizii graşi :-sunt activaţi prin transformarea lor în derivaţi de CoA în prezenţă de ATP şi CoASH

-reacţie catalizată de tiokinază.Astfel în prezenţă de acil-CoA, glicerin-3-fosfat şi transferaze specifice se formează caintermediar 1,2-diacilglicerolfosfatul (acidul fosfatidic). Reacţia are loc în 2 trepte (acidulfosfatidic este intermediar atât în sinteza acilglicerolilor cât şi a fosfolipidelor). Pentru a ficonvertit în triacilglicerină acidul fosfatidic este hidrolizat în prezenţa unei fosfataze. Înmucoasa intestinală există a cale alternativă care pleacă de la 2-monoacilglicerină. Aceastaîn prezenţa unui acil-CoA şi a monoacilglicerinaciltransferazei este convertit la 1,2-diacilglicerină. Triacilglicerina se formează cu participarea diacilglicerintransferazei şi a uneimolecule de acil-CoA.

În ţesuturile în care este absentă glicerina se porneşte de la dihidroxiacetonfosfatul rezultatdin glicoliză.

Page 14: Curs Biochimie Sem II

14

Catabolismul triacilglicerolilorPrimul pas în degradarea triacilglicerolilor îl constituie hidroliza legăturii ester (lipoliza) înprezenţa unor enzime numite lipaze.Se cunosc triglicerolipaze deosebite prin localizare şi funcţie. lipaza pancreatică este localizată în sucul pancreatic şi ajută la digestia

triacilglicerolilor din alimentaţie lipaza hormon sensibilă este localizată în adipocite şi serveşte la mobilizarea lipidelor lipoproteinlipaza este localizată în capilare şi ajută la utilizarea triacilglicerolilor în

lipoproteine lipaza hepatică este localizată în ficat şi are rol în catabolismul lipoproteinelor.

În ţesutul adipos hidroliza triacilglicerolilor are semnificaţie cantitativă şi reprezintă procesulde mobilizare a lipidelor cu eliberarea acizilor graşi liberi în plasmă. Aceştia sunt captaţi deţesuturi şi utilizaţi în scop --energetic - sinteza lipidelor proprii.

- Ţesutrul adipos conţine mai multe lipaze.Hormonii au rol lipolitic (catecolaminele), acţionează prin intermediul c-AMP printr-unmecanism analog cu cel responsabil de stimularea glicogenolizei

- Lipoliza este un proces hidrolitic care se desfăşoară în trepte

Etapa limitantă de viteză este reacţia de îndepărtare a primului rest de acid gras dinTAG,catalizată de lipaza adipolitică sau lipaza hormon-dependentă

Metabolismullipidelorcomplexe

Glicerofosfolipide ( conţin glicerol )Structură

-glicerol esterificat cu 1 sau 2 acizi graşi-grupare fosfat esterificată cu un compus de azot sau inozitol

Rol- Sunt o componentă a membranelor biologice- Participă la solubilizarea colesterolului în bilă- Menţinerea suspensiilor de lipide din plasmă(chilomicroni şi lipoproteine)A. Biosinteza glicerofosfolipidelor

Acidul fosfatidic -precursor comun pentru două căi separate în biosintezaglicerofosfolipidelor:1.acidul fosfatidic se activează cu CTP şi formează CDP-diacilglicerina, care apoi reacţioneazăcu componenta polară (inozitol, serina, fosfatidilglicerina) formând glicerofosfolipidelerespective.2.acidul fosfatidic sub acţiunea fosfohidrolazei pierde fosfatul şi trece în 1,2-diacilglicerol,care reacţionează apoi cu formele activate ale bazelor cu formare de cefaline şi lecitină.În ambele căi citidin-trifosfatul are rol de activator.

Page 15: Curs Biochimie Sem II

15

B. Biosinteza glicerofosfolipidelor plecând de la acid fosfatidicAceastă cale este specifică bacteriilor, dar este utilizată şi de ţesuturile animal în special

pentru biosinteza cardiolipinei şi a fosfatidilinozitolului. Activarea acidului fosfatidic cucitintrifosfat (CTP) are loc sub acţiunea fosfatidil-citidil-transferazei.

În bacterii CDP-diacilglicerina reacţionează cu gruparea OH a serinei şi formeazăfosfatidilserina.

Fosfatidilserina printr-o reacţie de decarboxilare trece în fosfatidiletanolaminei (cefalina),care mai departe în urma unui proces de metilare formează fosfatidilcolina (lecitina).

Page 16: Curs Biochimie Sem II

16

CDP-diacilglicerolul reacţionează cu inozitolul în prezenţa CDP-diacilglicerol-inozitol-transferazei formând fosfatidilinozitolul.

Prin fosforilarea grupărilor OH din inozitol în prezenţă de ATP şi o unei kinaze rezultă formelefosforilate:

-fosfatidilinozitol-4-fosfat-fosfatidilinozitol-4,5-bifosfat.

Ultimul este considerat mesager de ordinul II care sub acţiunea unor efectori (hormonineurotransmiţători) determină răspunsuri specifice la nivel celular. Fosfatidilcolina cu 2resturi de palmitil este componentul principal al surfactantului pulmonar ( compustensioactiv) ce acoperă alveolele pulmonare care contribuie la efectuarea în bune condiţii aschimburilor gazoase. Sindromul de detresă respiratorie (boala membranelor hialine la nounăscut) este asociată cu producţie insuficientă de surfactant.

Reprezintă 15% din decesele la nou născut.Fosfatidiletanolamina – abundent în ţesutul nervos.

Cardiolipina :Se găseşte în

o Mitocondriio cloroplasteo bacterii.

Se sintetizează de la CDP-diacilglicerol care reacţionează cu glicerin-3-fosfat şi formeazăfosfatidilglicerolfosfat. Acesta sub acţiunea unei fosfataze pierde fosfatul formândfosfatidilglicerina care este precursorul cardiolipinei. Fosfatidilglicerolul reacţionează cu onouă moleculă de CDP-diacilglicerol şi formează difosfatidilglicerolul.

Page 17: Curs Biochimie Sem II

17

C. Biosinteza glicerolfosfolipidelor plecând de la 1,2-diacilglicerol• Pe această cale se sintetizează lecitina şi cefalina în ţesuturile animale.• În acest caz acidul fosfatidic pierde radicalul fosfat şi se transformă în 1,2-

diacilglicerină care este acceptorul de fosforil-bază.Rolul CTP este de a activa bazele azotate.

D. Biosinteza fosfatidilcolinei (lecitina)şi fosfatidiletanolaminei(cefalina)1. În prima etapă, bazele (etanolamina şi colina) se fosforilează în prezenţă de ATP şi a

unei kinaze specifice, apoi reacţionează cu CTP formând CDP-colina, respectiv CDP-etanolamina.

2. În ultima etapă baza fosforilată este transferată pe diacilglicerol cu formareafosfolipidei şi eliberarea CMP.

Această cale de sinteză a lecitinei se mai numeşte şi cale de recuperare, deoarecelecitina provenită din alimente în urma catabolismului eliberează colina, care poate fi

reciclată în acest sens.

Page 18: Curs Biochimie Sem II

18

În ţesuturile animale lecitina se formează şi prin metilarea succesivă a fosfatidiletanolamineisub acţiunea unui donor de metil (SAM), care trece în SAH. Metilarea are loc în ficat avândca substrat unic fosfatidiletanolamina (cefalin) şi depinde de disponibilitatea faţă de SAM.

E. Biosinteza fosfatidilserineiÎn ţesuturile animale sinteza fosfatidilserinei constă în înlocuirea enzimatică a etanolamineidin cefalină cu serina. Reacţia este reversibilă întrucât fosfatidilserina se poate decarboxila şireface fosfatidiletanolamina. Fosfatidiletanolamina în continuare se metilează şi formeazălecitina. Toate aceste transformări au drept scop formarea de lecitină pentru sistemul nervosşi creier, care necesită cantităţi sporite de lecitină.Catabolismul glicerofosfolipidelorDegradarea glicerofosfolipidelor este un proces complex catalizat de enzime numitefosfolipaze. Locul de acţiune a fosfolipazelor asupra diferitelor legături din moleculasubstratului.

o Fosfolipaza A1 scindează legătura ester din poziţia 1 a fosfolipidei eliberând acidulgras.

o Fosfolipaza A2 acţionează asupra legăturii ester din poziţia 2 eliberând acidul grasnesaturat(prezent în sucul pancreatic)

Prin îndepărtarea unui acid gras din glicerofosfolipide rezultă lizoglicerofosfolipide, caresunt intermediari în metabolismul glicerofosfolipidelor.

se găsesc în concentraţii mici în celule şi ţesuturiîn concentraţii mari sunt toxice

au acţiune distructivă asupra membranelor datorită proprietăţii lor tensioactive.Asupra lizofosfolipidelor acţionează lizofosfolipaza care îndepărtează acidul gras rămas şiformează glicerol-fosforil-baza. Fosfolipaza C atacă legătura ester din poziţia 3 eliberând 1,2-diacilglicerolul şi baza

fosforilată.

Page 19: Curs Biochimie Sem II

19

Fosfolipza D hidrolizează baza şi eliberează acid fosfatidic.În urma acestei reacţii este posibil schimbul de baze prin transfer între fosfolipide.

• Scindarea diferitelor părţi componente ale fosfolipidelor se face cu viteze diferite,astfel că degradarea parţială poate fi urmată de resinteză.

De exemplu, catabolismul lecitinei poate avea loc pe mai multe căi.• o cale importantă constă în hidroliza de către fosfolipaza A2 a acidului gras din

poziţia 2 - se formează de lizolecitină, care fie că este reciclată, fie că suferăcatabolism în continuare până la glicerolfosfat şi colină.

Lizolecitina se poate forma şi pe o cale alternativă care implică lecitin-colesterol-aciltransferaza (LCAT).

Enzima-se găseşte în plasmă şi probabil în ficat-transferă acidul gras din poziţia 2 a lecitinei pe colesterol, formând colesterolesterificat la nivelul lipoproteinelor plasmatice.

Fosfolipaza A2 care scindează acidul gras nesaturat din poziţia 2 furnizează astfel acizi graşinesaturaţi pentru sinteza prostaglandinelor, tromboxanilor şi leucotrienelor. În pancreatitaacută fosfolipaza A2 trece în sânge unde transformă lecitinele în lizolecitine a cărorproprietăţi hemolizante stau la baza anemiilor din pancreatite. Fosfolipaza B care scindeazăacizii graşi din poziţia 1 sau 2 a lizofosfolipidelor are rol şi în resinteza fosfatidilcolinei,conform următoarei reacţii:

Toxinele bacteriene conţin fosfolipaza C care degradează lecitinele la digliceride şifosfocolină.

Sfingolipidele sunt:- lipide complexe-se găsesc în cantităţi mari în -creier

-ţesut nervosToate au ca unitate structurală- ceramida (formată dintr-un aminoalcool, sfingozina, şi un acid gras)-componentă polară.

Page 20: Curs Biochimie Sem II

20

Exemplu:• Prin acilarea grupării amino din sfingozină cu un acid gras cu catena lungă rezultă N-

acilsfingozina sau ceramida.

Rolul- sursă de energie (datorită acizilor graşi)-componente ale membranei celulare (nervoasă)-participă la coagularea sângelui-sunt transportori de electroni şi componente ale mitocondriilor, unde au loc procesele deoxido- reducere-rol în fiziologia SNCÎn funcţie de componenta polară se clasifică în:A. Sfingomieline: care conţin ca grupare polară fosforilcolina sau fosforiletanolamina

-componente ale membranei mielince

B. Glicosfingolipide: care au ca grupare polară una sau mai multe oze.-nu conţin grupare fosfat

1. Cerebrozidele–cele mai simple glicosfingolipide neutre ce conţin o glucoză sau o galactoză

– se găseşte abudent în substanţa albă a creierului; în ţesutul nervos periferic2. Gangliozidele- cele mai complexe glicosfingolipide- sunt prezente în celulele ganglionare ale SNC şi în ţesutul nervos periferic- componenţi ai membranelor celulareDegradarea sfingolipidelor

Page 21: Curs Biochimie Sem II

21

Sfingolipidele sunt degradate de către sfingomielinază, o enzimă care îndepărtează restulde fosforilcolină.

Cerebrozidele şi gangliozidele sunt hidrolizate de către hidroxilaze, care îndepărteazăcâte un rest de oză de la capetele nereducătoare ale lanţului glucidic.

Arilsulfatazele îndepărtează resturile sulfat din molecule.Toate acestea sunt enzime lizozomale a căror deficit determină boli lizozomale. Aceste bolise caracterizează prin acumularea în ţesuturi a substratului de lipide a căror enzime dedegradare sunt deficitare şi se numesc sfingolipidoze. sfingomieline - boala lui Niemann-Pick cerebrozide - boala lui Gaucher gangliozide - boala Tay-SachsMetabolismullipidic,colesterol–CursIII

MetabolismulcolesteroluluiColesterolul

este un sterol major în organism se găseşte în cantitate mare în ficat, piele, creier, sistem nervos, corticosuprarenală,

aortă. intră în structura membranelor celulare

lipoproteinelor plasmaticepunct de plecare - biosinteza acizilor biliari

- hormonilor steroizi- vitaminei D3.

-este de origine -exogen provine din alimentaţie (0,3g/zi), (gălbenuş de ou, carne,ficat, creier, unt

-endogen provine prin biosinteză

Page 22: Curs Biochimie Sem II

22

Colesterolul sintetizat50% se transformă în acizi biliari, care sunt excretaţi în bilă.parte se transformă la nivelul pielii în vitamina D3la nivelul corticosuprarenalei în hormoni steroizistructura membranelor.

Excesul se excretăo ca atare, mai întâi în bilăo în intestin unde sub acţiunea florei bacteriene se tranformă în coprostanol şi

colestanol, care se elimină prin fecale.Toate ţesuturile ce conţin celule nucleate au capacitatea de a sintetiza colesterol, dar celemai active sunt –ficatul, pielea , aortaBiosinteza colesterolului :

-este un proces complex-constă dintr-un număr mare de reacţii-în faza solubilă a citoplasmei şi în microzomi.

Procesul de biosinteză a colesterolului se desfăşoară în etape:• transformarea acetil-CoA în acid mevalonic• transformarea acidului mevalonic în scualen• transformarea scualenului în colesterol.

În biosinteza colesterolului singura sursă de atomi de carbon este acetil-CoA.Reacţiile :

se desfăşoară în faza solubilă a citoplasmei sunt catalizate de enzime, care în marea lor majoritate sunt ataşate de RE

necesită prezenţa unor cofactori şi coenzime: NADH, ATP, CoA.Etapele biosintezei colesterolului:

1. Formarea acidului mevalonic din acetil-CoAAcidul mevalonic se formează prin condensarea a 3 molecule de acetil-CoA.

În prima etapă se condensează numai 2 molecule de acetil-CoA în prezenţa β–cetotiolazei, formând acetoacetil-CoA.În continuare are loc condensarea acetoacetil-CoA cu a treia moleculă de acetil-CoA

în prezenţa β–hidroxi,β-metil-glutaril-CoA-sintetazei (HMG-CoA-sintetaza) şiformează HMG-CoA.Mai departe gruparea carboxilică legată de CoA este redusă la grupare hidroxilică, cueliminare de CoA. Reacţia are loc în prezenţa unui sistem multienzimatic catalizat deHMG-CoA-reductaza, care necesită NADPH + H+, ca donor de hidrogen. Reacţiacatalizată de HMG-CoA-reductaza este etapă limitantă de viteză sau etapă reglatoareîn procesul de biosinteză a colesterolului.Când colesterolul se acumulează în cantitate prea mare în celulă înhibă sinteza deHMG-CoA-reductaza.

Biosintezacolesterolului

Page 23: Curs Biochimie Sem II

23

2. Transformarea acidului mevalonic în scualenAcidul mevalonic se fosforilează în 3 etape.

în prezenţă de ATP şi mevalonatkinază are loc formarea de acid 5-fosfomevalonic.a 2-a etapă sub acţiunea fosfomevalonatkinazei, acidul mevalonic trece în acid 5-pirofosfomevalonic.fosforilare are loc în poziţia 3 şi rezultă acid 3-fosfo-5-pirofosfomevalonic. Acestaeste un compus instabil care se decarboxilează şi pierde o grupare fosfat şi rezultăizopentenilpirofosfat.

3-izopentenilpirofosfatul se izomerizează la 3,3-dimetilalilpirofosfat sub acţiuneaizopentenilpirofosfatizomerazei.

Dimetilalilpirofosfatul se condensează cu izopentenilpirofosfatul sub acţiuneageranilpirofosfatsintetazei şi formează geranilpirofosfatul(10atomi de C).

o În continuare geranilpirofosfatul se condensează cu o nouă moleculă deizopentenilpirofosfat şi rezultă farnezilpirofosfat (15 atomi de C).

o Prin condensarea reductivă a 2 molecule de farnezilpirofosfat la capetelepirofosfatice rezultă scualen (30 atomi de C).

Page 24: Curs Biochimie Sem II

24

3. Transformarea scualenului în colesterolScualenul în urma ciclizării formează primul sterol, lanosterolul.Înainte de închiderea ciclului, scualenul se hidroxilează în poziţia 3 sub acţiunea unei

monooxigenaza formând 2,3-epoxidul scualenului.

