Métabolisme de l'azote (PDF)

Biochimie et Métabolisme Métabolisme de l’azote Ref. Moussard 3ème éd.: p. 255-260 N  Biochimie et Métabolisme Métabolisme de l’azote Pierre Maechler Ref. Moussard 3ème éd.: p. 255-260  Les formes de l’azote et son...

Biochimie et Métabolisme Métabolisme de l’azote Ref. Moussard 3ème éd.: p. 255-260 N  Biochimie et Métabolisme Métabolisme de l’azote Pierre Maechler Ref. Moussard 3ème éd.: p. 255-260  Les formes de l’azote et son assimilation  Cycle de l’azote: origine, fixation et enzymes impliquées  Catabolisme des acides aminés  Réactions de transamination et désamination, enzymes et tissus impliqués  Synthèse hépatique de l’urée  Les formes de l’azote Azote = Nitrogen (N) Azote minéral: N2, NH3, NH4+, NO2-(nitrite),NO3-(nitrate)  N2: abondant dans l’atmosphère mais pas assimilable (seulement grâce aux bactéries fixatrices d’azote)  NH4+: toxique pour le système nerveux central Azote organique: dans les acides aminés et bases azotées (ADN & ARN), créatine, ornithine, urée…  Azote aminé: groupe -NH2 d’un acide aminé Cycle de l’azote  Les formes de l’azote Azote = Nitrogen (N) Azote minéral: N2, NH3, NH4+, NO2-(nitrite),NO3-(nitrate)  N2: abondant dans l’atmosphère mais pas assimilable (seulement grâce aux bactéries fixatrices d’azote)  NH4+: toxique pour le système nerveux central Azote organique: dans les acides aminés et bases azotées (ADN & ARN), créatine, ornithine, urée…  Azote aminé: groupe -NH2 d’un acide aminé  Ammoniac - ion ammonium Dans l’air, l’ammoniac NH3 est sous forme gazeuse En solution, l’ammoniac est présent sous deux formes en équilibre:  ammoniac ionisé (ion ammonium NH4+ ou ammoniaque)  ammoniac non-ionisé (NH3) En solution, l’ion ammonium NH4+ (ammoniaque) est un acide faible qui se dissocie en ammoniac NH3 + H+ NH4+ NH3 + H+ pKa du couple NH3 / NH4+ à l’équilibre = 9.25  Azote sous forme amine Un acide aminé est constitué: Groupement amine - Groupement amine NH2 - Groupement acide (carboxyle) H C COOH Groupement acide - Chaîne latérale variable R = Radical Radical Incorporation de l’azote minéral NH3 en azote organique: 3 enzymes impliquées (Glu) (Gln) Cycle azote minéral - organique 1. l’azote N2 de l’air est transformé en NH3 (NH4+) par les bactéries fixatrices d’azote 2. Les végétaux utilisent les nitrites et nitrates qu’ils réduisent en NH3 et le transforment en azote organique (acides aminés) 3. Les animaux utilisent comme seule source d’azote celui provenant de la dégradation des acides aminés (azote organique) 4. L’excrétion de métabolites azotés boucle le cycle (ainsi que la décomposition des organismes)  Apport: alimentation Métabolisme de l’azote aminé Perte: Excrétion urinaire Perte: Excrétion urinaire  Catabolisme des acides aminés (AA) Débute dans les tissus où a lieu la protéolyse (protéinesAA) S’accompagne toujours de l’enlèvement de l’azote aminé (-NH2): Soit par double transamination Soit par trans-désamination - Muscles: catabolisme des AA ramifiés principalement, très abondants (BCAA: valine, leucine, isoleucine); + autres AA - Foie: catabolisme des AA d’origine alimentaire et endogène, principalement alanine (d’origine intestinale et musculaire) - Intestin: catabolisme des AA alimentaires (faible) et surtout de la glutamine d’origine musculaire - Reins: catabolisme principalement de la glutamine pour l’ammoniogenèse Catabolisme de l’azote aminé Alanine & Glutamine: formes non toxiques circulantes de l’azote BCAA Relation acide aminé – acide α-cétonique