Metabolismul proteic

Proteinele din hrană sunt digerate până la aminoacizi, care trec în sânge și pot fi folosiți la sinteza proteinelor proprii. Organismul are nevoie de aminoacizi pentru enzime, transportori, structuri celulare și multe alte molecule. O parte dintre aminoacizi trebuie aduși prin alimentație, deoarece organismul nu îi poate produce în cantitate suficientă; aceștia se numesc esențiali.

Spre deosebire de glicogen sau trigliceride, organismul nu are un depozit special de „aminoacizi de rezervă” comparabil cu cele energetice. Când aminoacizii sunt în exces față de nevoile de sinteză, ei pot fi degradați. Azotul din grupa amino trebuie prelucrat; ficatul formează uree, iar rinichii o elimină prin urină. Scheletul carbonic rămas poate participa la alte căi metabolice, în funcție de aminoacid și de starea organismului.

Pentru un exercițiu, separă trei etape: digestia proteinelor alimentare, folosirea aminoacizilor în celule și eliminarea azotului rezultat din degradare. Nu confunda proteina din aliment cu aceeași proteină construită în corp: aminoacizii pot fi rearanjați în alte secvențe. Nici ureea nu apare direct prin ruperea unei singure legături peptidice; formarea ei implică transformări hepatice.

Metabolismul proteic include sinteza și degradarea continuă a proteinelor, precum și transformări ale aminoacizilor. Transaminarea și dezaminarea contribuie la transferul sau îndepărtarea azotului; amoniacul este toxic și este transformat predominant în uree în ficat. Scheletele carbonice pot intra în căi energetice sau de sinteză. Bilanțul azotat reflectă raportul dintre aport și pierderi, dar nu se deduce dintr-un singur aliment consumat.

Sinteza aminoacizilor neesențiali. Aminoacizii care nu sunt esențiali se formează în celule prin transaminare, pornind de la intermediari ai metabolismului glucidic: alanina din piruvat, aspartatul din oxaloacetat, glutamatul din α-cetoglutarat. Gruparea amino este preluată de la alți aminoacizi. Aminoacizii esențiali nu pot fi obținuți astfel, deoarece organismul nu are căile de sinteză a scheletului lor carbonic.

Organismul adult conține aproximativ 10–12 kg de proteine, iar proteinele sunt în continuă reînnoire: se degradează și se resintetizează în fiecare zi aproximativ 300–400 g. Aminoacizii esențiali pentru adult sunt opt: valina, leucina, izoleucina, lizina, treonina, metionina, fenilalanina și triptofanul; la copil se adaugă histidina. Proteinele complete (carne, lapte, ouă) conțin toți aminoacizii esențiali; cele din cereale și leguminoase sunt mai sărace în câte unul, dar se completează între ele. Aportul de proteine recomandat adultului este de aproximativ 0,8 g pe kg și pe zi.

Degradarea aminoacizilor. Prin transaminare (enzime cu vitamina B6 drept coenzimă, ALT și AST) gruparea amino este transferată pe un cetoacid, iar prin dezaminare oxidativă (în ficat, mai ales din glutamat) se eliberează amoniac. Amoniacul este toxic, mai ales pentru creier, și este transformat în ficat în uree prin ciclul ureei. Acesta se desfășoară în mitocondriile și citosolul hepatocitelor: o moleculă de uree se formează din doi atomi de azot (unul din amoniac, altul din aspartat) și un $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$, cu consum de ATP. Ureea este eliminată prin rinichi, iar valoarea ei în sânge (azotemie) crește când rinichiul nu funcționează. Scheletul carbonic poate deveni piruvat, acetil-CoA sau intermediar al ciclului Krebs; el este folosit pentru energie, pentru sinteza glucozei (aminoacizi glucogenici) sau a grăsimilor. Bilanțul azotat compară azotul din aport cu cel eliminat și este pozitiv în creștere, sarcină și convalescență, zero la adultul sănătos și negativ în foame, boală gravă sau lipsa unui aminoacid esențial.