Lanosterolul conţine 3 grupări metil în plus faţă de colesterol. Grupările metil sunt oxidatede către un sistem hidroxilazic microzomal ce necesită O2 şi NADPH şi sunt îndepărtate subformă de CO2. Compusul rezultat este zimosterolul (C27 ), care diferă de colesterol prinpoziţia legăturii duble din nucleul B şi printr-o legătură dublă la catena laterală.

• Prin dehidrogenare şi deplasarea dublei legături, zimosterolul trece în 7-dehidrodesmosterol, care este precursorul desmosterolului şi a 7-dehidrocolesterolului, care sunt precursorii colesterolului.

Page 25: Curs Biochimie Sem II

25

Reacţiile de transformare ale scualenului în colesterol:- sunt catalizate de enzime microzomale- prezenţa a două proteine din faza solubilă a citoplasmei, numite proteine

transportoare de scualen, respectiv de steroli.Rolul lor:

- este de a forma complecşi solubili cu sterolii facilitând astfel reacţiile din mediul aposdin celulă.

Bilanţul biosintezei colesterolului :- este un proces consumator de energie- echivalenţi reducători- pentru sinteza unui mol de colesterol se consumă 18 moli de acetil-CoA, 16 moli

NADPH şi 36 legături macroergice de ATP.Colesterolul eliberat este utilizat :

sinteze de membranesinteza de -acizi biliari în ficathormoni steroizi în corticosuprarenalăhormoni sexuali în gonade.

LIPOPROTEINELE

Sunt complexe alcătuite din componente lipidice şi proteice.• Componentele lipidice: trigliceride, fosfolipide, colesterol• Componentele proteice: sunt denumite apolipoproteine (Apo).

ROLUL:

Participă la păstrarea compoziţiei lipidice a membranelor Reglează procese metabolice celulare

componente amfipatice a lipoproteinelor oferă situsuri de recunoaştere pentru receptorii de pe suprafaţa celulelor sunt activatori sau inhibitori ai enzimelor ce participă la metabolismul lor

Page 26: Curs Biochimie Sem II

26

Lipoproteinele au o structură comună miez hidrofob -lipidele nepolare (trigliceride şi esterii ai colesterolului) învelişul hidrofil - lipidele amfipatice (fosfolipide, colesterol)

- apoproteineleLipoproteinele cuprind şi cantităţi mici de glucide (sub formă de glicoproteine).

Lipoproteinele plasmatice pot fi separate prin ultracentrifugare electroforeză.

Prin centrifugare au fost obţinute 4 fracţiuni1. chilomicronii2. Lipoproteine cu densitate foarte mică (VLDL, very low density lipoproteins)3. Lipoproteine cu densitate mică (LDL, low density lipoproteins)4. Lipoproteine cu densitate mare (HDL, high density lipoproteins)

Page 27: Curs Biochimie Sem II

27

Cantitatea de colesterol eliberată de LDL determină viteza metabolismuluicolesterolului, reglarea la nivel celular, astfel, excesul de colesterol acumulat în celulăacţionează prin 3 mecanisme importante:

a. Înhibă sinteza de novo, adică reduce capacitatea celulei de a sintetizacolesterol, prin înhibarea sintezei enzimei HMG-CoA reductaza, în lipsacăruia celula va utiliza numai colesterol extracelular introdus prinreceptori.

b. Colesterolul extras din LDL facilitează stocarea lui în celulă prin activareaenzimei acil-colesterol-aciltransferazei(ACAT), care esterifică colesterolul înexces în vederea depunerii lui sub formă de picături în citoplasmă.

c. Acumularea colesterolului înhibă prin mecanism feed-back sinteza de noireceptori pentru LDL.

Înhibarea are loc la nivelul biosintezei proteinelor în etapa transcrierii.Absorbţia şi transportul colesterolului: Colesterolul exogen provine din alimente de natură animală în care se găseşte liber şi

esterificat. Raţia zilnică a unui adult conţine 0,6-1,2g colesterol, din care se absoarb 0,3-0,4g/zi. Când concentraţia lui din hrană este mai mică, absorbţia este mai eficientă şi invers.

Spre deosebire de colesterol, sterolii vegetali nu se absorb, ei sunt totalexcretaţi de lumenul intestinal.In lumenul intestinal colesterolul din hrană este încorporat în agragatemicelare mixte formate din acizi biliari, fosfolipid şi colesterol.

Colesterolul esterificat la nivelul micelelor este hidrolizat de către colesterol-esterazapancreatică, deoarece numai colesterolul liber este absorbit de către celulele mucoaseiintestinale. O parte din colesterolul este reexcretat în intestinul subţire şi eliminat prinfecale. Cea mai mare parte din colesterolul absorbit împreună cu cel sintetizat în intestin, seesterifică în celulele mucoasei intestinale sub acţiunea ACAT (acil-colesterol-aciltransferazei),enzimă ce transferă un acid gras activat pe colesterol. Colesterolul liber şi esterificat esteintegrat în chilomicroni, lipoproteine mari, încărcate cu trigliceride.

Page 28: Curs Biochimie Sem II

28

Chilomicronii ajung în sânge şi la nivel extrahepatic (ţesut adipos şi muscular)descarcă trigliceridele cu ajutorul lipoprotein-lipazei din endoteliul capilar.

Chilomicronii reziduali ce conţin esteri ai colesterolului şi colesterol suntcaptaţi de către ficat unde esterii sunt hidrolizaţi.

Transportul şi absorţia lipidelor:

Ficatul sintetizează probeta-lipoproteinele (VLDL), care conţin trigliceride şi colesterolesterificat.

Când VLDL traversează vasele capilare ale ţesutului adipos şi muscular cedeazătrigliceridele, iar particulele rămase, de talie mică, ce conţin esteri ai colesteroluluisunt aşa-numitele lipoproteine cu densitate intermediară (IDL).

IDL dispar rapid din circulaţie, în aproximativ 2-6 ore de la formarea VLDL, în urmainteracţiunii lor cu ficatul. Acesta extrage colesterolul din IDL şi-l utilizează pentru sinteza deVLDL şi acizi biliari. Lipoproteinele IDL care nu sunt utilizate de către ficat rămân în circulaţieşi după un timp apoi se disociază şi devin beta-lipoproteine.

o IDL reprezintă fracţiunea care conţine cea mai mare proporţie de colesterol.Transportul colesterolului de la ţesuturile extrahepatice la ficat se face de către α–lipoproteine (HDL), care se sintetizează în ficat şi intestin. La nivelul HDL are loc esterificareacolesterolului din plasmă printr-o reacţie de transesterificare între acidul gras din poziţia 2 alecitinei şi colesterol. Reacţia este catalizată de LCAT (lecitin-colesterol-aciltransferaza).Esterii colesterolului de pe HDL sunt transferaţi pe LDL, apo pe IDL pentru a fi reciclaţi.

• HDL sunt apoi catabolizate de către ficat şi intestin.• HDL şi LCAT au rolul de a purifica ţesuturile extrahepatice de colesterol.

În final, tot colesterolul este apoi excretat în bilă, fie ca atare, fie ca acizi biliari.

Page 29: Curs Biochimie Sem II

29

Transportul şi absorţia lipidelor:

Transportul lipoproteinelor:

Concentraţia normală de colesterol plasmatic la adult este în medie de 200mg%.Există variaţii în funcţie de vârstă, sex (mai crescută la bărbaţi decât la femei până lamenopauză), în funcţie de alimentaţie şi variază de la un individ la altul.

Aproximativ 65% din colesterolul plasmatic se găseşte sub formă esterificată.Determinările de colesterol se fac a jeun, adică la 12-14 ore de la ultima masă, când în modnormal în plasmă nu există chilomicroni şi există puţine probeta-lipoproteine (VLDL). Înaceste condiţii colesterolul este conţinut în cea mai mare parte în fracţiunea LDL şi HDL.Creşterea colesterolului plasmatic sau hipercolesterolemia apare în diferite boli cum sunt:hipercolesterolemia familială şi ateroscleroza.

• Hipercolesterolemia familială este o boală genetică ce se caracterizează princreşterea beta-lipoproteinelor şi a colesterolului în plasmă.

• Ateroscleroza este o boală ce se caracterizează prin depunerea de colesterolesterificat pe pereţii arterelor sub formă de plăci numite ateroame. Acest fapt duce laîngustarea lumenului capilarelor şi în cele din urmă la apariţia infarctului.

Page 30: Curs Biochimie Sem II

30

Metabolismullipidic,colesterol–CursIVDegradarea nucleului steranic în compuşi simpli nu are loc în organism, el se elimină subformă de derivaţi ai steranului, inactivi biologic.Astfel, în funcţie de ţesut, colesterolul suferă următoarele transformări:

Sterolii neutriparte din colesterolul exogen se excretă ca atare prin intestin, fără să fie absorbit.O altă parte se transformă în intestinul gros sub acţiunea florei bacteriene în sterolineutri: coprostanol şi colestanol, care se elimină prin fecale.

Acizii biliariFormarea acizilor biliari primari are loc în ficat, prin introducerea grupelor hidroxil înmolecula colesterolului şi scindarea catenei laterale.În urma acestei transformări (hidroxilare şi scindarea catenei laterale) rezultă acizii

biliari sub formă activată cu CoA şi anume:a. colil-CoAb. chenodezoxicolil-CoA

Urmează apoi conjugarea cu glicocolul şi taurina cu formarea de acizi biliari primari: glicocolic, glicochenodezoxicolic taurocolic, taurochenodezoxicolic

Acizii biliari sunt excretaţi în bilă unde datorită mediului alcalin vor forma săruri biliare de Na şi K.

Din bilă acizii biliari sunt deversaţi în intestin. La nivelul intestinului o parte din acizii biliari primari sunt transformaţi sub acţiunea

florei bacteriene în acizi biliari secundari. Aceste transformări constau din conjugareaprin hidroliza glicocolului şi a taurinei şi îndepărtarea grupării OH din poziţia 7. Astfelacidul colic trece în acid dezoxicolic, iar acidul chenodezoxicolic trece în acid litocolic.

Page 31: Curs Biochimie Sem II

31

În condiţii normale un om sintetizează 200-500mg acizi acizi biliari pe zi. Rata sintezei este reglată de cantitatea de acizi biliari care se reîntorc din intestin în

ficat, pentru a se înlocui pierderile de acizi biliari eliminaţi prin intestin. În acest fel,rezervorul de acizi biliari rămâne constant.

Acizii biliari primari şi secundari din intestin sunt reabsorbiţi în proprţie de 99% şi se reîntorcprin circulaţia portală la ficat. De la ficat sunt reexcretaţi în bilă, apoi în intestin, efectuândaşa-numitul ciclu enterohepatic.

În condiţii normale zilnic parcurg acest ciclu 3-5g acizi biliari din care numai 1% suntexcretaţi prin fecale.

Funcţiile acizilor biliari :1. Datorită proprietăţilor tensioactive, acizii biliari au rol în emulsionarea grăsimilor la

nivelul intestinului, favorizând digestia şi absorbţia lor, precum şi a vitaminelorliposolubile: A, D, E şi K.

2. Acizii biliari activează lipaza pancreatică şi colesterolesteraza pancreatică.3. De asemenea împreună cu lecitinele contribuie la solubilizarea colesterolului sub

formă de micele din bilă.4. Acizii biliari au acţiune coleretică, de stimulare a secreţiei biliare şi acţiune colagogă,

de contracţie a vezicii biliare.5. Trecerea colesterolul de la ficat în vezica biliară este acompaniată de secreţia

simultană de fosfolipide şi acizi biliari.6. Dacă acest proces este perturbat şi prin urmare nu are loc solubilizarea

colesterolului care trece în vezica biliară, precipită formând calculi.Biotransformarea colesterolului în vitamina D3

Colesterolul la nivelul pielii se transformă în 7-dehidrocolesterol sau provitamina D3, caresub acţiunea radiaţiilor UV formează vitamina D3. Vitamina D3 sau colecalciferolul face partedin grupul vitaminelor D, substanţe liposolubile care au acţiune antirahitică la copil şi previnosteomalacia la adult. Vitamina D se formează prin iradiere cu lumina UV a sterolilornesaturaţi din plante şi animale. Astfel, din ergosterol rezultă ergocalciferolul sau vitaminaD2, iar din 7-dehidrocolesterol rezultă colecalciferol sau vitamina D3.

Page 32: Curs Biochimie Sem II

32

Omul are 2 surse de vitamine: exogenă din alimente endogenă din fotoliza 7-dehidrocolesterolului din piele

Vitaminele D2 sau D3 din alimente se absorb la nivelul intestinului sub formă de micele, apoieste transformată în sânge de o globulină specifică şi ajunge la ficat. În ficat vitamina D3 estehidroxilată în poziţia 25 de către o hidroxilază specifică, rezultând calciferol, care estemetabolitul principal din circulaţie.

Importanţa acizilor graşi esenţiali în alimentaţie a fost subliniată de la începutul secoluluiprin experienţe pe animale.Carenţa determină: - tulburări de: -creştere

- reproducere-dermatite-rezistenţa scăzută la stres-deficienţe în transportul lipidelor

Sunt substanţe biologic active şi îndeplinesc în organism roluri multiple.1. se găsesc în lipidele structurilor celulare2. implicaţi în menţinerea integrităţii membranei mitocondriale3. găsesc în cantitate mare în organele de reproducere4. intră în structura fosfolipidelor

Eicosanoidele- grup de compuşi ce derivă din acizii graşi eicosanoidici.Cuprind:

1. prostanoidele - prostagladinele (PG)- tromboxanii (TX)- prostaciclinele (PC).

2. leucotrienele (LT).

Prostaglandinele au fost descoperite prima dată în plasma seminală, de unde şi numele, iarulterior au fost găsite în toate ţesuturile.Prostaglandinele sunt :

compuşi foarte activi biologic în concentraţie de numai 1 μg/l produc contracţia musculaturii netede. structural derivă din acizi graşi cu 20 de atomi de carbon, care pot avea în moleculă

3,4 sau 5 duble legături.Din aceşti precursori derivă

A. prostaglandinele primareseria E, PGE, care prezintă la carbonul C9 o grupare cetonică, iarla carbonul C11 o grupare hidroxilicăseria F, când au în ambele poziţii C9 şi C11grupări hidroxilice.

B. prostaglandinele secundarederivă prin modificări enzimatice din prostaglandinele din seria E.

Page 33: Curs Biochimie Sem II

33

Exemple de prostaglandine naturale:

Celmai frecvent precursor al prostaglandinelor este acidul arahidonic, care este foarte răspânditîn ţesuturi. Acesta sub sub acţiunea unei ciclooxigenaze se transformă într-un endoperoxidciclic (PGG2) care este precursorul imediat al prostaglandinelor, tromboxanilor şi alprostaciclinelor.

Obţinerea prostaglandinelor din acidul arahidonic se face pe calea ciclooxigenazei.Sub influenţa acestei enzime acidul arahidonic se transformă într-un endoperoxid ciclic (PGG2).

Sinteza acidului arahidonic Derivat al acidului linoleic Este prezent la nivelul membranelor celulare Se eliberează prin activarea fosfolipazei A2

Page 34: Curs Biochimie Sem II

34

Ciclooxigenaza este o hemoproteină, cu o activitate dublă: dioxigenazică (încorporează O2 în substrat) peroxidazică (descompune peroxidul).

TX conţin în structura lor ciclul piranic (TXA2 şi TXB2)TXA2 este sintetizat de PGH2 de către sintaza tromboxanică microzomală.

Structura chimică:o LT (LTA-LTE) – cuprind în structura lor mai multe legături duble, trei fiind conjugate.

Cele mai active la om sunt LTA4.Cicloxigenaza poate să fie înhibată de aspirină şi indometacin, care sunt antiinflamatori

nesteroidieni. Blocând ciclooxigenaza, antiinflamatoarele nesteroidiene opresc biosintezaprostaglandinelor, dobândind astfel eficienţa terapeutică în tratamentul proceselorinflamatorii.

Acidul arahidonic necesar sintezei prostaglandinelor este rezultat din fosfolipidelemembranare sub acţiunea fosfolipazei A2, care poate să fie înhibată de corticosteroizi cuefect antiinflamator.

Tot din acid arahidonic se pot sintetiza şi alte eicosanoide cum ar fi: prostaciclinele,tromboxanii şi leucotrienele.

Page 35: Curs Biochimie Sem II

35

Schema biosintezei eicosanoizilor:

Acţiunea biologică a prostaglandinelor este extrem de complexă.o Uneori diferitele prostaglandine au efecte opuse şi din interacţiunea lor rezultă

echilibrele biologice ale anumitor funcţiuni ale organismului.Prostaglandinele acţionează atât asupra adenilatciclazei cât şi asupra guanilatciclazei,

influenţând biosinteza AMPc şi GMPc.Prin intermediul acestor mesageri secunzi influenţeazăsecreţia unor glande endocrine cum sunt: tiroida, suprarenalele, ovarul, paratiroidele.

o Alţi hormoni cum sunt: bradikinina, acetilcolina, histamina stimulează şi ei sinteza deprostaglandine.

