Metabolismul Proteic

  • View
    801

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

nn

Transcript

Metabolismul proteicProteinele sunt constitueni eseniali ai materiei vii, fiecare specie animal i fiecare esut fiind caracterizate printr-un anumit tip de protein structural, care i confer direct sau indirect specificitate. n afara rolului plastic proteinele au i rol funcional, intervenind n reglarea activitilor funcionale tisulare, intrnd n constituia enzimelor, a unor hormoni (corticitrofina hipofizar, vasoprasin, insulin, etc) i a unor mediatori chimici (catecolamine, serotonin, histamin). Datorit proprietilor lor fizico-chimice proteinele particip la reglarea echilibrului acido-bazic, a presiunii coloid-osmotice i a balanei hidroelectrolitice, iar unele proteine sanguine dein importan vital : hemoglobina, factorii plasmatici ai coagulrii, anticorpii imunitari, etc. n fine n carenele nutritive proteinele sunt utilizate i ca material energogenetic, oxidarea lor furniznd 4,1 cal/g, avnd ns inconvenientul c duce la sinteza unor produi terminali nocivi pentru organism. Proteinele sunt substane organice cu molecul mare, n constituia crora intr C, H, O, N i uneori S, P, Fe. Orice protein este constituit dintr-un anumit numr de aminoacizi, de la 3 4 n protamine la cteva sute n moleculele viruilor. n moleculele proteice aminoacizii sunt legai cel mai frecvent prin legturi peptidice, n care gruparea amino a unuia se leag de gruparea carboxil a celuilalt, cu pierderea unei molecule de ap. Deoarece moleculele constituite din legarea mai multor aminoacizi se numesc polipeptide, proteinele pot fi considerate ca polipeptide extrem de complexe, adesea alctuite din mai multe lanuri polipeptidice legate ntre ele. Secvena specific aminoacizilor n lanul polipeptidic constituie structura primar a unei proteine. Rsucirea lanurilor polipeptidice ntr-o structur complex, meninut prin legturi disulfurice sau de hidrogen, constituie structura secundar a prroteinei, cea mai obinuit fiind aceea a unei spirale (helix). Aranjarea lanurilor rsucite n straturi, cristale sau fibre specifice constituie structura teriar a proteinei, meninut de fore interatomice slabe, ca legturile de hidrogen sau forele van der Waals. Structurile secundare sau teriare sunt determinate, de fapt, de secvena aminoacizilor n lanul polipeptidic,

cu alte cuvinte de structura primar, deoarece gruprile chimice ale aminoacizilor din lan dirijeaz rsucirea specific (structura secundar) i apoi agregarea lanurilor rsucite (structura teriar). Structura cuaternar const n agregarea a dou sau mai multe molecule identice sau asemntoare ntr-un complex heteroproteic (hemoglobina). Numrul diferit i posibilitile multiple de combinare a aminoacizilor (aproximativ 1 milion) constitutivi explic variabilitatea extrem a proteinelor narurale. n plus, n afara proteinelor constituite numai din aminoacizi proteine simple (protamine, histone, globuline, etc), exist proteine conjugate, de o importan biologic deosebit, realizate prin combinarea proteinei cu grupri chimice de alt natur: nucleo-proteine, cromoproteine, glico-proteine, fosfoproteine, metaloproteine.

Forma moleculelor proteice este alungit, fibrilar (miozina, keratina, colagenul) sau globuloas (albuminele plasmatice, enzimele, anticorpii), dup cum sunt constituite din lanuri polipeptidice frnte la intervale regulate n dini de fierstru sau din polipeptide ndoite n zig-zag rsucite i plicaturate. Moleculele proteice, avnd la suprafaa lor grupri libere COOH i NH2, pot acina fie ca acizi slabi, fie ca baze slabe, n funcie de pH-ul mediului n care se gsesc. Deoarece n soluii acide se comport ca baze, iar n soluii, alcaline se comport ca acizi, att proteinele ct i aminoacizii sunt deminute electrolii amfoteri. La un anumit pH, sau mai exact la o anumit zon de pH, variabil de la o protein la alta, proteinele nu se mai comport nici ca acizi nici ca baze. La acest nivel, denumit punct sa zon izoelectric, proteinele au cea mai mic solubilitate i deci vor precipita uor cu diveri reactivi sau chiar spontan, deoarece au un numr egal de sarcini electrice pozitive i negative i se disociaz ntr-un numr egal de ioni bazici i acizi. n mediul apor proteinele se gsesc n mod obinuit sub form coloidal (emulsii) i pot fi separate prin precipitare n prezena de electrolii i prin alcool la temperaturi sczute i n medii cu pH diferit. Hidroliza complet a proteinelor elibereaz aminoacizii constitutivi, acetia reprezentnd deci uniti structurale fundamentale ale proteinlor. Din punct de vedere chimic aminoacizii pot fi considerai ca derivai ai acizilor grai saturai, n care atomul de H din poziia a fost nlocuit cu griparea amino. Cei mai muli aminoacizi pot fi sintetizai n organism n cantiti necesare chiar i n lipsa aportului protidic adecvat, din produi ai metabolismului intermediar lipidic i glucidic. Un numr de opt aminoacizi (fenilalanina, valina, triptofanul, treonina, leucina, izoleucina, lizina, metionina) nu pot fi sintetizai, ci trebuie adui de proteinele alimentare i de aceea se numesc aminoacizi eseniali. n lipsa lor echilibrul azotat nu se poate menine i apar tulburri metabolice grave care se pot solda cu deces. n perioada de cretere a organismului sunt necesare mari cantiti de arginin i histidin, care depesc capacitatea de sintez hepatic; de aceea este necesar un aport alimentar suplimentar. Aceti aminoacizi se numesc relativ eseniali.