Exemplu rezolvat 1: bilanțul azotat. O adolescentă consumă 100 g de proteine pe zi și elimină 14 g de azot.

1. Azotul din aport: $\frac{100}{6,25}=16$ g.
2. Bilanțul: $16-14=+2$ g de azot pe zi.
3. Bilanțul este pozitiv, deci organismul reține azot și construiește țesuturi, ceea ce se așteaptă la o persoană aflată în creștere.

Exemplu rezolvat 2: fenilcetonuria. Un nou-născut are un defect al enzimei fenilalanin-hidroxilaza.

1. Fenilalanina din proteine nu mai este transformată în tirozină, deci se acumulează în sânge.
2. Produșii ei lezează creierul în dezvoltare și produc întârziere mintală dacă boala nu este tratată.
3. Boala se transmite autosomal recesiv: dacă ambii părinți sunt heterozigoți, probabilitatea ca un copil să fie bolnav este $\frac{1}{4}$.
4. Screeningul nou-născuților depistează boala, iar o dietă săracă în fenilalanină din primele săptămâni previne leziunile.

La admitere, identifică organul în care se formează ureea și organul care o elimină. Separă aminoacizii esențiali de cei sintetizabili și distinge sinteza proteinelor de degradarea aminoacizilor. Un aminoacid folosit energetic nu este „depozitat ca proteină” în același moment; citește starea metabolică din enunț.

Reține: ureea se sintetizează în ficat și se elimină prin rinichi; amoniacul este toxic; aminoacizii nu au un depozit special; grupa amino este îndepărtată prin dezaminare, iar azotul este eliminat ca uree. Transaminazele ALT și AST sunt markeri de leziune hepatică. Bilanțul azotat negativ apare în inaniție și în boli grave. Albumina este sintetizată în ficat din aminoacizi.

Pentru întrebările despre boli, reține că insuficiența hepatică severă crește amoniacul din sânge, cu tulburări neurologice (encefalopatie hepatică), iar insuficiența renală crește ureea din sânge. Ureea sangvină normală este de aproximativ 15–45 mg/dL. Proteinele din hrană sunt digerate de pepsină, tripsină, chimotripsină și peptidaze, iar aminoacizii sunt absorbiți activ în intestinul subțire și ajung prin vena portă la ficat.

Exemplu în formatul examenului (complement grupat). Despre metabolismul proteic sunt corecte afirmațiile:

1. Ureea se sintetizează în rinichi.
2. Amoniacul rezultat din dezaminare se elimină ca atare prin urină.
3. Organismul păstrează aminoacizii în exces într-un depozit special, asemănător glicogenului.
4. Bilanțul azotat este pozitiv la copilul aflat în creștere.

• a) „Numai afirmațiile 1, 2 și 3 sunt corecte.”
• b) „Numai afirmațiile 1 și 3 sunt corecte.”
• c) „Numai afirmațiile 2 și 4 sunt corecte.”
• d) „Numai afirmația 4 este corectă.”
• e) „Toate afirmațiile sunt corecte sau toate sunt false.”

Răspuns: d. Afirmația 1 este falsă: ureea se sintetizează în ficat și se elimină prin rinichi. Afirmația 2 este falsă: amoniacul este toxic și este transformat în ficat în uree. Afirmația 3 este falsă: aminoacizii în exces nu se depozitează ca atare, ci sunt degradați. Afirmația 4 este adevărată: în creștere azotul reținut depășește pe cel eliminat.

Greșeli frecvente

• Greșit: Ureea se produce direct în timpul digestiei intestinale.
  Corect: Ureea rezultă din metabolismul azotului, în principal în ficat.
• Greșit: Proteinele alimentare trec intacte în proteinele corpului.
  Corect: Proteinele sunt digerate, iar aminoacizii sunt folosiți pentru sinteze proprii.
• Greșit: Amoniacul rezultat din degradarea aminoacizilor se elimină ca atare prin urină.
  Corect: Amoniacul este toxic și este transformat în ficat în uree, care se elimină prin rinichi.

Înainte și după