Deasemenea o excitare sau o lezare a membranelor celulare declanşează biosinteza deprostaglandine prin eliberarea de acizi graşi nesaturaţi din fosfolipide.Principzlele efecte ale prostaglandinelor sunt:

lipoliticefectul asupra apei şi electroliţilor, de unde decurge intervenţiaprostaglandinelor şi asupra metabolismului Ca, stimulândactivitatea osteoclastelor şi producând hipercalcemieinfluenţează contracţia musculaturii netede, îndeosebi a uterului

gravid, precum şi a aparatului respirator şi a tractului gastro-intestinal.

Efectele metabolice multiple ale prostaglandinelor deschid căi variate de utilizare a lor înterapeutică. în tratamentul astmului bronşic, a ulcerelor, a bolilor cardiovasculare sunt utilizate pentru declanşarea travaliului în sarcinile ajunse la termen sunt implicate în procesele inflamatorii

Unele medicamente antiinflamatoare nesteroidiene, cum este de exemplu aspirina care îşidatoreză acţiunea farmacodinamică capacităţii lor de a inhiba sinteza prostaglandinelorProcesul de degradare a prostaglandinelor se realizează rapid prin :

1. oxidare la carbonul 152. β–oxidarea acidului gras, începând de la capătul ce conţine gruparea carboxilică, -

COOH.Viaţă biologică scurtă:

1. TXA2 are T1/2= 30 secunde, şi suferă o hidroliză rapidă, nonenzimatică la inactivulTXB2.

2. Prostaciclina (PGI2) - T ½ - 3 minute la 37 °C şi pH 7,5 şi este convertită printr-ohidroliză nonenzimatică la forma inactivă.

Page 36: Curs Biochimie Sem II

36

Prostaglandinele clasice sunt eliminate la nivelul plămînuluiPrincipalii derivaţi sunt 15-ceto- iar ai prostaciclinelor 6 ceto-, care se eliminăcu urina.

Corpii cetonici sunt produşi în cantităţi mari în ficat, de unde trec prin difuziune în sânge.În anumite condiţii metabolice ficatul produce cantităţi mari de acid acetilacetic şi acid β–hidroxibutiric. Acidul acetilacetic suferă o decarboxilare spontană şi trece în acetonă.

Aceşti 3 compuşi sunt cunoscuţi sub denumirea de corpi cetonici.

Acidul acetilacetic şi hidroxibutiric sunt în echilibru, acesta fiind controlat de raportulNAD+/NADH din mitocondrie.

În sânge raportul acid betahidroxibutiric/acid acetilacetic este cuprins între 1:1 şi 1:10.Concentraţia normală de corpi cetonici din sânge este de sub 1mg%, iareliminarea lor prin urină este de sub 1mg/24 de ore.

Cantităţi peste valorile normale în sânge (cetonemia) şi eliminarea lor în urină (cetonuria)reprezintă o stare cunoscută sub numele de cetoză.Condiţia de cetoză este asociată cu deplasarea hidraţilor de carbon utilizabili, cuplată cumobilizarea acizilor graşi liberi. Deoarece acidul acetilacetic are caracter acid pronunţat,excreţia prin urină poate duce la la cetoacidoză, care poate să fie fatală într-un diabetnetratat.

În vivo, ficatul pare să fie singurul organ care produce cantităţi semnificative de corpicetonici, iar ţesuturile extrahepatice le utilizează ca substrate respiratorii.

Fluxul de corpi cetonici de la ficat spre ţesuturile extrahepatice se datoreşte unuimecanism enzimatic de producere în ficat, cuplat cu o activitate scăzută a enzimelorresponsabile în utilizarea lor; în schimb în ţesuturile extrahepatice situaţia se inversează.

Enzimele responsabile de formarea corpilor cetonici sunt localizate în mitocondrie.Substratul cetogenezei este acidul acetilacetic, care rezultă din fragmentul C4 terminal

rezultat prin oxidarea acizilor graşi în ficat, fie prin reversarea reacţiei catalizată de tiolază.Dezactivarea acetoacetil-CoA la acetoacetat se poate realiza pe două căi.

Prima cale este deacilarea acetoacetil-CoA în prezenţa acetoacetil-CoA deacilazei, conformreacţiei:

Page 37: Curs Biochimie Sem II

37

A doua cale este aceea prin care are loc condensarea unei molecule de acetoacetil-CoA cu omoleculă de acetil-CoA cu formare de β–hidroxi-β-metilglutarilCoA, catalizată de HMG-CoAsintetaza.Acesta este scindat în prezenţa β–hidroxi-β-metilglutaril-CoA liazei mitocondriale cu formare

de acetoacetat.

Ambele enzime sunt localizate în mitocondriile hepatice, locul de formarea a corpilorcetonici.

Acetoacetatul format poate fi transformat în beta-hidroxibutirat în prezenţa beta-hidroxibutirat-dehidrogenazei.

Ficatul dispune de echipamentul enzimatic necesar sintezei corpilor cetonici, dar nudispune de cel necesar în reactivarea lor pentru a putea fi metabolizaţi.

Acest proces are loc în ţesuturile extrahepatice şi se poate realiza pe două căi.o Una din căi presupune reacţia acetoacetatului cu succinil-CoA în prezenţa succinil-

CoA-acetoacetat-CoA transferazei.

o Cea de-a doua cale activează acetoacetatul în prezenţă de ATP şi CoA şiacetoacetatkinază.

În mod normal corpii cetonici sintetizaţi în ficat reprezintă substrate uşor metabolizabilepentru ţesuturile extrahepatice unde sunt scindaţi în acetil-CoA în prezenţa tiolazei şi oxidaţiprin ciclul citric.

o Oxidarea corpilor cetonici în ţesuturile extrahepatice se face proprţional cuconcentraţia lor în sânge.

Până la o concentraţie de 70mg% ei sunt oxidaţi, peste această valoare, capacitateaoxidativă a sistemului de degradare este depăşită, concentraţia va creşte şi vor fi eliminaţiprin urină.

Page 38: Curs Biochimie Sem II

38

Hormoniisteroizi–CursV

Page 39: Curs Biochimie Sem II

39

Sistemul nervos şi sistemul hormonalPrin mijloacele proprii dar interdependente au rolul de a coordona răspunsurile

celulelor,ţesuturilor la semnalele venite din mediul extern sau intern.În sistemul hormonal comunicarea moleculară se face între

- o celulă (endocrină) care produce şi secretă o moleculă semnal (hormon)- ce celulă situată la distanţă (celula ţintă)

Hormonul fiind transportat între celula secretorie şi celula ţintă prin sistemul circulator.Sistemul hormonal e alcătuit din

-glande endocrine-hormoni circulanţi-ţesuturile ţintă.

De regula hormoni sunt produşi de- celule- grupuri de celule specializate unuia sau a mai multor hormoni (glande endocrine).

Toate celelalte ţesuturi (ficat, rinichi, inimă etc.) au capacitatea de a elibera molecule semnalpentru alte celule. O celulă aptă să răspundă la un semnal hormonal e denumit celula ţintapentru acel hormon.Unii hormoni acţionează

- în mod specific numai asupra unui tip de celule- alţii constituie semnale externe pentru o varietate mai mare de celule.

Transportul hormonilor- -pe cale sanguină- -circulă în plasmă în stare liberă( hormoni peptidici şi catecolaminele)- - transportaţi de proteine specifice (hormoni steroidici, hormoni tiroidieni, vitamina

D şi formele sale active ).Proteinele de transport au specificitate înaltă pentru un hormoni sau un grup de hormoni.Reglarea secreţiilor hormonaleSecreţia unui hormon suferă fluctuaţii în raport cu diverşi factori.

Eliberarea hormonului dintr-o celulă secretoare este controlată prin funcţionarea unormecanisme de feed-back. Majoritatea glandelor endocrine ( tiroida, gonadele, cortexulandrenalelor ) sunt controlate prin intermediul hipofizei anterioare care produce hormonitropi, cu funcţie de reglare a activităţii glandei periferice. Nivelurile plasmatice alehormonilor periferici variază în mod invers cu cele ale tropinelor hipofizare.

Relaţiile feed-back între adenohipofiza şi glandele endocrine aflate sub controlul acesteiase stabilesc atât direct cât şi prin intermediul hormonilor hipotalamici care stimuleazăeliberarea de tropine sau inhibă eliberarea acestora.

Secreţia hormonilor hipotalamici este controlat prin feed-back negativ atât de hormonulglandei periferice, cât şi de tropina hipofizară.

Hipotalamusul primeşte impulsuri pentru secreţia hormonilor proprii din regiunileînvecinate ale sistemului nervos central, realizându-se o interconectare neuroendocrină.

Activitatea secretorie a paratiroidei, a pancreasului endocrin este reglată de parametrulbiologic pe care îl controlează, glicemia, calcemia.Creşterea glicemiei declanşează eliberare de insulină cu acţiune hipogilcemiantă.

Parathormonul este eliberat cu răspuns la hipocalcemie, că prin acţiunea sahipercalcemiantă să redreseze calcemia.

Page 40: Curs Biochimie Sem II

40

Hormoni steroizi• sunt toți derivați din colesterol.

Cu excepţia de vitamina D, conţin toți acelaşi inel ciclopentanopenantren şi sistemul denumerotare ca la colesterol.

Etapa reglatoare a transformării colesterolului cu C27 la C 18 -, 19 -, şi 21 la hormonisteroizi (nomenclatura desemnată de C cu un număr care indică numărul de atomi decarbon, de exemplu, C19 pentru androstan) este clivajul ireversibil al C6 din colesterol, careproduce pregnenolona (C21) și izocaproaldehida .

Page 41: Curs Biochimie Sem II

41

Mecanismul de acţiune a hormonilor steroizi:Caracteristici:

• substanţe apolare• traverseaza uşor membrana celulară• în citoplasmă se fixează de structuri proteice receptoare specifice peptide

monocatenare .Capătul - polar -hormoni

-bazic N-terminal (lizină,arginină,histidină) - ADN-ul nuclear.Pentru manifestarea efectelor, complexele formate sunt:

• activate-fosforilarea peptidului receptor (proteinkinaza).• inactivate-defosforilare (fosfoproteinfosfataza).

Ionii molibdenici inhibă activitatea enzimei,ca urmare prelungesc activitatea hormonilorsteroizi.În urma fosforilării lor complexele receptor-hormon se transportă prin intermediul canalelorreticulului endoplasmatic în nucleu,unde se fixează de ADN.

• Cuplarea este inhibată competitiv de vitamina B6.• Prin această translocaţie hormoni steroizi îşi exercită efectele asupra materialului

genetic.Aceste acţiuni se manifestă prin: depresare a unor gene temporar modificarea funcţiilor unor gene în acţiune.

Moleculele hormonilor se eliberează din complexul fixat pe ADN,peptidele vehiculate sedescompun.

Page 42: Curs Biochimie Sem II

42

Hormoni care reglează metabolismul calciului

Concentraţia Ca în lichidul extracelular este mentinut la valori constante în ciuda fluctuaţiilorîn aport, excreţia şi depozitarea Ca în oase.Homeostaza Ca extracelular este asigurat de hormonul paratiroidian, calcitonina şi 1,25-dihidroxi-colecalciferolul, care acţionează asupra osului, rinichiului şi intestinului.

• 1,25-dihidroxi-colecalciferol:» -derivat al vitaminei D3.» -un hormon liposolubil cu o structură înrudită cu a

steroizilor şi mecanismul de acţiune la nivel celular estesimilar.

» -ţesutul ţintă este intestinul unde promoveazăabsorbţia Ca şi a fosfatului, translocarea din lumen înspaţiul extracelular.

Hormonii steroizi sunt secretaţi de:• Corticosuprarenală (mineralocorticoizi, glucocorticoizi, hormonii

sexuali)• testicul (hormonii androgeni)• ovar (hormonii estrogeni)• placentă (hormonii luteali)

Page 43: Curs Biochimie Sem II

43

Glandele suprarenale sunt alcătuite din două regiuni distincte cu origini embriologice, avândstructuri şi funcţii diferite.Porţiunea

o corticală ( 90% din glandă) se dezvoltă din mesoderm şi produce hormoni de naturăsteroidică.

o medulara este de origine nervoasă elaborează substanţe numite catecolamine:dopaminenoradrenalina (norepinefrina)adrenalina (epinefrina)

Hormonii steroizi au la bază, ca şi colesterolul scheletul ciclopentanoperhidrofenantrenic.• Catena laterală este mai scurtă decât la colesterol sau lipseşte complet,molecula

formată din 21,19,18 atomi de C.Hidrocarbura policiclică cu

1. 21 atomi de C de la care derivă hormonii CSR şi luteali se numeşte pregnan.2. 19 atomi de C de la care derivă hormonii androgeni se numeşte androstan.Au în

poziţia 17 o grupare ceto (17 cetosteroizi ).3. 18 atomi de C de la care derivă hormonii estrogeni se numeşte estran.

Page 44: Curs Biochimie Sem II

44

Sursa de colesterol pentru sinteza hormonilor steroizi

Sinteza porneşte de la colesterol. Sub acţiunea unei hidrolaze din colesterol esterificat sedesprinde colesterolul liber. Un cărăuş proteic îl transporta în mitocondrii. Sub acţiunea uneicolesterol-desmolaze se transformă în pregnenolon. Pregnenolonul în REN trece înprogesteron printr-un proces de dehidrogenare.Progesteronul în:

- zona glomerulară formează aldosteron.- zona fasciculată şi reticulară formează cortizoli şi androgeni

Page 45: Curs Biochimie Sem II

45

Sinteza hormonilor steroizi:• Pregnenolona se transforma prin 3 căi diferite în funcție de tipul de hormoni

( mineralcorticoizi, glucocorticoizi sau androgeni) care urmează sa fie sintetizați:

În cortexul suprarenal se află un număr mare de steroizi, dar aceia care sunt secretaţi încantităţi suficiente pentru a exercita acţiuni hormonale sunt:

glucocorticoizi - cortizolul efecte asupra metabolismului glucidic lipidic, proteicmineralocorticoizi - aldosteronul metabolismului mineralhormonii sexuali -dehidroepiadrenosterona

- androstendiona-estrogeni cu influenţă redusă asupra procesului de reproducere

Insuficienţa corticosuprarenaliană este cunoscut sub numele de boala Addison şi este oafecţiune în care se sintetizează o cantitate insuficientă de hormoni steroizi. Boala secaracterizează prin scădere în greutate,oboseală,hipotensiune, modificări ale pielii cu zonede hiperpigmentare. Lipsa unei terapii de substituţie hormonală cu steroizi poate provocamoartea (în 1-2 săptămâni).Hormonii glucocorticoiziCortexul suprarenalei, la adult este alcătuit din trei zone distincte histologic:

1. un strat exterior (zona glomerulară)secretă mineralocorticoizi.2. unul median (zona fasciculată)3. zona reticulară

Zona fasciculata şi zona reticulară produc glucocorticoizi şi hormonii sexuali.Zona externă şi cele două zone interne se comportă ca două unităţi separate prin produselesecretate şi prin mecanisme reglatori.Cortizolul:- exercită asupra metabolismului intermediar multiple acţiuni, anabolice şi catabolice după:

o natura ţesutuluio a stării organismuluio în funcţie de concentraţiile altor hormoni

Page 46: Curs Biochimie Sem II

46

Acţiunea cea mai clară este:– stimularea gluconeogenezei hepatice– asupra proteinelor hepatice are acţiune anabolică.– inhibă trecerea glucozei sanguine în ţesutul adipos, în muschi, ceea ce duce la

hiperglicemie.– la nivelul ţesutului adipos, cortizolul exercită actiune lipolitică, cu eliberare de

glicerol şi acizi graşi în sânge.– creşterea ratei metabolismului proteic determină sporirea excreţiei azotului

rezultat şi inducţia enzimelor din ciclul ureogeneticCortizolul în sângele circulant este aproape în totalitate legat proteic.

– mică parte este fixat de albumină– 90% vehiculat de transcortina(CBP cortisol binding protein)– produs în principal în celulele zonei fasciculate şi modic la nivelul zonei

reticulate.– poate fi transformat reversibil în cortizon, produs cu activitate biologică mică

În afara efectelor metabolice, la concentraţii mai mari decât cele fiziologice, cortizolul(hidrocortizona) exercită acţiuni antiinflamatoare şi imunosupresive care stau la bazautilizării terapeutice a corticosteroizilor sau a compuşilor înrudite obţinuţi prin sinteză.

• Structura

Hidrocortizon

☺ AldosteronulParticipă la menţinerea homeostazei hidrice şi electrolitice.Ţesutul principal, ţintă, pentru aldosteron, este rinichiul, la nivelul tubilor renali (distali şicolectori). Se produce în zona glomerulară ,dar intermediarii sintezei acestui hormon,corticosteron,18 hidrocortizon este posibil să fie produşi şi în zonele fasciculată şi reticulată.Creşte:

- absorbţia activă de sodiu- reabsorbţia pasivă a clorului- eliminarea potasiului

Retenţia de sodiu antrenează şi retenţia osmotică de apă.Controlul secreţiei de aldosteron are loc prin mecanisme distincte de acelea care operează încazul glucocorticoizilor. Acest control se realizează prin sistemul renină-angiotensină care areun rol deosebit în reglarea fluidului extracelular şi al presiuni sanguine. Aldosteronul creştereabsorbţia Na+ în tubii renali, cu eliminarea ionilor K+ şi H+.