Plasma sanguin conine o anumit cantitate de aminoacizi aminoacidemia variabil ntre 35 i 65 mg%. La fel ca i glicemia aminoacidemia reprezint forma de transport a aminoacizilor, fiind expresia echilibrului dinamic dintre cantitatea de aminoacizi care se adaug plasmei i cele care se pierd permanent. n perioadele postprandiale, ca urmare a scindrii hidrolitice a proteinelor alimentare sub aciunea enzimelor proteolitice, se elimin n intestin aminoacizii constitutivi, care se absorb n cea mai mare parte pe cale portal i, ntr-o msur foarte mic, pe cale limfatic. Cota redus de aminoacizi resorbii pe cale limfatic ajunge direct n circulaia sistemic, n timp ce aminoacizii care au luat cale portal strbat ficatul, fiind oprii i metabolizai aici n proporie de 20 80%. Procentul de aminoacizi reinui de ficat este n funcie de necesitile metabolice locale i variaz la diveri aminoacizi : unii sunt metabolizai aproape exclusiv la nivelul ficatului (arginina, histidina, lizina), n timp ce alii sunt metabolizai i n alte esuturi. Ficatul elibereaz n circulaia sistemic nu numai aminoacizii de provenien exogen, ci i pe cei sintetizai prin reaminarea im transaminarea unor cetoacizi rezultai din metabolismul intermediar protidic, lipidic i glucidic. n afar de aminoacizii de provenien hepatic n plasm se descarc permanent i o cantitate apreciabil de aminoacuzu eliberai ca urmare a catabolismului i remaierilor proteinelor tisulare. Cercetri efectuate cu radioizotopi au precizat c turoverul proteinelor endogene, reprezentnd degradarea i sinteza lor, corespunde unui ritm mediu de 80 100 g protein tisular zilnic, cel mai intens fiind cel al mucoasei intestinale; acest turnover reprezint nu numai renoirea celular, dar i nlocuirea produilor de secreie. Aminoacizii exogeni, mpreun cu cei endogeni, intr, fr nici o difereniere, n fondul metabolic comun de aminoacizi, constituit nu numai din toi aminoacizii liberi din snge i celelalte lichide alte organismului, dar i din cei eliberai prin degradarea unei pri din proteinele tisulare. Din acest fond comun fiecare esut i fiecare celul extrag permanent aminoacizii necesari sintezei de noi proteine n procesele de cretere i remaniere a proteinelor uzate, precum i

pentru sinteza unor constitueni proteici specifici (hormoni, enzime, etc) i a unor substane azotate neproteice (creatin, colin, glutation). n fine din fondul comun de aminoacizi se pierde zilnic prin urin o anumit cot, deoarece aminoacizii filtrai la nivelul glomerulului renal nu se reabsorb total n tubii uriniferi. Pe cale urinar se elimin zilnic 1,1 g aminoacizi liberi i 2 g conjugai. Metabolismul intermediar al aminoacizilor const n utilizarea lor pentru diverse sinteze (proteine, creatin, purine i pirimidine, etc), fie n catabolizarea lor, deoarece, spre deosebire de glucide i lipide care se depun ca rezerve cnd aportul lor este excesiv, organismul nu face rezerve de aminoacizi. Utilizarea aminoacizilor se face predominent pentru sinteza de proteine tisulare i sanguine, proces care se desfoar permanent n toate celulele. Proteinele tisulare sunt constitueni extrem de labili, care sufer permanent procese de catabolism i degradare, concomitent cu procese de sintez i remaniere. La adultul normal exist un echilibru dinamic ntre aceste procese. n schimb n perioada de cretere ritmul sintezelor l depete pe cel al degradrilor proteice i, ca urmare, se acumuleaz noi proteine n organism. n perioada de senescen avansat, precum i la cei cu boli caectizante, echilibrul este deviat n sens invers. Prin administrare de aminoacizi cu atomi marcai s-a constatat c aminoacizii sunt utilizai rapid pentru sinteza unei noi molecule proteice tisulare i plasmatice, precum i pentru remanierea proteinelor din diverse esuturi. Majoritatea esuturilor utilizeaz aminoacizii doar pentru sinteza proteinelor structurale sau funcionale proprii. Excepie fac celulele sistemului reticulohistiocitar i cele hepatice, care sintetizeaz i descarc n snge proteine necesare ntregului organism (proteine plasmatice, factori ai coagulrii, anticorpi, enzime, etc). Pentru a sintetiza lanul polipeptidic caracteristic oricrei molecule proteice este necesar ca n fondul metabolic celular s fie prezeni toi aminoacizii necesari, lipsa unuia singur fcnd imposibil sinteza. Realizarea

secvenei caracteristice a aminoacizilor n lanul peptidic este controlat de acizii nucleici celulari. Catabolismul aminoacizilor se efectueaz predominant n ficat (peste 80%), iar restul n rinichi i alte esuturi. Degradarea aminoacizilor ncepe prin dezaminare, reacie catalizat de o enzim specific foarte activ prezent n toate esuturile. Degradarea aminoacizilor ncepe prin tra