Metabolismul protidelor

METABOLISMUL PROTIDELOR

1. METABOLISMUL AMINOACIZILOR

- biosinteza aminoacizilor;

- catabolismul aminoacizilor;

1. METABOLISMUL AMINOACIZILOR

Biosinteza aminoacizilor

Plantele pot utiliza azotul anorganic pentru biosinteza aminoacizilor sI a altor substante organice. Plantele verzi sunt autotrofe atat fata de carbon cat sI fata de azot. Organismele au nevoie de substante ternare sI de azot pentru biosinteza aminoacizilor; ele folosesc cu precadere produsi de degradare din metabolismul glucidelor( acidul piruvic, acidul oxalil acetic, acidul glutaric). Azotul este luat din sol sub forma de azotati sI saruri de amoniu.

Biosinteza aminoacizilor nu este un proces fotochimic sI foloseste energie chimica rezultata din degradarea glucidelor

NO₃^-     NO₂ ^- NH₂OH NH₄⁺

Hidrogenul sI energia necesare reducerii nitratilor la amoniac sunt furnizate de degradarea aeroba a glucidelor sI lipidelor.

a)Biosinteza aminoacizilor prin aminare reductiva:

Cetoacizi + NH₃:

CH₃                                         CH₃

NH₃ , NADH+ H⁺

C=O                                 H₂N CH + NAD⁺

-H₂O

COOH                       COOH

acid piruvic             alanina

COOH                       COOH

CH₂                                         CH₂ + NAD⁺

C=O                           H₂N CH

COOH                       COOH

acid oxalil acetic    acid aspartic

COOH                       COOH

CH₂                                         CH₂

+ NAD⁺

CH₂                                         CH₂

C=O             H₂N CH

COOH                       COOH

acidul glutaric                            acidul glutamic

In acest proces apare un iminoacid instabil. Aminarea se mai poate face cu hidroxilamina.

b) Biosinteza aminoacizilor prin transaminare

Se realizeaza transferul gruparii aminice de pe un aminoacid pe un cetoacid cu formarea unui alt aminoacid sI a unui nou cetoacid. Este un tip de reactie prin care se realizeaza sI biosinteza sI degradarea aminoacizilor. Enzimele care catalizeaza procesul se numesc transaminaze sI au drapt coenzima piridoxal 5 fosfatul.:

COOH COOH

CH₂ CH₃ CH₂ CH₃

CH₂ + C=O CH₂ + H₂N CH

H₂N CH COOH C=O COOH

COOH COOH

acid glutamic                              acid α ceto alanina

glutaric

Un numar mare de aminoacizi pot participa la reactiile de transaminare; din cei 20-22 aminoacizi mai frecvent intalniti in organismele vegetale doar 11 pot fi transaminati (valina, leucina, izoleucina, tirozina, metionina, cisteina, arginina etc), iar dintre cetoacizi amintim: acidul α cetoadipic, acidul homocisteinic. Cel mai importamnt rol in transaminare il au asparagina sI glutamina.Nu participa la transaminari lisina sI treonina.

Piridoxal 5 fosfatul trece in piridoxaminfosfat cand gruparea amino trece de la un aminoacid pe un cetoacid sI se reface la procesul invers.

Transaminarea constituie unul din mecanismele cruciale in metabolismul aminoacizilor precum sI in relatiile dintre metabolismul glucidic sI cel protidic.

In organismele vii se produce o cuplare a aminarii reductive sI a transaminarii.

CATABOLISMUL AMINOACIZILOR

Aminoacizii proveniti din biosinteza sau din hidroliza proteinelor tisulare, daca nu sunt utilizati la formarea de proteine sI a altor compusi organici cu azot, se vor degrada total sau partial in substante mai simple: CO₂ , H₂O, NH₃ sau produse intermediare. Degradarea aminoacizilor se produce cu cedare de energie.

a) Dezaminarea aminoacizilor

Se produce inlaturarea gruparii NH₂ cu formare de amoniac sI substante ternare. Amoniacul fiind toxic pentru tesuturi va fi folosit in sinteza sau va fi blocat in amine si amide( glutamina, asparagina, ureea). Substantele ternare vor fi sI ele degradate printr-un ciclu adecvat.