Page 47: Curs Biochimie Sem II

47

El stimulează în condiţii normale retenţia de Na+ în glandele sudoripare şi în celulelemucoase ale colonului. Secreţia de aldosteron este stimulată de volumul lichiduluiextracelular. Hiposodemia, hipovolemia, şi reducerea consecutivă a presiunii de distensie lanivelul unor receptori renali aparatul juxtaglomerular localizat în pereţi arteriolelor aferentedetermină secreţia de renină. Renina acţionează asupra angiotensinogenului, o globulinăprodusă în ficat şi eliberează angiotensina I. Sub acţiunea enzimei de conversie setransformă în angiotensină II. Aceasta acţionează direct asupra zonei glomerulare acortexului suprarenal şi determină secreţia de aldosteron. Efectul este cel de creştere aretroresorbţiei de sodiu pe tot traiectul tubilor renali şi de favorizare a eliminării ionilor depotasiu şi de hidrogen.Aldosterona:

Sunt hormoni steroizi reprezentaţi de :- testiculari - androgeni- ovarieni - estrogeni- progesterona.

Sunt transportaţi în plasmă sub formă legată de proteine transportoare specifice proteinefixatoare a hormonilor sexuali(sex hormon binding protein ).

☺ Hormoni androgeniPrincipalul hormon androgen testicular este testosteronul, dar testiculul mai secretăcantitate mică de dihidrotestosteronăSunt hormoni sexuali masculini sintetizaţi de celulele interstiţiale (Leydig) din testicul.

Page 48: Curs Biochimie Sem II

48

Alţi steroizi produşi de cortexul suprarenalei intermediari în sinteza testosteronei din testiculsunt :

1. Dehidroepiandrosterona2. Androstendiol3. androstendiona

Testosteronul controlează: procesele fundamentale necesare dezvoltării şi funcţionării organelor sexuale apariţiei şi intreţinerii caracterelor sexuale secundare spermatogenezei.

Androgenii stimulează sinteza proteică, acţiune deosebit de puternică la pubertate, careduce la dezvoltarea oaselor şi musculaturii scheletice.

☺ Hormonii ovarieniAceşti hormoni sunt de două grupe:

Estrogeniprogesteron

• Pe lângă sinteza ovariană, estrogenii se mai formează în cantităţi mici, testicul, corpgalben, placentă.

• În timpul gestaţiei unitatea feto-placentară sintetizează cantităţi mari deprogesteronă.

• Estrogenii sunt steroli cu 18 atomi de carbon (lipseşte gruparea metil din poziţia 10 ).

Page 49: Curs Biochimie Sem II

49

Hormoni ovarieni controlează:-dezvoltarea aparatului reproducător feminin-apariţia şi menţinerea caracterelor sexuale secundare-reglează, ciclul ovarian, fecundaţia, gestaţia, naşterea şi lactaţia.

Estrogenii şi progesteronul acţionează fie sinergic fie antagonist.

Page 50: Curs Biochimie Sem II

50

Sinteza hormoni steroizi adrenali din colesterol.

This image cannot currently be displayed.

This image cannot currently be displayed.

Page 51: Curs Biochimie Sem II

51

Sinteza hormonilor sexuali masculini de la nivelul celulelor Leydig dintesticule.

P450SSC, 3β-DH3β-hidroxisteroid dehidrogenază tip 1 , şi P450c17 suntaceleaşi enzime necesare sintezei de hormoni steroizi corticoizi17,20-liaza are aceeaşi acţiune cu a CYP17A1Aromataza (denumită şi estrogen sintetaza) este CYP19A1.17-ketoreductaza denumită şi 17β-hidroxisteroid dehidrogenaza tip 3 (genesymbol HSD17B3).Numele 5α-reductazei este 5α-reductaza tip 2 (gene simbol SRD5A2).

Sinteza hormonilor sexuali feminini din ovar:Producerea testosteronului şi a androstendionei din colesterolurmează acceaşi cale de sinteză cu a hormonilor sexuali masculini.Aromataza (estrogen sintetaza) este CYP19A1.

Page 52: Curs Biochimie Sem II

52

METABOLISMUL PROTEINELOR

Hrana zilnică trebuie să conţină un minim de proteine necesare pt sinteza de

hormoni şi enzime,pentru înlocuirea proteinelor tisulare din muşchi,epiteliile

cutanate,intestinale etc.şi proteinele plasmatice distruse.

Produşii de catabolism ai proteinelor îl constituie amoniacul,ureea şi alte substanţe

ce rezultă din metabolismul aa şi care sunt eliminaţi îndeosebi pe cale renală şi în mică

măsură prin tractul digestiv.

Bilanţul azotat al organismului

= raportul dintre cantitatea de azot ingerată şi cantitatea de azot excretată din

organism prin urină, fecale.

se exprimă în g/24 ore.

sunt de 3 tipuri:

echilibrat - Ningerat = Nexcretat;

pozitiv – cantitatea de N ingerat > N eliminat (specific pentru organisme în creştere,

femeile însărcinate, lactaţie,convalescenţă);

negativ – cantitatea de N ingerat< N eliminat.

Bilanţul azotat al organismului negativ se întîlneşte la persoanele de vârsta a treia,

inaniţie, imobilizare,exces de glicocorticoizi.

Aportul alimentar de proteine la adult trebuie să menţină echilibrul azotat.

Cantitate de proteine care poate să menţină echilibrul azotat este influenţat de :

1.Prezenţa glucidelor şi lipidelor în raţia alimentară

-Înlocuiesc proteinele ca material energetic

2. Valoarea biologică a proteinelor

Valoarea biologică mare o posedă proteinele ce au o componenţă structurală mai

apropiată de cea a proteinelor umane şi care pot fi hidrolizate complet în tractul

gastrointestinal.

Valoarea biologică a proteinelor alimentare este determinată de 2 factori:

1.Aa ce întră în componenţa lor - de cantitatea aa esenţiali- aa care nu se sintetizează

în celulele organismului ( 8 aa: valină, leucină, izoleucină, lizină, metionină, treonină,

triptofan, fenilalanina).

2.capacitatea organismului de a asimila aa proteinei date.

Când un aa esenţial lipseşte din hrană,organismul catabolizează proteinele proprii

până când se eliberează o cantitate suficientă din aa respectiv.

Page 53: Curs Biochimie Sem II

53

Necesarul zilnic de proteine este de 56g proteine/zi la un adult de 70kg.

Dacă nu este asigurată o cantitate adecvată de proteine apare o deficienţă de aa

esenţiali.

Organismul va degrada proteinele din ficat,splină, muschi determinând apariţia unor

semne clinice de deficienţă proteică ca în boala Kwashiorkor.

Semnele clinice caracteristice bolii sunt încetarea creşterii, edeme hipoproteice,

retardare mintală,anemie,degenerescenţă grăsoasă a ficatului.

Spre deosebire de glucide, ce se acumulează în muşchi şi ficat, sau lipide, ce se

depun în ţesutul adipos, proteinele şi aminoacizi nu depozitează.

Aminoacizi proveniţi din alimente se adaugă şi se amestecă cu ceilalţi aminoacizi

liberi existenţi în organism şi pot fi utilizaţi atnci când este necesar constituind capitalul

(pool-ul) metabolic al aminoacizilor.

Majoritatea proteinelor în organism sunt sintetizate şi apoi degradate constant .

În condiţii normale cantitatea de proteine din organism rămâne constantă deoarece

rata sintezei asigură pierderile suferite .

Acest proces este denumit turn-over proteinelor şi conduce la hidroliza şi

resinteza a 300-400g de proteine/zi.

Rata de degradare a proteinelor se exprimă prin timpul de înjumătăţire (T1/2), ce

diferă de la un organ la altul(reprezintă durata după care jumătate din cantitatea proteinei

date se reînoieşte).

De exemplu enzimele digestive,proteinele plasmatice sunt rapid degradate având un

timp de înjumătăţire măsurat în ore sau zile.

Proteinele structurale precum colagenul sunt mai metabolic mai stabile cu un timp

de înjumătăţire de luni sau ani.

Page 54: Curs Biochimie Sem II

54

Digestia şi absorbţia proteinelor

Majoritatea compuşilor cu azot ingeraţi de om sunt proteine.

Atunci când discutăm digestia proteinelor, implicit discutăm şi digestia compuşilor

cu azot.

Moleculele proteice intacte nu pot fi absorbite ca atare prin tractul gastro-intestinal

la animalele adulte, decât în cazuri excepţionale şi foarte rare.

Pentru a putea fi absorbite proteinele sunt hidrolizate la structuri cu molecule mai

mici de aminoacizi sau peptide mici.

Cu toate că proteinele au structuri complexe, ele sunt formate de un număr redus de

aminoacizi (cca. 20) diferiţi, legaţi între ei prin legături peptidice.

Legătura peptidică se rupe uşor conducând la un amestec de aminoacizi liberi.

Teoretic, o singură enzimă specifică poate asigura scindarea legăturilor peptidice şi

deci digestia proteinelor.

În realitate situaţia este mai complexă, deoarece enzimele digestive prezintă a mare

specificitate pentru localizarea respectivei polipeptide, localizarea punctului de hidroliză

şi natura aminoacizilor, care intervin în legătura peptidică respectivă.

Cu toate că în alimentaţie există în mod obişnuit milioane de proteine, ele pot fi

digerate de un număr redus de enzime proteolitice, ce pot fi clasificate în 2 mari grupe:

exopeptidaze şi endopeptidaze.

Exopeptidazele

-au rolul de a îndepărta un aminoacid de la capătul lanţului prin hidroliza unei

legături peptidice

-se obţine un aminoacid şi o polipeptidă cu un aminoacid mai puţin în moleculă.

- exemplu:

carboxipeptidaza

aminopeptidaza

dipeptidaza

tripeptidaza

Endopeptidazele -au rolul de a hidroliza în general legături peptidice din interiorul lanţului

-rezultă lanţuri polipeptidice mai mici.

exemplu:

pepsina, (pH 1.5 – 2.5) – legătura peptidică derivată de la Tyr, Phe,legătura

peptidică intre Leu and Glu

tripsina, (pH 7.5 – 8.5) – legătura peptidică Lys și Arg

chimotripsina, (pH 7.5 – 8.5) – legătura peptidică Phe a Tyr

elastina.

Page 55: Curs Biochimie Sem II

55

Digestia în stomac

Sucul gastric-acid clorhidric şi pepsinogen

Pepsina- este sintetizată şi secretată de către celulele principale ale mucoasei

gastrice în forma sa inactivă – pepsinogenul.

În mediul acid al sucului gastric, pepsinogenul este activat atât prin proteoliza

limitată, cât şi autocatalitic, de către pepsină.

În calitate de substrat pentru pepsină servesc proteinele native alimentare sau

denaturate la fierbere.

- endopeptidază- atacă specific legăturile peptidice la care participă, prin

grupele aminice, aminoacizii aromatici şi

în măsură mai mică metionina, leucina.

- produce un efect pronunţat asupra proteinelor denaturate, ce conţin grupe

SH libere.

Digestia în intestin

Polipeptidele de dimensiuni mari sunt clivate până la oligopeptide.

Proteoliza în intestin este asigurată de sucul pancreatic ce conţine endo- şi

exopeptidaze în forme active.

Tripsinogenul este convertit în tripsină prin detaşarea de la capătul N-terminal al

unui hexapeptid.

Procesul are loc sub acţiunea enterokinazei intestinale, cât şi autocatalitic (efectul

enterokinazei de 2000 de ori mai pronunţat).

Tripsina hidrolizeză legăturile peptidice la care participă , până la o grupare

carbonil care se învecinează cu aminoacizii – arginină şi lizină.

Chimotripsina se secretează în forma inactivă – chimotripsinogenul, activatori

servind tripsina , ce detaşează două peptide de la lanţul compus din 245 aminoacizi, cu

instituirea unei conformaţii active ce posedă legături disulfidice încrucişate.

Enzima are o specificitate mai amplă, hidrolizeză legăturile peptidice formate de

grupa carboxilică, a Phe, Tyr, Trp.

Tripsina coagulează sângele.

Elastaza se obţine din proelastază, catalizează desfacerea legăturilor formate de

aminoacizi hidrofobi relativ mici – glicina, alanina, serina, e activată de tripsină.

Page 56: Curs Biochimie Sem II

56

Carboxipeptidaza – A este o enzimă ce conţine Zn, scindează aminoacizii aromatici

mai intensiv, începând de la capătul C-terminal, decât cei alifatici.

Este sintetizată în pancreas sub formă de procarboxipeptidază, activată sub

influenţa tripsinei.

Carboxipeptidaza – B acţionează asupra peptidelor, având la capătul C-terminal

resturi de Arg şi Lys.

Definitivarea hidrolizei se soldeză prin implicarea enzimelor din intestinul subţire.

Aminopeptidazele – leucin aminopeptidaza – posedă o specificitate N-terminală a

peptidelor.

O enzimă deosebit de importantă pentru laboratorul clinic =LAP

(leucinaminopeptidaza).

Nivelul acestei enzime creşte mult şi specific în afecţiunile căilor biliare, dar rămâne

nemodificat în leziunile parenchimului hepatic.

Deasemenea are valoare în diagnosticul diferenţial al icterului mecanic faţă de cel

hepatocelular şi cel hemolitic.

În ultimele 2 forme de icter, nivelul rămâne cel normal.

Alanin aminopeptidaza e specifică la capătul N-terminal al alaninei.

Dipeptidazele – glicil-glicin dipeptidază.

Prolinaza scindează legăturile peptidice, cu participarea grupei COOH a prolinei.

Prolidaza – cu participarea grupei NH a prolinei.

Page 57: Curs Biochimie Sem II

57

Aspecte patologice ale digestiei proteinelor

Defecte ale secreţiei pancreatice = o digestie şi absorbţie a lipidelor şi proteinelor

incomplete.

Apar grăsimi în scaun=steatoree

în-pancreatita cronică

-fibroza chistică

-excizia chirurgicala a pancreasului

Boala celiacă=sindrom de malabsorbţie datorat unor leziuni imunologice ale

intestinului.

Absorbţia aminoacizilor Are loc la nivelul intestinului subţire, fiind un proces activ cu solicitări de energie,

analog cu transportul glucozei şi dependent de Na+.

Sângele portal îi transportă la ficat, unde iau parte la sinteza proteinelor proprii şi

serice.

Restul aminoacizilor din fond este distribuit prin circulaţia sistemică celorlalte

ţesuturi.

Absorbţia aminoacizilor prin difuzie este limitată.

Transportul este mediat de proteine specializate – translocaze.

Există câteva translocaze de grup ce transportă aminoacizii cu o structură analoagă:

pentru -aminoacizi neutri cu molecule mici;

-aminoacizi neutri cu molecule mari;

-aminoacizi bazici şi cisteină

-aminoacizi cu caracter acid

- prolina,hidroxiprolină şi glicină

Page 58: Curs Biochimie Sem II

58

Translocazele în multe privinţe seamănă cu enzimele:

posedă fenomenul de saturare cu substrat

sunt sensibile la acţiunea unor inhibitori

Sunt transportaţi numai aa cu configuraţie L

Schema degradării proteinelor

Participă la formarea fondului metabolic comun al aa care vor fi utilizaţi pentru:

- Sinteza proteinelor

-glucidelor

-lipidelor

-hormonilor

-de baze azotate purinice, pirimidinice

-hemului

-neurotranslatorilor

-porfirinelor

-carnozinei

-Formarea aminelor biogene

utilizati in biosinteza proteinelor

catabolizati

intestin subtireunde sunt

: N-aminoacidpeptidaza, C-aminoacidpeptidazaexopeptidaze

endopeptidaze: pepsina, tripsina, chimotripsina

utilizati in biosinteza proteinelor

catabolizatitesut enterohepatic -aminoacizii

Ficat

aminoacizi si oligopeptide

oligopetide

Proteine alimentare

Page 59: Curs Biochimie Sem II

59

Metabolismul intermediar al aminoacizilor Aminoacizii sunt:

substanţele cele mai importante ale metabolismului azotului în organismele

heterotrofe.

servesc ca sursă de energie în special prin intermediul oxidării scheletului

hidrocarbonat.

Metabolismul aminoacizilor se găseşte într-o stare dinamică, la fel ca şi cel al

hidraţilor de carbon şi al lipidelor.

Aminoacizi esențiali Aminoacizi neesențiali

Metabolismul aminoacizilor include câteva aspecte de interes medical:

sinteza şi degradarea proteinelor

conversia scheletului hidrocarbonat al aminoacizilor în intermediari amfibolici

sinteza ureei

formarea unor compuşi fiziologici activi adrenalina, noradrenalina, DOPA,

dopamina, serotonina, acidul-γ-aminobutiric sau GABA, tirozina, creatina, creatinina,

nucleul heminic, bazele purinice.

Catabolismul N-aminoacidic

Cei cca 20 de aminoacizi care intră în structura proteinelor prezintă mecanisme:

specifice

comune de metabolizare

Căile comune de degradare se referă

-grupărilor funcţionale, aminice şi carboxilice

-catenelor ternare, care în aceste etape trec prin transformări comune.

Principalele mecanisme generale de transformare ale aminoacizilor sunt:

transaminarea

decarboxilarea

dezaminarea

Page 60: Curs Biochimie Sem II

60

Reacțiile generale ale aminoacizilor

Page 61: Curs Biochimie Sem II

61

Enzimele care catalizează acest tip de reacţii se numesc aminotransferaze sau

transaminaze.

