Biochimie Métabolique - UVT - Université Virtuelle de .Ministère de l’Enseignement Supérieur,

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  • Ministre de lEnseignement Suprieur, de la Recherche Scientifique et de la Technologie

    Universit Virtuelle de Tunis

    Biochimie Mtabolique

    Mtabolisme des acides amins

    Mounir FERCHICHI

    Attention !

    Ce produit pdagogique numris est la proprit exclusive de l'UVT. Il est strictement interdit de le reproduire des fins

    commerciales. Seul le tlchargement ou impression pour un usage personnel (1 copie par utilisateur) est permis.

  • Biochimie Mtabolique Mtabolisme des acides amins

    Universit Virtuelle de Tunis

    Objectifs

    1. Prendre connaissance des diffrentes tapes enzymatiques du tractus digestif, qui conduisent lhydrolyse des protines alimentaires, la libration des acides amines et leur absorption dans lorganisme animal.

    2. Connatre les mcanismes de dgradations des acides amins (transamination et dsamination oxydative).

    3. Apprendre et connatre lurogense ou cycle de lUre, les tapes enzymatiques

    et leur compartiment dactivit. 4. Apprendre faire le bilan du cycle pour savoir dterminer le cot nergtique

    de llimination de lion ammonium. 5. Connatre quelques exemples de conversion des squelettes des acides amins

    glucoformateurs en prcurseurs de noglucogense et des squelettes carbons des acides amins ctognes en Actyl-CoA.

    6. Se faire une ide de la complexit de la biosynthse des acides amins regroups

    en familles. 7. Essayer, en guise dexercices, de retrouver dans le mtabolisme des glucides, les

    principaux prcurseurs des squelettes carbons de la synthse des acides amins.

    2 Mounir FERCHICHI

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    1. Introduction gnrale

    Les acides constituent les monomres des protines. En plus du carbone, de lhydrogne et de loxygne rencontrs dans les glucides et les lipides, ils contiennent de lazote dont lorigine a t tudie dans le chapitre 14. Chez les animaux leur source est essentiellement alimentaire. Contrairement aux glucides et lipides, les acides amins en excs ne peuvent tre stocks, ils sont alors rapidement dgrads par transamination ou oxydation pour donner un ion ammonium et un squelette carbon. Lion ammoniun est limin par excrtion ou par lurogense (voir chapitre 14) ou recycl pour la synthse dun autre acide amin. Le squelette carbon peut aussi tre rutilis pour reformer lacide amin correspondant ou servir de prcurseurs soit la synthse des glucides (cas des squelettes des acides amins dits glycoformateurs), soit la synthse des acides gras (cas des squelettes des acides amins dits ctognes).

    Le mtabolisme des acides amins chez les animaux rpond deux objectifs chez les animaux :

    Maintenir le pool des acides amins Assurer le renouvellement (turn-over) des protines.

    2. Dgradation des acides amines

    Contrairement aux monomres des glucides et des lipides, les acides amins en excs ne peuvent pas tre stocks. Ils subissent une premire dgradation qui enlve le groupement -amin soit par transamination, soit par oxydation. Lion ammonium est rcupr et recycl pour former un autre acide amin ou limin. Le squelette carbon obtenu aprs le dpart du gfoupement amin peut aussi tre rcupr pour synthtiser lacide amin correspondant ou servir de prcurseur la synthse des glucides (cas des acides amins glycoformateurs) ou convertis en actyl-CoA pour la synthse des acides gras(cas des acides gras ctognes)

    2.1. TRANSAMINATION

    3 Mounir FERCHICHI

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    Les aminotransferases :

    La transamination ou laminotransfert est la raction gnrale du mtabolisme des acides amins car elle intervient aussi bien dans leur catabolisme que dans leur synthse. C'est le processus qui conduit un change du groupement -amin entre un acide amin et un -ctoacide. Les enzymes qui catalysent de telles ractions sont appeles aminotransfrases ou transaminases. Les aminotransfrases majeures existent dans tous les tissus et la raction catalyse est rversible. Le cofacteur impliqu est le pyridoxal phosphate (groupement prosthtique de toutes les aminotransfrases). Il drive de la vitamine B6. Dans les ractions de transamination orientes vers la dgradation des acides amins, laccepteur du groupement -amin est toujours l-ctoglutarate. Il en rsulte la formation dun glutamate.

    Deux aminotransfrases : Aspartate aminotransfrase et Alanine aminotransfrase mritent une mention spciale. En effet elles sont considres comme des marqueurs importants lorsqu'on les retrouve dans le sang. Elles indiquent des dommages subis par le coeur en cas de crise cardiaque ou par le foie en cas d'hpatite virale. La raction gnrale catalyse par les aminotransfrases est illustre sur la figure 1.

    Figure 1 : Schma gnral de la raction catalyse par une aminotransfrase.