- dezaminare oxidativa - rezulta un cetoacid sI amoniac

R - CH₂ - CH - COOH + 1/2O₂ R - CH₂ - C - COOH + NH₃

NH₂ O

- dezaminare reductiva:

R - CH₂ - CH - COOH + H₂             R - CH₂ - CH₂ - COOH + NH₃

NH₂

- dezaminare hidrolitica:

R - CH₂ - CH - COOH + H₂O                    R - CH₂ - CH - COOH + NH₃

NH₂ OH

- dezaminare intramoleculara:

R - CH2 - CH - COOH ---- R - CH = CH - COOH + NH₃

NH₂ acid nesaturat

La plante predomina dezaminarea oxidativa, iar la bacterii sI ciuperci cea hidrolitica sI reductiva.

Dezaminarea se produce mai intens in semintele care germineaza sI in tesuturile in crestere..

Cetoacizii care apar se pot degrada prin ciclul lui Krebs la CO₂ sI H₂O sau pot contribui la sinteza glucidelor, a glicerolului sau pot participa la transaminari.

b)Trannsaminarea aminoacizilor ( vezi biosinteza aminoacizilor).

c) Decarboxilarea aminoacizilor

Cantitativ minora, decarboxilarea este importanta deoarece determina formarea unor amine cu rol biologic ( amine proteinogene sau biogene):

-CO₂

R - CH - COOH---------- R - CH₂ - NH₂

NH₂

Enzimele care catalizeaza procesele se numesc aminoaciddecarboxilaze.

O -CO₂

- H₂O

R - CH - COOH + CH R - CH - COOH

NH₂ Pi - P N

CH

Pi -P

O

+H₂O

R - CH₂               R - CH₂ - NH₂ + CH

N Pi-P

CH

Pi - P

Putresceina sI cadaverina nu sunt toxice pentru plante.

Aminele intra in constitutia proteinelor sau ,prin oxidare,dau aldehide ,acizi, alcaloizi.

Prin degradarea aminoacizilor se formeaza substante intermediare care ajuta la stabilirea unor coraelatii metabolice intre protide, glucide, lipide etc. Organismele vegetale folosesc aceste produse in biosinteza sau le degradeaza la CO₂, H₂O, NH₃ sI energie.

BIBLIOGRAFIE

1. G. Neamtu - Chimie si biochimie vegetala, Editura didactica si pedagogica, Bucuresti, 1977.

2. G. Neamtu - Biochimie ecologica, Editura Dacia, 1983.

3. G. Neamtu - Biochimie vegetala, Editura didactica si pedagogica , Bucuresti, 1993

4. G. Neamtu - Biochimie alimentara, Editura Ceres, Bucuresti, 1997.

5. Rodica Segal - Biochimie, Editura Alma, Galati, 2000.

6. A.L. Lehninger - Biochimie, Editura tehnica, Bucuresti, 1987.

7. C.D. Nenitescu - Chimie organica, Editura didactica si pedagogica, Bucuresti, 1979.

8. C.D. Nenitescu - Chimie generala si anorganica, Editura didactica si pedagogica, Bucuresti, 1974.

9. V. Vintu - Ecologie si protectia mediului, Editura " Ion Ionescu de la Brad", Iasi, 2000

10. Manualul inginerului chimist

11. T. Galben-curs de chimie generala si biochimie vegetala, Institutul Agronomic Bucuresti, 1980.

12. Gheorghita-Chimie analitica, Universitatea Galati,1985.

13. I . Sas-Indreptar de analiza insrumentala.