Cele mai multe transaminaze folosesc ca acceptor de grupare aminică, α-

cetoglutaratul, fiind astfel specifice pentru substratul α-cetoglutarat-L-glutamat.

Specificitatea pentru donorul de grupări aminice este mai puţin strictă, decât cea

pentru acceptorul de grupări aminice.

Totuşi, enzimele manifestă anumite preferinţe şi astfel anumiţi aminoacizi sunt

transaminaţi mai rapid decât alţii.

De exemplu: aspartat transaminaza catalizează reacţia dintre acid aspartic şi acid

α-cetoglutaric cu formare de acid oxalilacetic şi acid L-glutamic. Această enzimă are

activitate mai mare atunci când donorul de grupări aminice este acidul L-aspartic, dar

poate fi folosită şi pentru alţi aminoacizi ca şi donori.

Ţesuturile animale mai conţin pe lângă aspartat-transaminază şi alte transaminze, ce

folosesc tot α-cetoglutaratul ca acceptor de grupări aminice ca :

alanin-transaminaza

leucin-transaminaza,

tirozin-transaminaza

ce catalizează următoarele reacţii:

Page 62: Curs Biochimie Sem II

62

Reacţiile de transaminare sunt uşor reversibile, ele se pot desfăşura în ambele

direcţii.

Glutamatul, produsul final al majorităţii transaminărilor, cedează apoi gruparea

aminică într-o serie de reacţii final, ce duc la formarea compuşilor azotaţi de excreţie.

Transaminazele se găsesc în:

- mitocondrii

- citosolul celulelor eucariote

La mamifere, aspartat transaminaza din citosol catalizează reacţiile de transaminare

a diferiţilor aminoacizi cu formarea glutamatului.

Glutamatul format intră apoi în matricea mitocondrială, printr-un sistem specific de

transport prin membrană.

Aici, glutamatul este fie dezaminat direct, fie cedează gruparea aminică

oxalilacetatului, într-o reacţie catalizată de aspartat transaminaza mitocondrială, cu

formarea aspartatului, donorul imediat de grupări aminice în sinteza ureei.

Mecanismul de acţiune al aminotransferazelor

Transaminazele au drept coenzimă piridoxalfosfatul, care poate fixa aminoacidul

formând o cetimină sau baza Schiff, cu următoarea structură:

Formele active metabolic ale vitaminei B6 :

Page 63: Curs Biochimie Sem II

63

Hidrogenul de la C-α este eliberat ca proton, ceea ce conduce la restructurarea

moleculei, cu deplasarea dublei legături şi a centrului nucleofil la C unde se fixează

protonul.

Acest produs este tot o bază Schiff, care prin hidroliză eliberează un cetoacid şi

piridoxalfosfatul, care reintră într-un nou ciclu de reacţii.

Procesul are loc în felul următor:

În enzima liberă, piridoxal-fosfatul (coenzima) se leagă de proteina enzimatică nu

numai prin azotul din ciclu, ci şi prin formarea unei baze Schiff cu gruparea ε-amino a

unei lizine din proteină.

Piridoxal-fosfatul, legat foarte strâns, dar nu covalent de proteina enzimatică este

transportorul de grupări aminice.

În cursul ciclului său catalitic el suferă tranziţii reversibile între forma sa liberă de

aldehidă (piridoxal-fosfatul) şi forma sa aminată (piridoxamin-fosfatul).

Piridoxamin-fosfatul interacţionează cu α-cetoacid şi formează un aminoacid şi cu

regenerarea simultană a

piridoxal-fosfatul.

Piridoxal-fosfatul format poate să reintre într-un nou ciclu de transformări.

Aminoacidul substrat dislocă gruparea lizil-ε-amino din legătura cu piridoxal-

fosfatul, formând o aldimină substrat-piridoxal fosfat.

Page 64: Curs Biochimie Sem II

64

Acidul glutamic, drept colector universal de grupări aminice joacă un rol central în

metabolismul aminoacizilor din două puncte de vedere.

Acesta- poate prelua direct sau indirect grupările aminice de la majoritatea

aminoacizilor

-poate regenera, prin dezaminarea oxidativă acidul α-cetoglutaric, care

devine apt să accepte grupările aminice.

Exemplu:

Importanța clinică a transaminazelor

Alaninaminotransferaza (ALAT sau GPT- glutamic piruvat transaminază)

Aspartataminotransferaza (ASAT sau GOT – glutamic-oxaloacetic transaminază)

Creşterea nivelului seric al lor este din cauza leziunilor celulare la nivelul ţesutului

afectat (sindrom de citoliză a ţesuturilor în care se află aceste enzimă)

ALAT – se află în faza solubilă a celulei şi în concentraţie mult mai mari în

hepatocite (raportul nivelul hepatic/nivelul extrahepatic: 10/1)

ASAT – ficat, inimă,muşchii sceletici (raportul nivelul hepatic/nivelul extrahepatic:

1/1)

Page 65: Curs Biochimie Sem II

65

ALAT:

hepatita infecţioasă

hepatite antiicterice - perioada de incubare;

hepatopatie toxică

hepatita cronică

în ciroza ficatului şi icterul mecanic cresc puţin

ASAT:

↑ infarct miocardic în 95%;

↑raportului DE RITTIS (GOT/GPT, normă 1,33)

↑ activ. sale apare peste 4-6 ore, manifestându-se celor 24-36 ore; după 3-7 zile

=> activitate atinge valori normale.

Dezaminarea oxidativă

Glutamatul format sub acţiunea transaminazelor poate fi rapid dezaminat oxidativ

sub acţiunea glutamat dehidrogenazei, o piridin-enzimă prezentă atât în citosol, cât şi în

mitocondriile hepatocitului.

Grupările aminice colectate de la diferiţi aminoacizi de către glutamat sunt

descărcate sub formă de ioni de NH4+ .

În această reacţie are loc şi o dehidrogenare.

Se presupune că dehidrogenarea glutamatului are loc în două etape: în prima etapă

se formează α-iminoglutaratul, care în a 2-etapă este hidrolizat la cetoacid.

Enzima care catalizează această reacţie se numeşte L-glutamat dehidrogenaza.

-poate folosi ca acceptor de electroni atât NAD+ cât şi NADP+, preferat fiind

NAD+

Page 66: Curs Biochimie Sem II

66

NADH –ul format este oxidat în lanţul transportor de electroni.

- are un rol cheie în dezaminarea aminoacizilor

-enzimă allosterică- înhibată -ATP

-GTP

-NADH

-stimulată - ADP

-GDP.

Multe organisme conţin aminoacid oxidaze flavin-dependente, care şi ele catalizează

dezaminarea oxidativă a aminoacizilor. L-aminoacid oxidaza este specifică pentru

dezaminarea L-aminoacizilor şi catalizează reacţia:

L-aminoacidoxidaza are ca grupare prostetică FMN strâns legată de proteina

enzimatică.

Se găseşte în reticulul endoplasmatic - ficat

-rinichi.

D-aminoacidoxidaza, prezentă în ficat şi rinichi, care oxideaza D-aminoacizii la α-

cetoacizii corespunzători.

Rolul D-aminoacidoxidazei este de a iniţia degradarea D-aminoacizii proveniţi din

degradarea enzimatică a peptidoglicanilor din pereţii celulari ai bacteriilor intestinale, care

conţin acid D-glutamic şi alţi D-aminoacizi.

Formele reduse al L- şi D-aminoacidoxidazelor pot reacţiona direct cu O2 formând

H2O2 şi regenerând enzimele sub forma lor oxidată.

Apa oxigenată formată este descompusă de catalază la apă şi oxigen molecular.

În celulele eucariote, L-şi D-aminoacidoxidazele precum şi uratoxidaza sunt

localizate în microcorpi.

Tot în aceste organite se găseşte şi catalza.

Din acest motiv organitele repective se mai numesc şi peroxizomi.

Page 67: Curs Biochimie Sem II

67

Decarboxilarea aminoacizilor

Un alt mecanism de degradare a aminoacizilor îl constituie decarboxilarea sub

acţiunea aminoacid-decarboxilazelor, a căror coenzimă este piridoxal-fosfatul.

În urma procesului de decarboxilare se formează aminele primare corespunzătoare,

numite şi amine biogene.

Pentru ca reacţia să aibă loc, şi în acest se formează o bază Schiff între aminoacid şi

piridoxal-fosfat.

Deplasările electronilor spre N piridinic labilizează legătura dintre Cα şi gruparea

carboxilică.

Are loc eliberarea unei molecule de CO2 urmată de hidroliza bazei Schiff astfel

rezultate.

Din hidroliză rezultă piridoxalfosfatul şi se pune în libertate amina respectivă.

Mecanismul reacţiei este următorul:

Page 68: Curs Biochimie Sem II

68

Din decarboxilarea

histidinei →histamina(vasodilatator, ↑ secreţia HCl participă în reacţiile de

sensibilizare şi desensibilizare a organismului).

triptofanului →5-hidroxitriptofanului→ serotonina mediator

chimic,vasoconstrictor (reglarea TA,t corpului este mediator al SNC,

tirozinei →tiramina

(cu rol de hormoni tisulari)

Din decarboxilarea

treoninei →propanolamina

cisteinei→ cisteamina

acidului aspartic→ β-alanina,

care intră în structura cobalaminei şi CoA.

Din decarboxilarea acidului glutamic se formează acidul γ-aminobutiric, important

neurotrasmiţător de tip inhibitor.

Fixarea lor pe membrana postsinaptică creşte permeabilitatea pt.ionul de Cl

determinând hiperpolarizarea acesteia.

Din decarboxilarea aminoacizilor bazici ca: lizina, ornitina, arginina rezultă

cadaverina, putresceina, care sunt produşi de putrefacţie.

Exemple de reacţii de decarboxilare:

Page 69: Curs Biochimie Sem II

69

METABOLISMUL PROTEINELOR

Metabolismul amoniacului

Amoniacul =produs catabolic al diverşilor compuşi.

Eliminat prin sinteza hepatică de uree.

Concentraţie în sânge foarte scăzută este toxic pentru SNC.

Formarea şi eliminarea amoniacului

Sursă de amoniac

-apare în ţesuturi ca rezultat al metabolismului aminoacizilor

(dezaminarea oxidativă,transaminare)

- din proteinele alimentare sub acţiunea bacteriilor intestinale -sub

actiunea ureazei bacteriene în lumenul intestinal. Amoniacul este absorbit din

intestin pe calea venei porte și îndepărtat în întregime în ficat prin transformare în

uree.

-din glutamină în rinichi prin acțiunea glutaminazei renale și a

glutamat dehidrogenazei .

-din purine și pirimidine –grupările amino sunt indepărtate sb

formă de amoniac

Acest amoniac este absorbit din intestin în sângele portal venos, care conţine

cantităţi mai mari de amoniac decât sângele sistemic.

În condiţii normale, ficatul îndepărtează prompt amoniacul din sângele

portal, astfel încât sângele ce părăseşte ficatul, este în mod virtual liber de amoniac.

Este esenţial deoarece cantităţi mici de amoniac sunt toxice pentru sistemul

nervos (normal în sânge se găsesc 10-20μg NH3 /100ml).

Hiperazotemia Simptomele intoxicaţiei cu amoniac sunt rezultatul unei scăderi ale

funcţiilor creierului

manifestări greaţă

vărsături

letargie

ataxie

convulsii

în cazuri mai grave comă prin hiperamoniemie (cc 100μg NH3 /100 ml) şi

chiar moartea.

Page 70: Curs Biochimie Sem II

70

Aceste simptome sunt asemănătoare comei hepatice, când nivelul

amoniacului din ficat şi probabil din creier este foarte crescut.

Intoxicaţia cu amoniac pare să fie un factor etiologic în coma

hepatică.

Simptome asemănătoare apar şi în hepatomegalie şi în general, când

funcţiile hepatice sunt puternic alterate, deoarece ficatul este sediul transformării

amoniacului în uree.

Mecanismul prin care amoniacul îşi exercită efectul asupra creierului nu se

cunoaşte încă.

Se presupune că se datoreşte descreşterii formării de ATP pe calea ciclului

citric din cauza transformării unei cantităţi excesive de α-cetoglutarat în glutamat şi

glutamină.

Nivelul acestor metaboliţi, la fel ca şi a amoniacului este crescut în creier în

decursul intoxicaţiei cu amoniac.

Alterări ale proceselor de transmisie neurală datorită unor formări excesive

de acid γ-aminobutiric (GABA) din glutamat pot fi, deasemenea implicate.

Conţinutul de amoniac din sângele din venele renale, mai mare decât în

arterele renale, indică faptul că amoniacul este produs în rinichi şi apoi trece în

sânge.

Excreţia în urină a amoniacului produs în celulele tubilor renali constituie un

aspect semnificativ al metabolismului amoniacului renal.

Producerea de amoniac este un mecanism important al tubilor renali, de

reglare a balanţei acido-bazice şi conservare de cationi, fiind foarte crescut în

acidoza metabolică şi scăzut în alcaloză.

Amoniacul produs la nivelul rinichilor rezultă din aminoacizii intracelulari şi

în special din glutamină.

Eliberarea de amoniac este catalizată de glutaminaza renală, conform

reacţiei:

Amoniacul poate fi excretat sub formă de săruri de amoniu.

Marea majoritate este excretată sub formă de uree, care se formează în ciclul

ureogenetic.

Page 71: Curs Biochimie Sem II

71

Amoniacul format în ţesuturi și prezent în sângele periferic în urme, este

îndepărtat rapid din circulaţie sub formă de glutamină şi uree.

Formarea glutaminei este catalizată de glutamin-sintetază, enzimă prezentă

în cantităţi mari în ţesutul renal.

La animale, plante şi microbi există o reacţie catalizată de L-asparaginază,

analoagă celei catalizate de glutaminază la om.

Asparaginaza şi glutaminaza sunt utilizate în scop terapeutic ca agenţi

antitumorali, deoarece tumorile necesită cantităţi mari de acid aspartic şi acid

glutamic.

calea majoră de îndepărtare a amoniacului

la nivelul creierului este formarea glutaminei

în ficat calea majoră o constituie transformarea în uree.

Un adult cu o activitate normală, moderată excretă zilnic 16,5g azot.

- 95% se elimină prin rinichi

- 5% este stocat şi apoi eliminat prin fecale.

Ureea constituie 80-90% din azotul excretat.

Interconversia amoniacului şi a glutaminei, catalizată de glutaminsintetază şi

glutaminază, poate fi prezentată schematic astfel:

Page 72: Curs Biochimie Sem II

72

Ciclul ureogenetic

În cursul reacţiilor ce alcătuiesc un ciclu complet dintr-un mol de amoniac

rezultă un mol de uree şi se consumă 3 moli de ATP.

Reacţiile succesive sunt catalizate de 5 enzime.

Carbamoil sintetaza prezentă în mitocondriile hepatice ale organismelor

ureotelice, inclusiv organismul uman, catalizează sinteza carbamoilfosfatului cu

consum de 2 moli de ATP.

Ornitincarbamoilaza se găseşte în mitocondriile hepatice şi catalizează

reacţia de sinteză a citrulinei, pentru care are o mare specificitate.Citrulina este

transportată în citosol.

Page 73: Curs Biochimie Sem II

73

Citrulina condensează cu aspartatul în prezenţă de argininosuccinat-

sintetaza formează argininosuccinatul.

Argininosuccinaza, prezentă în ţesutul hepatic şi renal al mamiferelor

catalizează reacţia de scindare a argininosuccinatului în arginină şi acid fumaric,

care intră în ciclul citric.

În continuare acidul fumaric intră în ciclul citric şi va suferi o reacție de

hidratare în prezenţă de fumarază trece în acid malic, care la rândul său sub

acţiunea malatdehidrogenazei trece în oxalilacetat.

Page 74: Curs Biochimie Sem II

74

Oxalilacetatul intră într-o reacţie de transaminare la care participă acidul

glutamic şi transaminaza glutamico-oxalacetică(GOT), formând acidul aspartic.

Deasemenea arginina formată este scindată de arginază (enzimă prezentă în

ficatul tuturor organismelor ureotelice) la ornitină şi uree.

Arginaza se găseşte în cantităţi mici

rinichi

creier

glanda mamară,

ţesut testicular

piele.

Enzima poate fi înhibată competitiv de ornitină şi lizină.

Page 75: Curs Biochimie Sem II

75

Ornitina rezultată poate să reia un nou ciclu, iar ureea formată este excretată

urinar.

Ciclul ureogenetic este o cale metabolică foarte costisitoare pentru organism,

deoarece pentru fiecare moleculă de uree ce se formează se consumă 3 legături

macroergice.

Cantitatea de uree excretată de un adult normal prin urină este de 25-30g în

24 de ore.

Această cantitate reprezintă 90% din substanţele azotate şi variază

proporţional cu cantitatea de proteină ingerată.

În condiţii normale excreţia de amoniac reprezintă numai de 2,5-4,5% din

totalul azotului urinar.

Excreţia amoniacului reprezintă o funcţie importantă în menţinerea balanţei

acido-bazice.

Amoniacul se formează la nivelul rinichilor unde se combină cu ionii de

hidrogen formând ioni de amoniu.

Conţinutul său creşte în acidoză şi scade în alcaloză.

Ureogeneza este un proces semiciclic deoarece ornitina consumată în reacţia

2 este regăsită în ultima reacţie.

