Quale carenza alimentare di una vitamina può causare la pellagra.
Vitamina C
Niacina
Vitamina D
Biotina
Alcuni aminoacidi (isoleucina, triptofano, fenilalanina e tirosina) sono sia glucogenici che chetogenici perché la loro via di degradazione forma più prodotti. a. Aminoacidi che vengono convertiti in piruvato (vedi Figura I).(1). Gli aminoacidi sintetizzati dagli intermedi della glicolisi (serina, glicina, cisteina e alanina) vengono degradati per formare piruvato.(a). La serina viene convertita in 2-fosfoglicerato, un intermedio della glicolisi, o direttamente in piruvato e NH4+ dalla serina deidratasi, un enzima che richiede PLP.(b). La glicina, invertendo la reazione utilizzata per la sua sintesi, reagisce con il metilene-FH4 per formare serina.1. La glicina reagisce anche con FH4 e NAD+ per produrre CO2 e NH4+ (enzima di scissione della glicina).2. La glicina può essere convertita in gliossilato, che può essere ossidato a CO2 e H2 O o convertito in ossalato.(c). La cisteina forma piruvato. Il suo zolfo, derivato dalla metionina, viene convertito in H2 SO4 , che viene escreto dai reni.(d). L'alanina può essere transaminata in piruvato. b. Aminoacidi che vengono convertiti in intermedi del ciclo TCA (vedi Figura II).(1). I carboni dei quattro gruppi di amminoacidi formano gli intermedi del ciclo TCA: a-chetoglutarato, succinil-CoA, fumarato e ossalacetato.(a). Amminoacidi che formano l'a-chetoglutarato (vedi Figura III).1. Il glutammato può essere deaminato dalla glutammato deidrogenasi o transaminato per formare a-chetoglutarato.2. La glutammina viene convertita dalla glutaminasi in glutammato con liberazione del suo azoto ammidico sotto forma di NH4+ 3. La prolina viene ossidata in modo da formare a-chetoglutarato. La prolina viene ossidata in modo che il suo anello si apra, formando la semialdeide del glutammato, che viene ossidata a glutammato.4. L'arginina viene scissa dall'arginasi nel fegato per formare urea e ornitina. L'ornitina viene transaminata a semialdeide glutammica, che viene ossidata a glutammato.5. L'istidina viene convertita in formiminoglutammato (FIGLU). Il gruppo formimino viene trasferito a FH4 e i cinque carboni rimanenti formano il glutammato.(b). Aminoacidi che formano succinil-CoA (vedi figura IV)1. Quattro amminoacidi sono convertiti in propionil-CoA, che viene carbossilato in una reazione che richiede biotina per formare metilmalonil-CoA, che viene riorganizzato per formare succinil-CoA in una reazione che richiede vitamina B12 (già vista in precedenza nel metabolismo degli acidi grassi a catena dispari).a). La treonina viene convertita da una deidratasi in NH4+ e a-chetobutirrato, che viene ossidativamente decarbossilato in propionil-CoA. In un'altra serie di reazioni, la treonina viene convertita in glicina e acetil-CoA.b). La metionina fornisce gruppi metilici per la sintesi di vari composti; il suo zolfo viene incorporato nella cisteina e i restanti carboni formano il succinil-CoA.i. La metionina e l'ATP formano la S-adenosilmetionina (SAM), che dona un gruppo metilico e forma l'omocisteina.ii. L'omocisteina viene riconvertita in metionina accettando un gruppo metile dal pool FH4 tramite la vitamina B12. iii. L'omocisteina può anche reagire con la serina per formare cistationina. La scissione della cistationina produce cisteina, NH4+ , e a-chetobutirrato, che viene convertito in propionil-CoA.c). La valina e l'isoleucina, due dei tre aminoacidi a catena ramificata, formano succinil-CoA (vedi Figura IV).i. La degradazione di tutti e tre gli aminoacidi a catena ramificata inizia con una transaminazione seguita da una decarbossilazione ossidativa catalizzata dal complesso a-chetoacido deidrogenasi a catena ramificata (Figura V). Questo enzima, come la piruvato deidrogenasi e l'a-chetoglutarato deidrogenasi, richiede tiamina pirofosfato, acido lipoico, CoA, flavina adenina dinucleotide (FAD) e NAD+. ii. La valina viene infine convertita in succinil-CoA attraverso il propionil-CoA e il metil malonil-CoA.iii. Anche l'isoleucina forma succinil-CoA dopo che due dei suoi carboni sono stati rilasciati come acetil-CoA.