1. Ciclul azotului

S KoA. a, R-COOH + ATP + CoA R C

(H CH, -OH \ OH., - \ ce/lulo z 5zer.

1. Ciclul azotului 2. Degradarea proteinelor Degradarea proteinelor dietetice în aminoacizi Degradarea proteinelor proprii Controlul timpului de înjumătățire conjugarea Ubiquitinei Conjugarea Degradarea proteazomală 3. Degradarea aminoacizilor în ciclul ureei carbamatice Urea descompunerea lanțului de carbon aminoacid 4. Fixarea azotului 5. Amoniac asimilare Glutamat dehidrogenază, control stereochimic Glutamin sintetază Sinteza carbamil fosfatului 6. Sinteza aminoacizilor, nucleozida novidazei și aminoacizii esențiali 7. Sinteza nucleotidelor nucleozidelor coenzimă, intermediari C1 Sinteza nucleotidelor purinice Sinteza deoxiribonucleotidelor Timidilat

Ciclul azotului Conținutul de N al aminoacizilor provine din amoniac, care în cele din urmă este derivat din N2 atmosferic. (diazotrofe) Aminoacizii nu sunt depozitați Utilizarea aminoacizilor: - sinteza proteinelor - N-sursă pentru nucleotide, neurotransmițători, compuși porfirină Degradarea aminoacizilor (la vertebrate în principal în ficat): - îndepărtarea conținutului de N (nu sub formă de uree, acid uric sau amoniac;) - celelalte părți ale moleculei trec prin căi sintetice

1. Ciclul azotului 2. Degradarea proteinelor Degradarea proteinelor dietetice în aminoacizi Degradarea proteinelor proprii Controlul timpului de înjumătățire conjugarea Ubiquitinei Conjugarea Degradarea proteazomală 3. Degradarea aminoacizilor în ciclul ureei carbamatice Urea descompunerea lanțului de carbon aminoacid 4. Fixarea azotului 5. Amoniac asimilare Glutamat dehidrogenază, control stereochimic Glutamină sintetază Sinteza carbamil fosfatului 6. Sinteza aminoacizilor, nucleozida novidazei și aminoacizii esențiali 7. Sinteza nucleotidelor nucleozidelor coenzimă, intermediari C1 Sinteza nucleotidelor purinice Sinteza deoxiribonucleotidelor Timidilat

Proteinele dietetice sunt descompuse în aminoacizi de către proteaze și peptidaze.

Proteinele din celule sunt descompuse și resintetizate după un anumit timp. Toate proteinele au un timp de înjumătățire. Degradarea proteinelor: - Rotație fiziologică - Proteine sintetizate sau deteriorate incorect La mamifere de ex. ornitina decarboxilaza are un timp de înjumătățire de 11 minute (unul dintre cele mai scurte), hemoglobina are un timp de înjumătățire de 110 zile, iar proteina cristalinului cristalin nu are practic nicio cifră de afaceri. - Rolul aminoacidului N-terminal (conjugarea ubiquitinei, vezi mai târziu) * Modificare chimică: Arg-ARNt proteina transferază leagă arginina de terminalele N ale Asp și Glu. L-arginil-ARNt + proteină = trns + L-arginil-proteină N-terminală deamidază elimină grupa amidă din aminoacizii N-terminali Asn și Gln. Amidă + H2O = acid carboxilic + amoniac *

Proteinele care sunt degradate în proteazomi sunt mai întâi marcate cu ubiquitină. Ubiquitina: - găsită în toate eucariotele - are o secvență foarte conservată

O legătură izopeptidică se formează între ubiquitină și proteina țintă.

Trei enzime sunt implicate în marcarea ubiquitinei. E 1 (enzima activatoare a ubiquitinei) adenilează ubiquitina și formează un tioester cu enzima, apoi o transformă într-un grup SH al E 2 (enzima care conjugă ubiquitina), iar în cele din urmă E3 ubiquitin protein ligase leagă ubiquitina de proteina țintă prin legarea izopeptidelor la lanțul lateral al unei lizine.