Destinația ureei

Ureea din ficat difuzează și este transportată pe cale sanguină la rinichi unde

este filtrată și excretată prin urină.

O parte din uree difuzează din sânge în intestin unde ureaza bacteriana o

scindează în CO2 și NH3.Acest amoniac o parte este eliminat în scaun și parțial

reabsorbit în sânge.

In insuficiența renală nivelurile plasmatice de uree sunt crescute ceea ce

favorizează transferul accentuat al ureei în intestin.

Acțiunea ureeazei intestinale asupra cantității excesive de uree devine o sursă

importantă de amoniac.

Administrarea neomicinei reduce numărul bacteriilor intestinale.

Boli metabolice legate de dereglări apărute în ciclul ureogenetic

Lipsa uneia dintre enzimele care intervin în ciclul ureogenetic determină

apariţia unor afecţiuni, care toate sunt cauzate de intoxicaţia cu amoniac.

Acesta nu se mai poate transforma în uree, produs netoxic care se elimină.

Deficitul de carbamoilfosfatsintetază este probabil ereditar şi cauzează

hiperamoniemia de tip I.

Deficitul de transcarbamoilază duce la apariţia enzimopatiilor congenitale.

Page 76: Curs Biochimie Sem II

76

Boala se numeşte hiperamonemie de tip II.

În aceste cazuri în sânge, lichid cerebrospinal şi urină s-au găsit cantităţi mari

de glutamină, iar în ţesuturi cantităţi mari de amoniac.

Lipsa activităţii argininosuccinat-sintetazei duce la citrulinemie, o

boală foarte rară.

În sângele şi în lichidul cerebrospinal al pacienţilor se găsesc cantităţi mari

de citrulină, iar în urină eliminarea este masivă (1-2g citrulină/24 de ore).

Absenţa argininosuccinazei duce la argininosuccinurie.

Enzima este absentă în creier, ficat, rinichi, eritrocite şi fibroblastele din piele.

Simptomatologia se caracterizează prin

hiperamonemie,

vărsături

letargie

Comă

Tratamentul constă în administrarea de arginină şi benzoat de sodiu.

Absenţa arginazei conduce la hiperargininemie.

Aceasta se caracterizează prin creşterea nivelului de arginină în sânge şi în

lichid cerebrospinal,eliminare urinară crescută de arginină,lizină şi ornitină.

Tetraplegie spastică progresivă şi retardare mentală.

Arginaza cerebrospinală nu este întotdeauna absentă, uneori este mai scăzută.

Tratamentul constă în dieta cu aa.esenţiali (exclusiv arginină) şi regim

hipoproteic.

Page 77: Curs Biochimie Sem II

77

Catabolismul scheletului de atomi de carbon ai aminoacizilor

Aminoacizii sunt utilizaţi alături de glucide şi lipide la acoperirea

necesităţilor energetice ale organismelor animale.

În condiţiile unei alimentaţii echilibrate şi în stare normală,

organismul uman îşi procură cel mult 10% din necesarul de energie prin degradarea

aminoacizilor.

Pentru producerea de energie, scheletul de atomi de carbon al

aminoacizilor este degradat oxidativ la CO2 şi H2O.

S-a constatat că atomii de carbon din scheletul aminoacizilor se

regăsesc nu numai în CO2 ci şi în structura glucozei şi lipidelor sintetizate

endogen.

Aminoacizii din care se sintetizează glucoză se numesc glucogeni, iar

cei din care se sintetizează lipide se numesc cetogeni.

Unii aminoacizi sunt atât glucogenici cât şi cetogenici.

Caracteristici producerea de energie

sinteza de lipide şi glucoză

sunt transformaţi pe căi mai simple sau mai complexe în intermediari

ai ciclului Krebs sau în compuşi aflaţi în strânsă legătură cu acest ciclu:

oxalilacetat, α-cetoglutarat, succinil-CoA, fumarat, piruvat, acetil-CoA.

Aminoacizi glucogenici

Se formează: a-cetoglutarat, piruvat, oxaloacetat, fumarat sau succinil-

CoA

Aminoacizi cetogenici formează acetil CoA sau acetoacetat: Lizină,

Leucină

Aminoacizi glucogenici și cetogenici formează: a-cetoglutarat,

piruvat, oxaloacetat, fumarat sau succinil-CoA și acetil CoA sau

acetoacetat Izoleucină

Treonină Triptofan

Fenilalanină Tirozină

Page 78: Curs Biochimie Sem II

78

alanina, serina, cisteina și treonina sunt convertite la piruvat

aspartatul și asparagina sunt convertite la oxalacetat

unii aminoacizi sunt convertiți la a-cetoglutarat prin glutamat

Page 79: Curs Biochimie Sem II

79

În cazul unora dintre aminoacizi există căi specifice de trecerea spre

doi dintre compuşii menţionaţi:

-triptofanul la- acetil-CoA

- acetoacetil-CoA

-tirozina la- fumarat

- acetoacetil-CoA.

Schema generală de metabolizare a scheletului de atomi de C ai

aminoacizilor:

Defecte în metabolizarea aminoacizilor În legătură cu metabolismul aminoacizilor sunt descrise mai multe

afecţiuni cauzate în principal de defecte la sinteza unor enzime cheie.

Fenilcetonuria apare atunci când lipseşte fenilalanin-hidroxilaza.

Fenilalanina -nu se mai poate transforma în tirozină

- se transformă în- acid fenilpiruvic,

- acid fenillactic

-acid fenilacetic

-toxici pentru creier care se elimină parţial prin urină

-produce idioţenie fenilpiruvică

-depistarea precoce a bolii face posibil tratamentul.

Page 80: Curs Biochimie Sem II

80

-dietă cu conţinut redus de fenilalanină şi administrare de tetrahidrobiopterină

(pt forma atipică)L-DOPA,5-hidroxitriptofan ameliorează evoluţia clinică,deşi

răspunsul la tratament este imprevizibil.

Fenilalanina este prezentă în concentraţii crescute în plasmă,ţesuturi şi

urină.

Retard mintal şi hipodezvoltare staturo-ponderală.

Hipopigmentare –hidroxilarea tirozinei de tirozinază reprezintă prima

etapă în formarea pigmentului melanină care este inhibată de nivelurile crescute de

fenilalanină la aceşti pacienţi.

Screening-ul neonatal determinarea cantitativă a concentraţiei

plasmatice de fenilalanină .

Fenilcetonurie

Page 81: Curs Biochimie Sem II

81

Alcaptonurie

Alcaptonuria- apare

datorită absenţei

homogentizatoxidazei

-

acumularea

ac.homogentizinic ,trece în

urină(se colorează în negru

sau albastru)

Aceasta duce la

pigmentarea anormală a

ţesutului conjunctiv, datorită

unui pigment negru ce se

formează la nivelul ţesutului

conjunctiv.

Albinism

Albinismul- apare prin lipsa tirozinazei,

enzimă ce iniţiază oxidarea tirozinei

pentru formarea pigmenţilor melaninici.

- pielea,părul şi irisul sunt

decolorate.

-prezintă o accentuată

fotosensibilitate.

Page 82: Curs Biochimie Sem II

82

Histidinemia- apare datorită lipsei enzimei histidinamonio-liazei.

-histidina se elimină parţial prin urină, parţial se transformă în

acid imidazol-piruvic.

-acestea duc la întârzierea dezvoltării generale şi a vorbirii.

Cistinuria- apare datorită unei reabsorbţii tubulare defectuoase a

cistinei

- ceea ce determină eliminarea ei în cantităţi mari prin urină.

-fiind puţin solubilă, cistina formează calculi

Page 83: Curs Biochimie Sem II

83

BIOSINTEZA AMINOACIZILOR

Dintre aminoacizii cunoscuţi numai un număr de 20 prezintă importanţă

pentru biosinteza proteinelor.

Unele forme de viată (plante, bacterii) sunt capabile să sintetizeze toţi cei 20

de aminoacizi din intermediari amfibolici.

Altele, inclusiv mamiferele şi în special omul, pot sintetiza numai o parte din

ei, care au fost numiţi aminoacizi neesenţiali.

Cei ce nu pot fi sintetizaţi şi care trebuie suplimentaţi prin dietă sunt numiţi

aminoacizi esenţiali.

Exemplu:

Aminoacizi esenţiali: arginina, histidina, izoleucina, leucina, lizina,

metionina, fenilalanina, treonina, triptofan, valina.

Aminoacizi neesenţiali: alanina, asparagina, acid aspartic, cisteina, acid

glutamic, glutamina, glicina, hidroxiprolina, prolina, serina, tirozina.

Sinteza de aminoacizi neesenţiali din intermediari amfibolici

Alanina se sintetizează din acid piruvic printr-o reacţie de transaminare.

Are rol în sinteza proteică şi de transport a grupării azot de la ţesuturi spre

ficat.

Acidul glutamic se formează din acid α-cetoglutaric printr-o reacţie catalizată

de L-glutamat dehidrogenază.

Este o reacţie de fixare de azot.

Acidul aspartic se sintetizează din acid oxalilacetic prin reacţia de

transaminare.

Page 84: Curs Biochimie Sem II

84

Glutamina se sintetizează printr-o reacţie catalizată de către

glutaminsintetază, plecând de la acid L-glutamic.

Reacţia necesită ATP ca şi donor de energie.

Asparagina se sintetizează printr-o reacţie similară plecând de la acid L-

aspartic sub acţiunea aparaginsintetazei ATP trece, în acest caz la AMP şi PP.

În cazul serinei, în ţesutul mamiferelor coexistă două căi de biosinteză.

În ambele cazuri punctul de plecare în sinteză este acidul 3-fosfogliceric,

intermediar din glicoliză.

Calea prin intermediul derivaţilor fosforilaţi necesită în prima etapă o

dehidrogenază, apoi o transaminază şi o fosforilază.

Calea prin intermediari nefosforilaţi, necesită o fosfatază şi o transaminază

Page 85: Curs Biochimie Sem II

85

Sinteza glicinei în ţesutul mamiferelor poate să se facă pe mai multe căi.

În citosolul hepatic se găseşte glicintransaminaza care transformă acidul

glioxilic şi acizii glutamic şi aspartic în glicină.

La mamifere există două căi importante de sinteză a glicinei -de la -colină

-serină.

În cea de a doua cale- serina suferă o reacţie de hidroximetilare în prezenţa

tetrahidrofolatului.

Betaina şi metiltetrafolatul funcţionează ca donori alternativi de metil în

conversia homocisteinei la metionină.

Glicina este implicată în multe reacţii anabolice( altele decât sinteza proteică)

sinteza

bazelor purinice

glutationului

hemului

creatinei

serinei

Sinteza de aminoacizi neesenţiali care iau naştere din aminoacizi

neesenţiali

La mamifere prolina se sintetizează pornind de la acid glutamic printr-o serie

de reacţii reversibile care sunt utilizate şi în catabolismul prolinei

Page 86: Curs Biochimie Sem II

86

Hidroxiprolina se sintetizează din prolină prin acţiunea prolin hidroxilazei.

Reacţia necesită oxigen molecular, Fe+2 şi vitamina C.

Sinteza de aminoacizi neesenţiali care iau naştere din aminoacizi esenţiali

Cisteina se sintetizează din L-serină şi homocisteină, care provin ca

intermediari în metabolizarea metioninei.

În deficientul de folat, homocisteina tinde să se acumuleze.

Acest fapt a fost sugerat ca factor de risc în bolile cardiovasculare.

Page 87: Curs Biochimie Sem II

87

Tirozina se sintetizează din fenilalanină sub acţiunea fenilalaninhidroxilazei.

Mutaţii ale genei enzimei are drept consecinţă imposibilitatea catabolizării

fenilalaninei care astfel se acumulează în ficat, ceea ce are ca rezultat procese

metabolice minore cum ar fi transaminarea ei la fenilpiruvat.

Reacţia este ireversibilă şi necesită prezenţa de NADPH, oxigen molecular şi

tetrahidrobiopterina.

Complexul fenilalanin hidroxilazei prezintă două activitaţi distincte:

1 – reducerea oxigenului molecular la apă şi a fenilalaninei la tirozină

2 – reducerea dihidrobiopterinei la tetrahidrobiopterină pe seama NADPH.

La fel ca şi prolina, hidroxilizina este prezentă în fibra de colagen.

Hidroxilizina este, însă, absentă din aproape toate proteinele mamiferelor,

provine din lizina alimentară prin hidroxilare, dar numai după încorporarea lizinei

în legătura peptidică, analog formării hidroxiprolinei din prolină.

Enzima care catalizează această reacţie este lizinhidroxilaza.

Page 88: Curs Biochimie Sem II

88

Page 89: Curs Biochimie Sem II

89

METABOLISMUL HEMOGLOBINEI

Deoarece există o pierdere permanentă de hemoglobină prin catabolism şi

prin îmbătrânirea hematiilor este nevoie de înlocuirea acesteia în mod

permanent.

Durata medie de viaţă a eritrocitelor umane este în jur de 120 de zile.

Ele sunt apoi lizate şi hemoglobina conţinută în ele, este convertită în produşi

de excreţie.

Biosinteza globinei se realizează din aportul corporal de aminoacizi într-o

cantitate de 8 g pe zi.

Aproximativ 14% din aminoacizii aparţinând proteinelor ingerate sunt

utilizaţi pentru obţinerea globinei.

Procesul de sinteză a globinei are loc în eritrocitele nucleate din măduva

osoasă şi în reticulocite.

Sinteza globinei are loc la nivelul ribozomilor într-un mod asemănător cu a

altor proteine.

Studii de electronomicroscopie arată că sinteza hemoglobinei în reticulocite

are loc pe structura multiribozomală care conţine cinci ribozomi.

Aceşti ribozomi sunt înşiraţi pe un lanţ de ARNm.

Nucleul eritrocitelor nucleate din măduva osoasă umană nu sintetizează

cantităţi semnificative de hemoglobină.

Formarea globinei nu pare să implice factori genetici sau mecanism speciale.

Necesită o serie de factori nutriţionali ca vit.B12,acid folic,vitamine B1,2,6,

Fe,Cu.

Cele două tipuri de lanţuri se formează independent sub controlul diferitelor

gene şi de asemenea, cu viteze egale.

Biosinteza porfirinelor şi hemului constă din trei etape succesive:

Sinteza hemului Locul sintezei: Mitocondrie și citoplasmă

Precursori: Glicină, succinil CoA, Fe2+

Calea sintezei hemului:

(1) Formarea acidului -aminolevulinic (ALA)

Page 90: Curs Biochimie Sem II

90

(2) Formarea porfobilinogenului (PBG)

(3) Formarea uroporfirinogenului Ⅲ (UPGⅢ) și coproporfirinogenului

Ⅲ (CPGⅢ)

(4) Formarea hemului

Page 91: Curs Biochimie Sem II

91

2. Reglarea biosintezei hemului

(1) ALA sintază

• enzimă reglatoare

• Inhibată de hem

• Indusă de unele medicamente( griseofulvina,un agent antifungic

,hidantoină și fenobarbital ,un anticonvulsivant).Aceste medicamente

sunt metabolizate de sistemul microzomal al monooxidazelor

citocromului P450.Sinteza proteinelor citoP450 este crescută=consum

accentuat de hem=crește sinteza de ALA sintază

• hormoni (ex. testosteron)

(2) ALA dehidrază și ferrochelatază

Inhibată de hem și metale grele.

(4) Erithropoietina (EPO) poate crește sinteza de hem și hemoglobină.

Aproximativ -85% din hemul sintetizat este pentru formarea hemoglobinei

-10% este utilizat pentru formarea mioglobinei

- 5% pentru formarea citocromilor sau alte proteine hemice.

Porfirinele care iau naştere în cantităţi mici sunt compuşi colaterali care ies

din calea biosintezei hemului.

Aceştia nu pot fi utilizaţi şi se elimină ca atare prin urină.

Formarea în cantitate mare a acestor porfirine reprezintă o perturbare în

biosinteza hemului.

