12 SISTEMI BIOCHIMICI: CATABOLISMO DEGLI AMMINOACIDI

2. Circostanze del Catabolismo Ossidativo

Negli animali, la degradazione ossidativa degli amminoacidi si intensifica in tre situazioni metaboliche precise:

• Turnover proteico: Durante il fisiologico riciclo delle proteine cellulari, gli amminoacidi rilasciati che non sono necessari per la sintesi di nuove catene polipeptidiche vengono degradati.
• Eccesso dietetico: Se l’apporto proteico supera il fabbisogno plastico, il surplus viene catabolizzato poiché non esistono proteine di riserva.
• Digiuno o Diabete Mellito non controllato: In queste condizioni critiche, quando i carboidrati non sono disponibili o non possono essere utilizzati correttamente, l’organismo sacrifica le proteine cellulari per produrre energia.

In questi casi, l’amminoacido perde il gruppo amminico trasformandosi nel corrispondente scheletro carbonioso (-chetoacido). Questi intermedi forniscono unità a tre o quattro atomi di carbonio che possono alimentare la gluconeogenesi, fornendo glucosio vitale per il cervello e altri tessuti glucosio-dipendenti.

3. Digestione Gastrointestinale delle Proteine

Il catabolismo inizia nel tratto gastrointestinale, dove le proteine alimentari vengono idrolizzate in amminoacidi liberi per essere assorbiti.

4. Protezione contro l’Autodigestione

Il pancreas deve gestire enzimi potenzialmente letali per i propri tessuti. La sicurezza è garantita da due livelli: 1. Sintesi come Zimogeni: Precursori inattivi che richiedono una scissione proteolitica specifica (spesso nel lume intestinale) per diventare cataliticamente attivi. 2. Inibitore pancreatico della tripsina: Una proteina che lega e inattiva ogni traccia di tripsina che dovesse formarsi prematuramente nelle cellule pancreatiche.

Rilevanza Clinica: La pancreatite acuta insorge quando l’ostruzione dei dotti o lesioni cellulari provocano l’attivazione prematura degli zimogeni all’interno del pancreas. La produzione di enzimi attivi scatena una cascata di autodigestione tissutale, causando dolori acuti e potenziali esiti fatali.

5. Metabolismo dei Gruppi Amminici: Transamminazione

La prima tappa del catabolismo amminoacidico è la transamminazione, catalizzata dalle amminotrasferasi (o transaminasi). - Il gruppo -amminico viene trasferito all’atomo di carbonio dell’-chetoglutarato. - Il risultato è la formazione del corrispondente -chetoacido e dell’L-glutammato. - Il glutammato funge da “punto di raccolta” universale dei gruppi amminici.

In biochimica clinica, si parla di transdeamminazione per descrivere l’azione combinata delle amminotrasferasi e della glutammato deidrogenasi, che coordina il distacco dell’azoto e il riciclo dello scheletro carbonioso verso il ciclo dell’acido citrico.

6. Il Cofattore Piridossal Fosfato (PLP)

Tutte le amminotrasferasi richiedono il piridossal fosfato (PLP), derivato della vitamina B6. - Meccanismo Molecolare: Il PLP è legato covalentemente all’enzima tramite un legame aldimminico (base di Schiff) con il gruppo -amminico di un residuo di Lisina (Lys) nel sito attivo. - Reazione a Ping-Pong: L’amminoacido entra, dona il gruppo amminico al PLP (trasformandolo in piridossammina fosfato) e l’ -chetoacido esce. Successivamente, un -chetoacido accettore entra, riceve il gruppo amminico e rigenera il PLP. - Stabilità Chimica: Il PLP agisce come una “trappola per elettroni”, stabilizzando per risonanza i carbanioni intermedi altamente instabili che si formano durante la rottura dei legami sul carbonio .

7. Trasporto e Destino dell’Azoto tra i Tessuti

L’azoto deve essere trasportato al fegato senza accumulare ammoniaca tossica. Quattro amminoacidi sono protagonisti, presenti a concentrazioni più elevate degli altri nei tessuti:

• Glutammato: Raccoglie i gruppi amminici nel citosol degli epatociti.
• Glutammina: Forma di trasporto non tossica per l’ammoniaca prodotta nei tessuti extraepatici. Viene trasportata nel sangue fino ai mitocondri epatici.
• Alanina: Fondamentale nel muscolo scheletrico. L’azoto in eccesso viene trasferito al piruvato (prodotto dalla glicolisi) per formare alanina, che viaggia verso il fegato (ciclo glucosio-alanina).
• Aspartato: Derivato dalla transamminazione dell’ossalacetato; è cruciale perché introduce l’azoto direttamente nel ciclo dell’urea e collega il metabolismo azotato al ciclo dell’acido citrico (TCA).

8. Escrezione dell’Azoto: Classificazione degli Organismi

Le strategie di escrezione dipendono strettamente dall’habitat e dalla disponibilità di acqua.

Nota sulla resa energetica: Gli atomi di carbonio nell’urea e nell’acido urico sono altamente ossidati. L’evoluzione ha selezionato meccanismi che eliminano il carbonio solo dopo aver estratto da esso la massima energia possibile tramite i processi ossidativi cellulari.

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