- Numărul de izoforme enzimatice: specificitatea substratului de reglare fină pentru E1 (unul sau puțini) - aminoacidul N-terminal al proteinei de degradat este recunoscut de E3. - Ubiquitinarea multor proteine nu joacă un rol în degradare, ci în funcția de reglare.

În lanțul de polubiquitină, aminoacidul Lys48 al unei unități de ubiquitină este legat de capătul C al unității următoare.

Proteazomul 20 S este format din 28 de omologi și subunități. Există 7-7 subunități în patru inele suprapuse. Activitatea de protează poate fi detectată în interiorul butoiului pe -unități. Structura butoiului izolează siturile active din lumea exterioară; proteazomul descompune astfel doar substratul care a pătruns în el. Atac asupra grupării carbonil a legăturii peptidice a proteinei țintă, formarea unei enzime acilenice

Proteazomul este închis la fiecare capăt cu un capac de reglare a constantei de sedimentare de 19 S. Proteina cap este, de asemenea, compusă din mai multe subunități, inclusiv proteine care leagă ubiquitina și șase subunități ATPază (AAA +), care aparțin familiei NTPază P-loop. Capacul are un rol în derularea proteinei țintă și livrarea acesteia către proteazom. Degradarea proteinelor proteazomale reglează o serie de procese biologice (expresia genelor, ciclul celular, ritmul zilnic etc.).

1. Ciclul azotului 2. Degradarea proteinelor Degradarea proteinelor dietetice în aminoacizi Degradarea proteinelor proprii Controlul timpului de înjumătățire conjugarea Ubiquitinei Conjugarea Degradarea proteazomală 3. Degradarea aminoacizilor în ciclul ureei carbamatice Urea descompunerea lanțului de carbon aminoacid 4. Fixarea azotului 5. Amoniac asimilare Glutamat dehidrogenază, control stereochimic Glutamină sintetază Sinteza carbamil fosfatului 6. Sinteza aminoacizilor, nucleozida novidazei și aminoacizii esențiali 7. Sinteza nucleotidelor nucleozidelor coenzimă, intermediari C1 Sinteza nucleotidelor purinice Sinteza deoxiribonucleotidelor Timidilat

În timpul acțiunii transaminazelor și glutamatului dehidrogenază, se formează cetoacizi și amoniac. Amoniacul este excretat direct la pești, acidul uric la păsări și ureea la mamifere. Sinteza ureei Transaminază Glutamat dehidrogenază

Transaminare Primul pas în descompunerea aminoacizilor este transferul grupării amino prin transaminare în acid-cetoglutaric. Grupul amino se acumulează în acid glutamic și se formează cetoacidul corespunzător aminoacidului. Grupul protetic al aminotransferazelor este piridoxal fosfat (PLP).

Forme tautomerice ale PLP - inel piridinic: slab bazic - OH fenolic: slab acid - Aldehidă: poate forma o bază Schiff cu o grupare amino; aceasta este stabilizată de sarcina negativă a fenolatului

Fosfatul piridoxal legat de o lizină a enzimei aminotransferază reacționează cu grupa amino a aminoacidului.

În primul rând, sistemul de legare a aldiminei se rearanjează (de la atomul de α-carbon al aminoacidului) în timpul pierderii tranzitorii de protoni la o structură intermediară chinonoidă.

Intermediarul chinonoid (pe carbonul aldehidic) este transformat în ketimină după absorbția protonului.

În cele din urmă, cetoacidul este eliberat și se formează fosfat de piridoxamină.