    2.2. DESAMINATION OXYDATIVE

    4 Mounir FERCHICHI

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    Contrairement la transamination qui est une raction de transfert du groupement -amin, la dsamination oxydative libre le libre sous forme dammoniac libre avec formation du squelette -ctoacide correspondant. Elle est trs active dans le foie et dans les reins. Deux types denzymes interviennent : la glutamate dshydrognase et lacide amin oxydase.

    2.2.1. Glutamate dshydrognase :

    Dans le cas de la dsamination oxydative qui est prcd par la transamination dans le catabolisme des acides amins, la glutamate dshydrognase intervient et fonctionne en sens inverse de la raction dans laquelle elle intervient pour lassimilation de lammoniac (chapitre 14). Cette enzyme utilise prfrentiellement le NADP+ dans lassimilation de lammoniac (voie de synthse) et le NAD+ dans la dsamination oxydative (voie de dgradation.

    Glutamate + H2O + NAD(P)+ -ctoglutarate + NAD(P)H,H+ + NH3

    La glutamate dshydrognase fait lobjet dune rgulation allostrique, inhibe par ATP et GTP mais active par ADP et GDP.

    Le sens dpend des concentrations relatives du glutamate, de l-ctoglutarate, de NH3 et du rapport des formes rduites et oxydes des coenzymes (NADPH,H+/NADP+ et NADH,H+/NAD+). Aprs un repas riche en protines se traduisant par une augmentation du glutamate, la raction soriente vers la dsamination et la formation de lammoniac.

    2.2.2. Oxydases des acides amins :

    Il existe deux flavoprotines : lune FMN et lautre FAD qui interviennent dans loxydation directe des acides amins. Cette voie est secondaire par rapport celle de la transamination.

    5 Mounir FERCHICHI

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    - L-acide amin oxydase (L-aminoacide oxydase) est une enzyme hpatique FMN comme groupement prosthtique. Elle oxyde les acides amins en transfrant directement les lectrons rcuprs par le coenzyme loxygne molculaire. Il en rsulte la formation la libration de l-ctoacide correspondant, de NH3 et la formation de H2O2 (proxyde dhydrogne) dcompos par les catalases. La raction globale scrit :

    COO- COO-

    H3+ N-C- H + O2 + H2O C=O + NH4+ + H2O2

    R R

    L- Acide amin -ctoacide

    - D-acide amin oxydase (D-aminoacide oxydase)

    On rencontre dans le foie et dans les reins une activit importante de cette enzyme qui oxydes les D-acides amins (isomres des L-acides amins, non rencontrs chez les animaux) qui proviennent de lhydrolyse des protines des vgtaux et des membranes cellulaires des microorganismes. Ces D-acides amins, qui ne sont pas utiliss par lorganisme animal, sont donc oxyds suivant le mme principe que prcdemment mais par la D-acide amin oxydase FAD avec la libration de l-ctoacide correspondant, de NH3 et la formation de H2O2 (proxyde dhydrogne) dcompos par les catalases. La raction globale est la mme :

    COO- COO-

    H C-NH3+ + O2 + H2O C=O + NH4

    + + H2O2

    6 Mounir FERCHICHI

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    R R

    D- Acide amin -ctoacide

    3. Urogense ou cycle de lure (limination de lion ammonium)

    Les acides amins sont la principale source de formation de lammoniac dans lorganisme. Lexcs dammoniac ou dion ammonium doit tre limin. Les poissons lexcrtent sous la forme dion ammonium dans leau. La forme sous laquelle il est limin chez les batraciens a permis de distinguer les 2 stades de vie : ammoniotles (vie aquatique o llimination se fait sous forme dion ammonium) ; urotles (vie terrestre o llimination se fait sous forme dure). Chez les autres vertbrs terrestres lion ammonium est limin sous forme dure. La squence des ractions qui vont intervenir comporte une phase mitochondriale et une phase cytosolique, illustre dans la figure 2. Elle ne se droule que dans le foie.

    A. PHASE MITOCHONDRIALE

    3.1. SYNTHESE DU CARBAMOYLPHOSPHATE

    Dans les mitochondries la carbamoylphosphate synthtase utilise le CO2, le NH3 et 2 ATP comme substrats pour former le carbamoylphosphate. Deux liaisons phosphates riches en nergie sont consommes.

    O

    CO2 +NH3 + 2 ATP H2N-C-O- + 2 ADP + Pi

    3.2. SYNTHESE DE LA CITRULLINE

    7 Mounir FERCHICHI

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    Une fois le carbam(o)ylphosphate form, il est rejoint par lornithine transporte du cytosol. Sous l'action de l'ornithine carbam(o)yltransfrase (transcarbamylase) le radical carbamoyle est transfr sur l'ornithine pour former la citrulline.

    L-Ornithine + carbamoylphosphate L-Citrulline + Pi

    B. PHASE CYTOSOLIQUE

    3.3. FORMATION DE L'A