Această perturbare reprezintă boli genetice, prin deficit enzimatic, cu sau

fără manifestări clinice cunoscute sub numele de porfirii şi caracterizate-

printr-o eliminare crescută de porfirine prin urină

-fotosensibilitate

-simptome neurologice

-dureri abdominale

Clasificarea porfiriilor

1. primare – cauzate de defecte enzimatice ereditare

2. Secundare – sunt consecutive altor afecţiuni ( diabet, intoxicaţie)

Porfiriile primare după localizare pot fi:

- eritropoietice-Porfiria eritropoietică congenitală (Gunther)

-Protoporfiria

- hepatice -Porfiria acută intermitentă

- Porfiria variegata

-Coproporfiria ereditară

-Porfiria cutanea tard

- mixte

Page 92: Curs Biochimie Sem II

92

Porfiria eritropoietică congenitală

- afecţiune rară

- autosomal recesivă Cauza: sinteza defectuoasă a uroporfirinogen III cosintetazei

Supraproducerea de uroporfirinogen I şi coproporfirinogen I (elimină prin

urină şi materiile fecale) – urina e de culoare roşie

Eritrocitele se distrug prematur

Clinic: Hepatomegalie

Fotosensibilitate mare cu producerea de eriteme şi vezicule ce lasă

cicatrice

Dinţii roşii

Anemie hemolitică

Protoporfiria

Cauză - deficienţa sintezei ferochelatazei

Eritrocitele, plasma şi materiile fecale conţin în cantităţi mari protoporfirina

IX

Reticulocitele şi pielea prezintă fluorescenţă roşie

Clinic

ciroză

urticarie

Porfiria acută intermitentă

Cauză- activitatea scăzută a uroporfirinogensintetazei

Creşterea concentraţiei de aminolevulinat şi porfobilinogen (se elimină cu

urina, ei sunt incolori, dar în contact cu aerul şi lumina se polimerizează –

închid culoarea urinei)

Clinic: o Dureri abdominale

o Paralizii periferice

o Tulburări ale SNC

Porfiria cutanea tarda Cea mai frecventă

Cauza - deficitul uroporfirinogen decarboxilaza

se măreşte concentraţia uroporfirinogen I şi III

Clinic o Fotosensibilitatea cutanată (eriteme, vezicule, cicatrice

o Tulburări abdominale

o Tulburări neurologice

Page 93: Curs Biochimie Sem II

93

Coproporfiria ereditară

Cauză- Defect enzimatic în sinteza coproporfirinogenoxidaza

(mitocondrială)

eliminarea renală şi prin materiile 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

Porfiria variegata

Cauză-Micşorarea sintezei protoporfirinogen oxidazei + ferochelatazei

Mărirea c% de protoporfirină, coproporfirină, uroporfirină

La debutul bolii – se măreşte aminolevulinatul şi porfobilinogenul în urină

Apare o porfirină atipică- X – hidrofilă, ce are ataşat un rest peptidilic

Simptomele clinice – ca la coproporfiria ereditară

Porfiria toxică (intoxicaţiimedicamentoase,hexaclorbenzen,etilism)

Porfiria dobândită boli hepatice cronice,tumori,boli sanguine

Porfirii variate.

Page 94: Curs Biochimie Sem II

94

CATABOLISMUL HEMOGLOBINEI

În condiţii fiziologice la un om adult se distrug 1-2 x 108 eritrocite pe zi.

Astfel, un adult de 70 de kg prezintă un turnover de 6 g Hb/zi.

Din eritrocitele îmbătrânite hemoglobina este eliberată prin fagocitoză în

celulele reticuloendoteliale, în special în splină.

Hemoglobina eliberată în sânge este captată de către o glicoproteină

specifică,incoloră numită haptoglobulină (Hp), care prezintă proprietăţi

peroxidice.

Hemoglobinuria apar doar în cazul în care Hb eliberată depăşeşte capacitatea

de captare a haptoglobulinei.

Degradarea hemului are loc la nivelul microzomilor hepatici şi implică o

oxidare unică a atomului de carbon α din puntea metilenică cu formare de

monoxid de carbon.

Reacţia este catalizată de către hemoxigenază, o enzimă microzomală, în

prezenţă de oxigen molecular, citocrom c reductază şi NADH.

Descompunerea hemoglobinei constă în desprinderea fierului şi a globinei

care sunt reutilizate şi transformarea porfirinei în pigmenţi biliari.

Inelul tetrapirolic al hemului se deschide şi atomul de fier este eliberat. Se

formează, probabil ca şi intermediar, verdohemină.

Se ajunge apoi la biliverdină care sub acţiunea biliverdin oxidazei şi

NADPH,(oxidarea punţilor interpirolice) este transformată în bilirubină.

O parte din bilirubină se formează şi la nivelul altor ţesuturi din diferite

hemoproteine şi este transportată la ficat şi legată de o albumină plasmatică.

pigmentul biliar este principalul produs catabolic al compusului porfirinic-

fier din organism

conține – bilirubină

- biliverdină

- bilinogen

- bilină.

1. Formarea şi transportul bilirubinei

Page 95: Curs Biochimie Sem II

95

*Formarea bilirubinei

• procesul

• Proprietate hidrofobică

Page 96: Curs Biochimie Sem II

96

* Transportul bilirubinei

• Forma de transport complexul Bilirubină-albumină

2. Conversia Bilirubinei în ficat

a. Prelucrarea

b. Transport

* Conjugarea

structura bilirubin -diglucuronid

Page 97: Curs Biochimie Sem II

97

În ficat bilirubina este conjugată cu acid glucuronic formând acid bilirubin-

diglucuronic care este solubil în apă şi este rapid excretat prin intermediul

bilei în intestin.

Glucuroniltransferaza este mai puţin activă la nou născuţi,mai ales la

prematuri.

După 10-15 zile de viaţă enzima atinge nivelul de activitate întâlnit la adult.

În icterul fiziologic(2-7 zi de viaţă) ar juca un anumit rol deficienţa

glicuroniltransferaza.

Bilirubin diglucuronidul este hidrolizat la nivelul intestinelor de către β-

glucuronidază.

Bilirubina este redusă de flora bacteriană trecând în D- sau L-urobilinogen

incolor.

O parte din el este reabsorbit şi excretat în urină sub forma unui compus de

oxidare colorat în galben oraj, L-urobilină.

Partea rămasă de urobilinogen este redus în intestin la L-stercobilinogen,

care este excretat în fecale sub forma unui produs de oxidare de culoare

brună L-stercobilină.

* Excreția - bilirubina conjugată este secretată în bilă și apoi în intestin

3. Metabolismul bilirubinei în intestin

*proces

Circuitul enterohepatic In ileumul terminal și intestinul subțire, o mică parte din urobilinogen se resoarbe

şi reexcretata prin ficat constituind ciclul enterohepatic.

Page 98: Curs Biochimie Sem II

98

4. Bilirubina serică

* bilirubina serică

1~16mol/l (0.1 ~1mg/dl)

• bilirubina conjugată sau bilirubina directă (hepatobilirubina).

• bilirubina neconjugată sau bilirubina indirectă( hemobilirubina).

Semnificație clinică Icterele

Icterul reprezintă coloraţia galbenă anormală a pielii sau scleroticelor.

Este dată de prezenţa bilirubinei în plasmă şi care de obicei nu este

detectabilă până ce concentraţia nu este mai mare de 34 -42,5mol/l(2-

2,5mg/dl).

În mod normal concentraţia bilirubinei în plasmă este sub de 5,1-17

mol/l(0,3-1mg/dl).

Page 99: Curs Biochimie Sem II

99

Bilirubina conjugată (directa) =0,1-0,2mg/100ml-este solubilă în apă.

Bilirubina necojugată(indirecta)= 0,1-0,6mg/100ml -nu este solubilă în apă şi se

leagă de albumină de la care se poate transfera la alte proteine ca de exemplu la

cele din membranele celulare.

Tipuri de icter

Hemolitic Intensificarea procesului de degradare a hemoglobinei cu producerea de

bilirubină, cu supraîncărcarea mecanismul de conjugare.

Hepatocelular. Lezarea celulelor hepatice.Crește bilirubina neconjugată. Scaune decolorate și urină

închisă la culoare .GOT (AST)și GPT(ALT) au valori serice crescute.

Obstructiv. Obstrucţia căilor biliare.

Scaune decolorate și urină care se închide la culoare după expunerea la aerul

atmosferic.

În plasmă sunt prezente bilirubina conjugată şi cea neconjugată.

Page 100: Curs Biochimie Sem II

100

METABOLISMUL NUCLEOTIDELOR Generalități

Nucleotidele sunt esențiali pentru toate celulele.

- participă la sinteza ADN și ARN

la sinteza proteinelor

-transportori ai intermediarilor activați în sinteza unor

carbohidrați,lipide și proteine

-componente structurale a unor coenzime (FAD, CoA , NAD+, etc.

-au rol de mesageri secunzi la nivelul căilor de transducere a

semnalului.

- au rol în schimbul energetic celular.

ATP este un transportor de grupări fosfat şi pirofosfat în câteva recţii

enzimatice implicate în transferal energiei chimice.

ADP – ul rezultat prin defosforilarea ATP –ului este refosforilat la ATP în

procesul respiraţiei.

Sistemul ATP – ADP este sistemul principal pentru transferul grupărilor

fosfat în celulă, dar şi ceilalţi nucleozidtrifosfaţi, şi anume: GTP, UTP şi

CTP au rolul de a canaliza energia chimică pe anumite biosinteze specifice.

• A doua funcţie majoră a NTP şi NDP este cea de transportori de energie,

energie pe care o înmagazinează sub formă de legături macroergice.

• NTP şi d – NTP sunt precursori bogaţi în energie în procesul de biosinteză

enzimatică a ADN şi ARN.

• În acest proces NTP şi d- NTP îşi pierd grupările pirofosfat terminale,

transformându –se în resturi de nucleozid monofosfaţi, care sunt elemente

constitutive ale acizilor nucleici.

• O altă funcţie majoră a NTP şi NDP este cea de transportori energizanţi de

tip coenzimă ai anumitor elemente constitutive.

• De exemplu: UDP este un transportor pentru glucide în procesul de

biosinteză a polizaharidelor.

Nucleotide foarte importante au un rol cheie în acţiunea biochimică a unor

hormoni

Page 101: Curs Biochimie Sem II

101

Structura generală a nucleotidelor Nucleotidele sunt formate din 3 componente caracteristice

o bază azotată

pentoză

moleculă de acid fosforic.

Bazele azotate Bazele azotate care intră în structura nucleotidelor sunt de două tipuri:

baze purinice

baze pirimidinice

Baze purinice

Bazele pirimidinice

Page 102: Curs Biochimie Sem II

102

Baze rare sau minore

Pentoze

glucidul este o riboză rezultă un ribonucleozid

-2-dezoxiriboză-dezoxiribonucleozid

Nucleozide

Structura unui nucleotid

Page 103: Curs Biochimie Sem II

103

Nucleotide

Implicaţiile terapeutice ale nucleotidice Unele nucleotide naturale, precum şi derivaţii lor obţinuţi prin sinteză pot fi

utilizate în terapie, fiind utilizate în:

chimioterapia bolii maligne

tratamentul hiperuricemiei şi gutei

în afecţiuni virale

în hipertiroidism

agenţi imunosupresori, hipogliceminaţi, antifungici şi antiparazitari.

Mecanismul lor de acţiune este variat:

inhibă enzimele implicate în biosinteza acizilor nucleici, blocând procesul.

înhibă enzimele care catalizează conversia xantinei în acid uric.

Page 104: Curs Biochimie Sem II

104

METABOLISMUL NUCLEOTIDELOR

Generalităţi Nucleotidele ocupă un loc central în procesele biochimice, deoarece ele

sunt:

precursori în biosinteza acizilor nucleici

principalele rezervoare de legături macroergice

componenţi ai mai multor coenzime

efectori allosterici.

ARN din diferite celule este continuu hidrolizat la nucleotide şi

resintetizat după necesităţi în toate celulele.

Procesul este mai rapid în acele celule sau organe în care

-eliminarea de secreţii bogate în proteine -restructurarea diferitelor

căi metabolice necesită o biosinteză proteică activă

Exemplu: glandele digestive exocrine şi ficat.

Unele tipuri de celule au o viaţă relativ scurtă (celulele epidermei,

mucoasei intestinale, celulele sanguine), în cazul lor fiind supus unui proces

asemănător şi ADN( evident la nivelul întregului organism)(reinoire).

Transformările metabolice ale nucleotidelor libere formează o schemă

unitară în care biosinteza este corelată cu biodegradarea la diferite nivele prin

circuite de recuperare.

1. Nucleotidele sunt constant degradate până la nucleozide şi apoi la bazele

azotate corespunzătoare şi ribozo-1-fosfat sau dezoxiribozo-5-fosfat.

2.Nucleozidele, bazele azotate şi ribozofosfatul pot fi reutilizate în căi de

recuperare pentru resinteză de nucleotide.

3.O parte din bazele purinice sunt catabolizate până la acid uric care se

elimină, iar cele pirimidinice până la intermediari metabolici din alte căi.

4.Ribozofosfatul poate fi utilizat în calea pentozofosfatului.

5.Nucleotidele pot fi sintetizate de novo pornind de la intermediari simpli

anumiţi aminoacizi (glicocol, acid aspartic, glutamina)

dioxid de carbon

grupări C1 activate (legate de acizi tetrahidrofolici).

6.Reutilizarea bazelor şi biosinteza lor de novo sunt controlate prin

disponibilitatea formei activate a ribozo-5-fosfatului cum ar fi 5-ribozo-α -D-

ribozil pirofosfat (PRPP) enzima care-l formează- PRPP-sintetaza (sau ATP fosforil transferaza)

este

activată de fosfatul anorganic

înhibată allosteric de nucleotide, asigurând concentraţia lor constantă

Digestia şi absorbţia nucleotidelor

Page 105: Curs Biochimie Sem II

105

Acizii nucleici, RNA şi

DNA din alimente sunt supuşi

modificărilor în tractul gastro-

intestinal.

Ribonucleazele şi

dezoxiribonucleazele secretate de

pancreas vor scinda polinucleotidele

până la oligonucleotide.

Fosfodiesterazele pancreatice vor conduce la formarea

3’- şi 5’- mononucleotide.

În continuare,

nucleotidazele vor hidroliza fosfatul,

generând nucleozide. Ultimele pot fi

absorbite în enterocite sau scindate

de nucleozidaze la bazele respective.

Purinele şi pirimidinele

alimentare nu sunt utilizate în sinteza

acizilor nucleici tisulari.

Purinele în celulele

mucoasei intestinale sunt

transformate în acid uric.Cea mai

mare parte din acidul uric pătrunde

în sânge şi este excretat apoi prin

urină.

În metabolizarea bazelor

purinice e implicată şi flora

intestinală.

Pirimidinele, riboza

(dezoxiriboza) şi o parte din purine

pătrund în circulaţia sanguină.

Digestia şi absorbţia nucleotidelor

Page 106: Curs Biochimie Sem II

106

Hidroliza acizilor nucleici

Lanţurile lungi a acizilor nucleici sunt hidrolizate de către nucleaze în

fragmente scurte.

Ele sunt, în general, de două tipuri:

I. Exonucleazele care desfac succesiv nucleotidele de la una din capete, fiind

5’ sau 3’specifice şi necesită un anumit mod de terminare (cu sau fără fosfat) a

capătului atacant.

II.Endonucleazele care desfac legăturile situate în interiorul lanţului formând

astfel lanţuri oligonucleotidice.

Sunt cunoscute numeroase enzime de acest tip cu localizări şi roluri

diferite.

Acţiunea lor poate specifică pentru un anumit de acid nucleic (ADN sau

ARN) sau nespecifică hidrolizându-le pe amândouă.

Specificitatea poate privi şi alte aspecte cum ar

-fi existenţa ADN ca moleculă dublu sau monolanţ (mai ales pentru unele

exonucleaze)

-recunoaşterea -unui anumit nucleotid dintre cele două sunt unite prin legătura

atacată (unele endonucleaze)

-a unei secvenţe întregi de nucleotide din vecinătate (enzime

de restricţie).

Nucleazele intervin în digestia acizilor nucleici din alimente sau în

prelucrarea şi distrugerea acizilor nucleici endogeni (cu numeroase aspecte).

Digestia acizilor nucleici are loc în duoden.

-sub acţiunea

endonucleazelor

pancreatice

(ribonucleaza şi

dezoxiribonucleaza) se

eliberează

oligonucleotide

-diesterazele

intestinului subţire

eliberează 5’ şi 3’

nucleotide.

Page 107: Curs Biochimie Sem II

107

Catabolismul general al nucleotidelor la baze purinice şi pirimidinice

Nucleotidele sunt hidrolizate specific de către

5’-nucleotidază îndepărtează grupările fosfat.

Există o mare varietate de asemenea enzime

-unele secretate de mucoasa intestinală cu rol în digestie

-altele în general răspâdite în organism cu localizare pe membrana

periplasmatică, în lizozomi, microzomi sau citoplasmă, care intervin în

metabolismul nucleotidelor endogene.

Membrana periplasmatică este impermeabilă pentru nucleotide, dar

permite pătrunderea nucleozidelor.

Ecto-5’-nucleotidaza fixată pe faţa externă a membranei dă posibilitatea

utilizării nucleotidelor, extracelulare (mai ales a AMP) hidrolizându-le vectorial la

nucleozide (adenozină).

În hematii există o 5’-nucleotidază specifică pentru nucleotidele

pirimidinice.

Page 108: Curs Biochimie Sem II

108

Cea mai mare parte din adenozin-5’- monofosfat este catabolizat printr-o

dezaminare la inozin-5’ - monofosfat.

Adenilat deaminaza are mai multe izoenzime, una din ele fiind abundentă

în muşchi.

IMP(inozinmonofosfat) este primul nucleotid purinic format prin sinteza de

novo şi prezintă un punct de încrucişare între căile catabolice şi cele anabolice.

Adenozina care rezultă din restul AMP-ului este, la rândul ei,

dezaminată de către adenozin deaminază la inozină.

O mare parte de adenozină provine în urma hidrolizei S-

adenozilhomocisteinei (SAH), formată din S-adenozilmetionină în urma procesului

de metilare.

Un caz particular îl prezintă celulele musculare ale miocardului.

Ele sunt lipsite de adenilatdeaminază ,iar AMP produs, în urma

contracţiei, este fie hidrolizat la adenozină, care se eliberează în sânge, fie este

refosforilat până la ATP.

Ajungând până la arterele coronare, adenozina cauzează vasodilataţia şi

consecutiv creşterea debitului circulator.