Piridoxamina fosfat (PMP) este regenerat în piridoxal fosfat (PLP) prin conversia unei alte molecule de cetoacizi într-un aminoacid. Rezumatul reacției de transaminare: acid glutamic acid α-ketoglutaric Acid glutamic acid α-ketoglutaric

În timpul acțiunii transaminazelor și glutamatului dehidrogenază, se formează cetoacizi și amoniac. Amoniacul se excretă direct în pești, acidul uric la păsări și ureea la mamifere. Sinteza ureei Transaminază Glutamat dehidrogenază

1. Ciclul azotului 2. Degradarea proteinelor Degradarea proteinelor dietetice în aminoacizi Degradarea proteinelor proprii Controlul timpului de înjumătățire conjugarea Ubiquitinei Conjugarea Degradarea proteazomală 3. Degradarea aminoacizilor în ciclul ureei carbamatice Urea descompunerea lanțului de carbon aminoacid 4. Fixarea azotului 5. Amoniac asimilare Glutamat dehidrogenază, control stereochimic Glutamină sintetază Sinteza carbamil fosfatului 6. Sinteza aminoacizilor, nucleozida novidazei și aminoacizii esențiali 7. Sinteza nucleotidelor nucleozidelor coenzimă, intermediari C1 Sinteza nucleotidelor purinice Sinteza deoxiribonucleotidelor Timidilat

Acidul glutamic format prin transaminare este oxidat la ketoglutarat de enzima glutamat dehidrogenază. Glutamatul dehidrogenază, testat pe ficatul vertebratelor, funcționează și cu NAD și NADP. O enzimă care funcționează cu NAD separat și NADP separat a fost detectată la bacterii și plante. NAD este implicat în descompunerea glutamatului, iar NADPH este implicat în asimilarea amoniacului.

În timpul acțiunii glutamat dehidrogenazei, un intermediar de bază Schiff se formează mai întâi prin dehidrogenarea legăturii Cα-N a glutamatului. Hidroliza bazei Shiff are ca rezultat formarea cetoacidului (acid α-ketoglutaric). Reacția este endergonică, determinată de îndepărtarea ionilor de amoniu. GDH este localizat în mitocondrii.

1. Ciclul azotului 2. Degradarea proteinelor Degradarea proteinelor dietetice în aminoacizi Degradarea proteinelor proprii Controlul timpului de înjumătățire conjugarea Ubiquitinei Conjugarea Degradarea proteazomală 3. Degradarea aminoacizilor în ciclul ureei carbamatice Urea descompunerea lanțului de carbon aminoacid 4. Fixarea azotului 5. Amoniac asimilare Glutamat dehidrogenază, control stereochimic Glutamină sintetază Sinteza carbamil fosfatului 6. Sinteza aminoacizilor, nucleozida novidazei și aminoacizii esențiali 7. Sinteza nucleotidelor nucleozidelor coenzimă, intermediari C1 Sinteza nucleotidelor purinice Sinteza deoxiribonucleotidelor Timidilat

Sinteza ureei Precursorul sintezei ureei este fosfatul de carbamoil. Sinteza fosfatului de carbamoil începe cu activarea unui anion bicarbonat.

Gruparea carboxil activă reacționează cu amoniacul pentru a forma acid carbamic.

În cele din urmă, carbamoil fosfatul este sintetizat folosind un alt ATP. Toate cele trei etape ale reacției bicarbonat + amoniac -> fosfat carbamoil sunt catalizate de aceeași enzimă.

Sinteza ureei: ciclul ureei Două aminoacizi care nu construiesc proteine sunt implicate în sinteza ureei. În primul pas, ornitina reacționează cu carbamoil fosfat pentru a forma citrulina. Deficitul de ornitină transcarbamoilază este o tulburare moștenită care determină acumularea de amoniac în sânge. Amoniacul, care se formează atunci când proteinele sunt descompuse în organism, este toxic dacă nivelurile devin prea mari. Sistemul nervos este deosebit de sensibil la efectele excesului de amoniac.

Citrulina se condensează cu aspartat pentru a forma argininosuccinat.

Argininosuccinat este scindat de arginină și acid fumaric.

Arginaza produce uree și ornitină

Reacțiile de sinteză a ureei pot fi ciclate.

Ciclul ureei este legat de ciclul citratului prin intermediari.

Scindarea lanțului de aminoacizi prin piruvat, acetilcoa sau direct în ciclul citratului. Galben: aminoacizi cetogeni - metabolismul acizilor grași, corpuri cetonice (Leu, Lys pur cetogen) Roz: aminoacizi glicogeni