(c). Aminoacidi che formano fumarato1. Tre amminoacidi (fenilalanina, tirosina e aspartato) vengono convertiti in fumarato (vedi Figura II).a). La fenilalanina viene convertita in tirosina dalla fenilalanina idrossilasi in una reazione che richiede tetraidrobiopterina e O2 (Figura VI).b). La tirosina, ottenuta dalla dieta o dall'idrossilazione della fenilalanina, viene convertita in acido omogentisico. L'anello aromatico viene aperto e scisso, formando fumarato e acetoacetato.c). L'aspartato viene convertito in fumarato attraverso reazioni del ciclo dell'urea e del ciclo dei nucleotidi purinici.d). L'aspartato reagisce con l'IMP per formare AMP e fumarato nel ciclo dei nucleotidi purinici. d). Aminoacidi che formano l'ossalacetato (vedi Figura II)1 . L'aspartato viene transaminato per formare ossalacetato.2. L'asparagina perde il suo azoto ammidico come NH4+ , formando aspartato in una reazione catalizzata dall'asparaginasi.c. Aminoacidi che vengono convertiti in acetil-CoA o acetoacetato (vedi Figura VI).(1). Quattro aminoacidi (lisina, treonina, isoleucina e triptofano) possono formare acetil-CoA, mentre fenilalanina e tirosina formano acetoacetato. La pellagra è causata da una carenza alimentare di niacina, il beriberi da una carenza di tiamina (vitamina B), lo scorbuto da una carenza di vitamina C e il rachitismo da una carenza di vitamina D. Aminoacidi derivati dagli intermedi della glicolisi. Questi aminoacidi possono essere sintetizzati dal glucosio e possono essere riconvertiti in glucosio nel fegato.II. La degradazione degli aminoacidi. A. Amminoacidi che producono piruvato o intermedi del ciclo TCA. Questi aminoacidi sono considerati glucogenici perché i loro carboni possono produrre glucosio nel fegato. B. Aminoacidi che producono acetil-CoA o corpi chetonici. Questi aminoacidi sono considerati chetogenici. CoA, coenzima A; HMG-CoA, idrossimetilglutaril-CoA; TCA, acido tricarbossilico.III. Amminoacidi legati dal glutammato. Questi aminoacidi contengono carboni che possono essere convertiti in glutammato, che può essere convertito in glucosio nel fegato. Tutti questi aminoacidi, tranne l'istidina, possono essere sintetizzati a partire dal glucosio.IV. Aminoacidi che possono essere convertiti in succinil-CoA. Gli aminoacidi metionina, treonina, isoleucina e valina, che formano succinil-CoA attraverso il metil malonil-CoA, sono tutti essenziali. Poiché il succinil-CoA può formare glucosio, questi aminoacidi sono glucogenici. I carboni della serina sono convertiti in cisteina e non formano succinil-CoA attraverso questa via. Un difetto della cistationina sintasi causa l'omocistinuria. Un difetto della cistationina sintasi causa la cistationinuria. B12-CH3, metil cobalamina; N5-CH3-FH4, N 5-metil tetraidrofolato; PLP, piridossal fosfato; SAM, S-adenosilmetionina; TCA, acido tricarbossilico.V. La degradazione degli aminoacidi a catena ramificata. La valina forma propionil-CoA. L'isoleucina forma propionil-CoA e acetil-CoA. La leucina forma acetoacetato e acetil-CoA. CoA, coenzima A; FAD, flavina adenina dinucleotide; HMG-CoA, idrossimetilglutaril-CoA.VI. A. Amminoacidi chetogenici. Alcuni di questi aminoacidi (triptofano, fenilalanina e tirosina) contengono anche carboni che possono formare glucosio. La leucina e la lisina sono strettamente chetogeniche: non formano glucosio. B. Una carenza in vari passaggi porta alle malattie indicate. CoA, coenzima A; NAD, nicotinammide adenina dinucleotide; NADP, nicotinammide adenina dinucleotide fosfato; PKU, fenilchetonuria; PLP, piridossal fosfato; TCA, ciclo dell'acido tricarbossilico.
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