Deoarece producerea adenozinei creşte proprţional cu hipoxia, efectul ei

primeşte semnificaţia unei autoreglări a fluxului sanguin în funcţie de necesităţile

miocardului.

Desfacerea nucleozidelor poate decurge pe două tipuri de acţiuni enzimatice şi

anume hidrolitică şi fosforolitică.

Nucleotidazele, într-o reacţie ireversibilă, hidrolizează nucleozidele la

baze purinice şi pirimidinice şi riboză (sau dezoxiriboză).

Astfel de enzime sunt răspândite în diferite ţesuturi fără a se cunoaşte

numărul şi specificitatea lor exactă.

Nucleozid fosforilazele scindează cu ajutorul fosfatului anorganic şi

eliberează din nucleozide bazele azotate şi ribozo-1-fosfat (sau dezoxiribozo-1-

fosfat).

Există nucleozid fosforilaze specifice pentru purine şi pentru pirimidine.

Purinucleozid fosforilazele nu pot folosi ca substrat adenozina.

Din acest motiv este necesar ca AMP şi adenozina să fie în prealabil

dezaminate.

Page 109: Curs Biochimie Sem II

109

Acţiunea acestor fosforilaze este reversibilă, ele putând servi şi în

biosinteză, deşi sensul fiziologic este catabolic.

În digestie se absorb nucleozide, catabolizate în interiorul celulelor

intestinale ca produşi finali.

Din acest motiv majoritatea bazelor azotate din nucleotidele alimentare nu

pot fi utilizate de către organismul uman.

Catabolismul bazelor purinice Din catabolismul nucleotidelor purinice rezultă două baze azotate

principale:

hipoxantina (din inozină)

guanina (din guanizină).

Ele sunt oxidate mai departe până la acid uric, produs final de catabolism

la

om

primate

păsări

unele reptile

Page 110: Curs Biochimie Sem II

110

Guanina este dezaminată, în prealabil, până la xantină de către o

xantioxidază sau o xantindehidrogenază.

În mod normal, în celule, se formează foarte puţină adenină liberă,

provenind din fosforilarea 5’-metioninadenozinei

Adenina nu poate fi catabolizată direct organismul uman fiind lipsit de

adenindeaminază, prezentă doar la bacterii şi nevertebrate, care s-o transforme în

hipoxantină.

Cea mai mare parte din adenină este utilizată în căile de recuperare.

În cazul unor deficite enzimatice ereditare sau în aportul alimentar crescut,

excesul de adenină este oxidat de către xantinoxidază la 8-hidroxixantină şi apoi la

2,8-dihidroxiadenină, substanţă puţin solubilă, care formează calculi renali.

Page 111: Curs Biochimie Sem II

111

Page 112: Curs Biochimie Sem II

112

În organismul uman xantinoxidaza se găseşte mai ales în mucoasa

intestinală şi în ficat, restul organelor prezentând doar urme de activitate.

În consecinţă purinele din alimente formează direct acid uric, iar sursa

majoră de acid uric endogen este ficatul.

O parte din acidul uric este excretat în intestin prin bilă.

În general acidul uric din organismul uman (în jur de 1,2g) provine din

trei surse principale:

1. nucleotidele alimentare

2.catabolismul purinelor endogene

3.transformarea directă a IMP sintetizat de novo

Concentraţia normală de acid uric în ser

bărbaţi (6,9-7,5mg/dl)

femei (5,7-6,6 mg/dl).

Hiperurinemii apar în –guta- primară

-secundară

Hipouricemii deficienţele xantinoxidază ereditară

în cadrul unei insuficienţe hepatice.

Eliminarea urinară este între 400 şi 800 mg/24 ore variind şi în funcţie de

alimentaţie.

Rinichiul uman elimină acidul uric

într-un proces destul de complicat.

La nivelul glomerulilor este filtrat,

apoi reabsorbit în tubii contorţi distali.

Normal: 98 - 100% a acidului uric se resoarbe în

regiunea proximală a tubului contort

50% din cantitatea inițială este secretat

în porțiunea distale a tubului contort

proximal, dar ulterior se resoarbe 40 -

44% și 6 - 12% din filtratul glomerular

în cele din urmă excretat

O serie de medicamente interferează cu aceste procese renale.

Page 113: Curs Biochimie Sem II

113

În afara semnificaţiei sale de produs final al catabolismului purinic, acidul

uric serveşte pentru eliberarea amoniacului la păsări şi unele reptile, fiind puţin

solubile acestea se elimină sub formă de pastă economisindu-se apă.

Astfel de animale se numesc uricotelice şi nu posedă enzimele necesare

formării de uree.

Mamiferele, cu excepţia primatelor, descompun în continuare acidul

uric în prezenţă de uricază la alantoină pe care o elimină prin urină.

La alte specii degradarea merge mai departe prin acţiunea alantoinazei la

acid alantoic, sau continuă datorită alantoicazei până la uree şi acid glioxilic.

Deci, flora intestinală descompune ureea cu ureează la dioxid de carbon şi

amoniac, la unele nevertebrate.

La om se elimină prin urină în mod normal şi cantităţi mici de

hipoxantină, xantină şi adenină.

Page 114: Curs Biochimie Sem II

114

Bazele purinice minore, de exemplu, 7-metilguanina, nu pot fi

catabolizate şi se elimină ca atare.

Biosinteza de novo a nucleotidelor purinice Nucleotidele purinice pot fi sintetizate în citoplasmă printr-o succesiune de

10 reacţii enzimatice, heterociclul bazei fiind construit direct din ribozo-5-fosfat.

Primul compus purinic format este un nucleotid, acidul inozinic (IMP), nu

o purină liberă.

Precursorii nucleului purinic

Page 115: Curs Biochimie Sem II

115

1. Prima etapă este catalizată de o aminotransferază care trece gruparea

aminică a glutaminei pe PRPP (fosforibozopirofosfat) pentru a forma

fosforibozil amina.

Enzima are proprietăţi allosterice şi este etapa principală de reglare a

biosintezei de novo.

2. În a doua etapă prin hidroliza ATP se asigură energia necesară condensării

glicocolului cu fosforibozilamina pentru a da fosforibozil-glicinamida, sub

acţiunea unei sintetaze.

Reacţia este reversibilă, dar produsul reacţiei este îndepărtat în mod

continuu deplasând echilibrul.

3.De pe N5, N10 –metenil-tetrahidrofolat, o transferază, trece, folosind o

moleculă de apă, o grupă formil pe atomul de azot provenit din glicocol.

În acest fel se completează atomii din ciclul pentatomic al purinei.

Page 116: Curs Biochimie Sem II

116

4.Fosforibozil - N – formilglicina din etapa precedentă se transformă prin

acţiunea unei sintetaze care schimbă CO a amidei cu NH provenit de la

glutamină.

Reacţia necesită hidroliza ATP. Produsul format este fosforibozil-N-

formil glicinamidină.

5.Utilizând energia liberă eliberată prin hidroliza unui rest fosfat din ATP, o

altă sintetază închide ciclul de cinci atomi şi formează 5’-fosforibozil-5-

aminoimidazol.

Grupa =NH adăugată, în reacţia anterioară, apare acum ca un substituient

amino al ciclului.

6.În etapa următoare se adaugă un grup carboxil din dioxid de carbon.

Carboxilaza este enzima care formează, astfel, 5’-fosforibozil-5-

aminoimidazol-4-carboxilat nu are ca grupare prostetică biotina şi diferă ca

mecanism de alte enzime care adaugă grupări carboxil.

Page 117: Curs Biochimie Sem II

117

7.O sintetază condensează acidul aspartic cu produsul anterior de reacţie

consumând o legătură macroergică din ATP.

Condensarea are loc între grupa amino a acidului aspartic şi carboxilul

imidazolului.

Intermediarul 5-fosforibozil-4-(N-succincarboxamid)-5-aminoimidazol,

care rezultă, serveşte pentru introducerea atomului N1 din inelul purinic.

8. Produsul reacţiei anterioare este scindat de către o liază la 5 –fosforibozil-4-

carboxamid-aminoimidazol şi acid fumaric.

Reacţiile 7 şi 8 se aseamănă sintezei argininei din citrulină din ciclul

ureogenetic

9.În etapa următoare este transferată o grupă formil de pe N10 formil

tetrahidrofolat ducând la 5-fosforibozil-4-carboxamid-5-formamidoimidazol,

care conţine toţi atomii ciclului purinic.

Page 118: Curs Biochimie Sem II

118

10. În ultima etapă prin eliminare de apă de către ciclohidrolază se închide şi

inelul de şase atomi ducând la apariţia primului nucleotid purinic, acidul

inozinic (IMP).

Se poate observa că pentru sinteza IMP se consumă şase legături

macroergice, considerând şi formarea PRPP.

Calea de recuperare purinelor

Importanţă

- în conservarea energiei

-unele țesuturi și organe, cum ar fi creierul și măduva osoasă sunt capabile de

sintetiza nucleotidelor doar prin calea de recuperare.

Purinele preluate din alimente sau care rezultă din turnover-ul normal al

acizilor nucleici( şi care nu sunt degradate) pot fi convertite în nucleozid trifosfaţi

şi utilizate de organism.

Sunt implicate două enzime adenin fosforibozil transferază) pentru

adenină şi hipoxantin guanin fosforibozil transferază pentru guanină sau

hipoxantină

Page 119: Curs Biochimie Sem II

119

Calea de

recuperare a

purinelor

Deficit

enzimatic de

HGPRT =

sindromul

Lesch-Nyhan

Aspecte

patologice ale

metabolismulul

ui nucleotidelor

Guta este una din cele mai răspândite boli de metabolism cu o frecvenţă de 0,3%

din populaţia Europei.

Sub acestă denumire sunt incluse un grup heterogen de boli caracterizate

toate prin hiperuricemie, care duce la depunerea uratului de sodiu în sinoviala

articulaţiilor, atacuri acute de artrite, formarea de depozite masive de urat şi apariţia

urolitiazei.

Hiperuricemia poate apărea din numeroase cauze, unele determinate

genetic, altele dobândite.

Nu orice uricemie duce la apriţia gutei.

În unele cazuri aceasta poate persista toată viaţa fără a provoca modificări

patologice.

Guta - primară, ca boală ereditară de metabolism în sine

- secundară -dezvoltându-se ca o consecinţă a altor boli ereditare sau

dobândite.

Guta poate să apară în deficienţă de glucozo-6-fosfatază sau în deficienţa

totală a hipoxantin-guanin fosforibozil transferazei, precum şi în boli de distrugeri

celulare masive: anemii hemolitice, leucemii, policitemii, etc.

Tratamentul cu medicamente citotoxice în neoplazii poate declanşa

apariţia secundară a gutei, ceea ce impune asocierea acestora cu inhibitori ai

xantinoxidazei.

O altă posibilitate a gutei secundare este în urma unei afecţiuni renale cu

scăderea capacităţii de excreţie.

Page 120: Curs Biochimie Sem II

120

În majoritatea cazurilor de gută primară se cunoaşte defectul enzimatic

cauzal, putându-se evidenţia doar diferite situaţii generale.

Astfel poate să fie vorba de:

1. o hiperproducţie endogenă crescută a acidului uric

2. o scădere a eliminării renale

3. o scădere a proteinei serice de vehiculare: α1 - α2 –globulina de legare a

uratului.

Xantinuria ereditară este o boală relativ blîndă, adesea asimptomatică ce se

datorează deficitului de xantinoxidază.

Bolnavii pot prezenta hiperuricemie şi hiperuricozurie cu eliminări renale

de xantină şi hipoxantină.

Xantina fiind mai puţin solubilă decât acidul uric poate forma calculi

renali.

Gută Dureri articulare

Simptomatologie Localizarea predilectă - haluce ( >90% )

Alte localizări articulațiile gleznă,genunchi ,degete .

Prezintă semnele unui proces inflamator .

Cauza Cristale de urat monosodic care se depune la nivelul sinovialei articulare. Ca

urmare apare un răspuns inflamator imun.

Litiaza renală

O acumulare de acid uric

Simptomatologie La început -asimptomatic

Durere, hematurie, polakiurie și febră

Cauză Atunci când acidul uric este în concentraţie mare în sânge, acesta poate

precipita în parenchimul renal.Sărurile formează calculi renali.

Sindromul Lesch-Nyhan

Acest sindrom este caracterizat de o absenţă virtuala de HGPRT(

hipoxantin-guanin fosforibozil transferazei ), producţie excesiva de acid uric şi

anormalitaţi a SNC.

Page 121: Curs Biochimie Sem II

121

Aceste anormalitati includ retard mintal, spasme (tensiunea musculară

crescută ce rezulta în continua creştere a rezistenţei la întindere)

Tulburările asociate cu deficienţa parţială de

HPRT de asemenea duce la hiperuricemie, însă lipsesc trăsăturile devastării

neurologice caracteristice sindromului Lesch-Nyhan.

Ambele tulburări sunt X-linkate.

Hiperuricemia la pacienţii cu Lesch-Nyhan este explicată parţial prin

faptul acumulării intracelulare a PRPP care duce la creşterea biosintezei de novo a

nucleotidelor purinice şi astfel creşte producţia de acid uric.

Astfel de pacienţi nu dezvoltă guta artritică prematur, dar manifestă

cristaluria acidului uric şi formarea de calculi.

La pacienţii Lesch-Nyhan, toate ţesuturile sunt lipsite de HPRT.

Aceste tulburări pot fi detectate prin orice test de HPRT în eritrocite şi

fibroblaşti.

Metabolismul nucleotidelor pirimidinice

Biosinteza de novo

1.Sinteza carbamil-fosfatul

Carbamoil-fosfatul – este comun şi pentru ureogeneza ce se sintetizează în

mitocondrii, în cazul pirimidinelor – în citozol.

Enzimele utilizează surse diferite de azot – NH3 – ureogeneza şi glutamina

– în pirimidinogeneză.

Enzimele sunt distincte (carbamil-fosfat sintetaza II şi CPS I).

Page 122: Curs Biochimie Sem II

122

Sinteza pirimidinelor şi unele defecte metabolice

2.Sinteza acidului orotic

Reacţia este catalizată de aspartat transcarbamilază cu formarea carbamil-

aspartat, apoi are loc ciclizarea lui, cu eliminarea H2O.

Enzima dihidroorotaza catalizează reacţia cu formarea dihidro-orotatul, după

care dehidrogenaza formează acidul orotic.Enzima actionează la nivelul

membranei mitocondriale interne.

3.Formarea unui nucleotid pirimidinic

Enzima orotat-fosforibozil-transferază produce OMP.

Transferul restului P-ribozil este de la PRPP.

Sub acţiunea orotidilat – decarboxilazei se formează UMP(uridin

monofosfat).

Ambele enzime(domenii catalitice ale unui singur lanţ) reprezintă UMP-

sintetaza.

În deficienţă enzimatică, mai rar, apare aciduria orotică.

Boala debutează timpuriu şi se caracterizează prin creşterea anormală,

anemie megaloblastică şi excreţie excesivă de acid orotic în urină.

4.Sinteza UTP şi CTP

De la UMP, prin fosforilare se obţin celelalte nucleotide pirimidinice

graţie enzimelor E1-nucleozidmonofosfo kinaza şi E2-nucleoziddifosfo kinaza:

CTP se obţine din UTP conform reacţiei:

Page 123: Curs Biochimie Sem II

123

UTP + Glutamina + ATP + H2O →

→ CTP + Glutamat + ADP + Pi + 2H+

Enzima ce catalizează această reacţie este CTP-sintetază.

5.Sinteza TMP din dUMP

Se metilează dezoxiribonucleozid monofosfatul (dUMP) la dTMP.

Enzima e timidilat sintază.

Donator de CH3 serveşte tetrahidrofolatul.

N5,N

10 – metilen-FH4, cedând grupa CH3, se oxidează la dihidrofolat –

FH2, pierzând H2 necesari pentru formarea grupei CH3.

Regenerarea FH4 are loc sub acţiunea enzimei dihidrofolat reductazei,

utilizând NADPH.

Ţesuturile în diviziune, unde are loc o sinteză rapidă de TMP, sunt foarte

sensibile la inhibiţia dihidrofolat reductazei.

Unele medicamente pot fi folosite în terapia cancerului pt a diminua rata

de creştere acelulelor

tumorale.

Fluoruracilul

(analog al uracilului)

ireversibil inhibă timidilat

sintaza, formând legături

covalente între componenţii

reactivi şi enzimă.

Sinteza TMP

Metotrexatul

inhibă acţiunea dihidrofolat

reductazei.

Împiedică

diviziunea celulară şi 6-

mercaptopurina, 6-

tioguanina.

Un analog

structural al nucleotidelor

pirimidinice este

azidotimidina (AZT),

utilizată în tratamentul

Page 124: Curs Biochimie Sem II

124

infecţiilor cu virusul imunodeficienţei umane

Recuperarea şi catabolismul nucleotidelor pirimidinice

Puţine sunt conservate în organism.

În metabolismul pirimidinelor au loc reacţii similare cu cele descrise la purine.

Nucleozidele pirimidinice sunt reciclate după fosforilare.

Bazele pirimidinice sunt degradate în compuşi cu moleculă mică,solubili

β-alanina şi acidul β-amino-izobutirat care sunt excretaţi(NH3 şi CO2) sau

catabolizaţi în căile respective.