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Digestione delle proteine: 6 fasi
1. Idrolisi gastrica del legame peptidico
2. Digestione a peptidi più piccoli da parte delle proteasi pancreatiche nel
lume dell’intestino tenue
3. Idrolisi degli oligopeptidi operata da peptidasi dell’orletto a spazzola
degli enterociti
4. Ulteriore digestione dei di- e tri-peptidi da peptidasicitoplasmatiche
nell’enterocita
5. Metabolismo degli AA negli enterociti
6. Trasporto degli AA attraverso la membrana basolaterale e invio al
sangue portale e quindi al fegato
Origine Zimogeno/ Enzima Attivazione Substrato Prodotto
finale
Stomaco
Pancreas
Intestino
tenue
(membrana e
citoplasma)
Pepsinogeno/pepsina
Tripsinogeno/tripsina
Chimotripsinogeno/
chimotripsina
Pro-elastasi/elastasi
Pro-carbossipeptidasi
Aminopeptidasi
pH 1-2,
autoattivazione
Enteropeptidasi
(membrana enterociti
duodenali)
Tripsina
Tripsina
Tripsina
Assente
Proteine
Proteine,
peptidi
Proteine,
peptidi
Proteine,
peptidi
Estremità C-
terminale
polipeptidi
Estremità N-
terminale di
oligopeptidi
Peptidi
Peptidi,
dipeptidi
Peptidi,
dipeptidi
Peptidi,
dipeptidi
Peptidi,
aminoacidi
Peptidi,
aminoacidi
Specificità di taglio delle proteasi dell’apparato gastrointestinale
tripsina – amminoacidi basici (arginina, lisina), versante -COO-
chimotripsina - amminoacidi aromatici (Phe, Tyr) ,versante -COO-
elastasi – glicina, versante -COO-
carbossipeptidasi a - amminoacidi aromatici
carbossipeptidasi b - amminoacidi basici
ASSORBIMENTO degli AMINOACIDI presenza di proteine trasportatrici sulle membrane apicali e basolaterali degli enterociti
Ogni sistema trasporta aminoacidi o dipeptidi con proprietà strutturali diverse Alcuni sfruttano un sistema di trasporto attivo, mediante co-trasporto con Na+ o H+
Destino delle proteine (amminoacidi) della dieta durante la fase di assorbimento (circa 2 ore)
Amminoacidi 30g
Sintesi proteica
Intestino Fegato
Muscolo e rene
Glucosio (7-9 g)
Urea
ATP
(Glutammina)
CO2
12 g 4 g
10 g
4 g (Amminoacidi ramificati)
Funzioni degli amminoacidi
•Substrati per la sintesi proteica (20 +1), suscettibili di
modificazioni post-traduzionali (es. idrossiprolina, idrossilisina,
acido γ-carbossiglutammico)
•Intermedi metabolici (es. ornitina)
•Fonte energetica (glucogenici, chetogenici)
•Trasporto di gruppi amminici (glutammina, alanina)
ALTRI DESTINI METABOLICI DEGLI AMMINOACIDI
Tirosina → melanina , catecolammine, ormoni tiroidei
Triptofano → niacina (NAD+, NADP+), serotonina
Glicina → purine, eme, acido glicocolico, creatina, creatinina
Arginina → creatina, creatinina, ossido nitrico (NO)
Aspartato → purine
Glutammato → gamma-aminobutirrato (GABA)
Istidina → istamina
Glutammina → purine
Lisina → carnitina
Metionina → carnitina, creatina
Cisteina → taurina
Fosfocreatina
composto fosforilato di
riserva del muscolo
(concentrazione
muscolare circa 30 mM)
Sintesi a partire da
glicina, arginina e
metionina
La CREATININA è il
prodotto di
degradazione della
fosfocreatina muscolare
Sintesi dell’ossido nitrico (NO) a partire dal gruppo guanidinico dell’arginina
(ossido nitrico sintasi)
L’ossido nitrico è un importante mediatore di processi fisiologici
(controllo della pressione sanguigna, trasmissione nervosa, coagulazione del sangue)
Sulla base delle vie cataboliche energetiche dello scheletro
carbonioso gli amminoacidi possono essere suddivisi in due
gruppi
Glucogenici
degradati a piruvato, alfa-chetoglutarato, succinil-CoA, fumarato, o ossalacetato
(produrranno glucosio tramite gluconeogenesi)
Chetogenici degradati ad acetil-CoA o acetoacetato (produrranno acidi grassi
o corpi chetonici)
Alcuni amminoacidi appartengono ad entrambi i gruppi
Leucina e lisina (producono solo acetoacetato o acetilCoA) sono
esclusivamente chetogenici
In ROSSO solo glucogenici; in AZZURRO solo chetogenici; in VERDE
entrambi
Alanina, glicina, cisteina, serina, treonina piruvato (glucogenici)
Treonina anche acetilCoA (anche chetogenico)
Asparagina, aspartato ossalacetato (glucogenici)
Arginina, glutammato, glutammina, istidina, prolina alfa-
chetoglutarato (glucogenici)
Isoleucina, metionina, treonina, valina succinil-CoA, tramite propionil-
CoA (glucogenici)
Isoleucina anche acetil-CoA (anche chetogenico)
Leucina e lisina acetilCoA e/o acetoacetato (SOLO chetogenici)
Triptofano alanina piruvato)
acetoacetilCoA (sia glucogenico che chetogenico)
Fenilalanina e tirosina fumarato
acetoacetato ( sia glucogenici che chetogenici)
ALCUNE RIFLESSIONI
•Il catabolismo dello scheletro carbonioso degli amminoacidi produce
energia attraverso l’interazione con la via glucogenetica ed il ciclo di
Krebs
•Il catabolismo dei carboidrati e quello delle proteine sono in stretta
correlazione
•L’efficienza del catabolismo delle proteine (molecole di ATP prodotte) è
inferiore rispetto a quello dei carboidrati e lipidi
- non tutto lo scheletro carbonioso degli amminoacidi è soggetto ad
ossidazione
-la formazione di urea richiede il consumo di 3 molecole di ATP
•Molte malattie genetiche dell’uomo sono inerenti al catabolismo degli
amminoacidi
Malattia Processo difettoso Enzima difettoso Sintomi ed effetti
Albinismo Sintesi melanina da Tyr
Tirosinasi Mancanza di pigmentazione
Alcaptonuria Degradazione Tyr Omogentisato diossigenasi
Pigmentazione scura dell’urina, artriti
Argininemia Ciclo dell’urea Arginasi Ritardo mentale
Omocistinuria Degradazione Met Cistationina beta sintasi
Alterazione viluppo osseo, ritardo mentale
Malattie urine a sciroppo d’acero
Degradazione aa ramificati
Complesso alfa-chetoacido deidrogenasi a catena ramificata
Vomito, ritardo mentale, morte precoce
Acidemia metilmalonica
Conversione propionilCoA a succinilCoA
MetilmalonilCoA mutasi
Vomito, ritardo mentale, morte precoce
Fenilchetonuria (più frequente)
Conversione Phe a Tyr
Fenilalanina idrossilasi
Vomito neonatale, ritardo mentale
•Tirosina e Cisteina diventano essenziali se mancano fenilalanina e metionina, da cui
derivano (semi-indispensabili)
•La Tirosina è essenziale nel cervello, dove la sua sintesi dalla fenilalanina non avviene
•L’Arginina è essenziale nell’infanzia e nello sviluppo •La sintesi dei non essenziali può essere compromessa per scarso apporto dei carboidrati •L’essenzialità dell’istidina è controversa
Essenziali
Non essenziali Essenziali
in certe condizioni
(condizionatamente)
Valina Alanina Arginina
Leucina Glutammato Glicina
Isoleucina Aspartato Prolina
Lisina Asparagina Glutammina
Istidina Serina
Triptofano Cisteina
Fenilalanina Tirosina
Metionina
Treonina
Classificazione nutrizionale
Biosintesi degli amminoacidi non essenziali
o dei condizionatamente essenziali nell’uomo
piruvato → alanina
ossalacetato → aspartato (+ glutammina) → asparagina
α-chetoglutarato → glutammato + NH3→ glutammina
glutammato → prolina, arginina
3-fosfoglicerato → serina → glicina
fenilalanina → tirosina
metionina → cisteina
La velocità di sintesi può non essere sufficiente ai bisogni
in alcune condizioni
(malati, stress, neonati prematuri o sottopeso, ustionati)
Contenuto in proteine di un UOMO ADULTO: circa 12 kg/70 kg
peso actina, miosina, collagene ed emoglobina costituiscono circa la metà di tutte le
proteine
40% nel muscolo: possono diventare fonte di amminoacidi in condizioni di
stress, a discapito però di proteine funzionali
10% tessuti viscerali (fegato, intestino): scarsamente mobilizzate in
condizioni di stress
30% nella pelle e nel sangue: diventano fonte di amminoacidi in deficit di
proteine alimentari