Amine Cétone NH2 O H C COOH H C COOH Groupement Groupement R acide R acide Radical Radical Acide aminé Acide α-cétonique Transamination (acide aminé – acide α-cétonique) NH2 O H C COOH H C COOH R1 R2 O NH2 H C COOH H C COOH R1 R2 Voies cataboliques menant au cycle de l’acide citrique 15 Catabolisme des acides aminés Voies d’entrées vers le cycle de l’acide citrique (implique la perte du groupement amine) ASAT GDH  Relation acide aminé – acide α-cétonique NH2 O H C COOH H C COOH R R Acides aminés: Acides α-cétoniques: ALAT transamination Alanine (Ala) Pyruvate ASAT Aspartate (Asp) Oxaloacétate GDH ination désam Glutamate (Glu) α-cétoglutarate Relation acide aminé – acide α-cétonique Transamination Acides aminés: Acides α-cétoniques: ALAT Alanine (Ala) Pyruvate ASAT Aspartate (Asp) Oxaloacétate AT : aminotransférase (générique) pour un acide aminé correspondant ALAT : alanine (AL) aminotransférase (AT), transfert d’un groupement amine sur pyruvate  alanine ASAT : aspartate (AS) aminotransférase (AT), transfert d’un groupement amine sur oxaloacétate  aspartate  Double transamination, 1ère étape: transfert du NH2 pour intermédiaire glutamate α-cétoglutarate NH2-AA AT acide α-cétonique correspondant glutamate AT : aminotransférase (générique) pour un acide aminé correspondant, transfert d’un groupement amine sur α-cétoglutarate  glutamate  Double transamination, 2ème étape: transfert du NH2 pour alanine (foie, intestin, muscles) α-cétoglutarate alanine NH2-AA AT ALAT acide α-cétonique correspondant glutamate pyruvate ALAT : alanine (AL) aminotransférase (AT), transfert du groupement amine sur pyruvate  alanine  Double transamination: Réactions réversibles α-cétoglutarate alanine ALAT glutamate pyruvate ALAT : alanine (AL) aminotransférase (AT), transfert du groupement amine sur α-cétoglutarate  glutamate ALAT est particulièrement abondante dans le foie (néoglucogenèse), relâchée en cas d’atteinte hépatique (utilisé comme marqueur sanguin).  Double transamination, 2ème étape: transfert du NH2 pour aspartate (foie) α-cétoglutarate aspartate NH2-AA AT ASAT acide α-cétonique correspondant glutamate oxaloacétate ASAT : aspartate (AS) aminotransférase (AT), transfert d’un groupement amine sur oxaloacétate  aspartate ASAT est nécessaire à la formation d’urée dans le foie, mais aussi impliquée dans la navette Malate/Aspartate (glycolyse), donc abondante dans les muscles squelettiques et cardiaque pour cette fonction.  Double transamination: Réactions réversibles α-cétoglutarate aspartate ASAT glutamate oxaloacétate ASAT : aspartate (AS) aminotransférase (AT), transfert d’un groupement amine sur α-cétoglutarate  glutamate  Double transamination: le NH2 de départ fourni par des acides aminés (AA) se retrouve sur: - Alanine (foie, intestin, muscle) - Aspartate (foie) Fonctions sur ce schéma: formation d’alanine (ALAT) et d’aspartate (ASAT) pour synthèse de l’urée. !! Fonction inverse de ALAT dans le foie pour formation de pyruvate à partir d’alanine (gluconéogenèse).  Trans-désamination: production de NH3 à partir de l’azote aminé (foie, muscles  reins) α-cétoglutarate NH3 NH2-AA NADH AT GDH acide α-cétonique NAD+ correspondant glutamate AT : aminotransférase (générique) pour un acide aminé correspondant, transfert d’un groupement amine sur α-cétoglutarate  glutamate Désamination oxydative par la glutamate déshydrogénase (GDH / GluDH) Désamination du glutamate  NH3  Trans-désamination: le NH2 de départ fourni par des acides aminés (AA) se retrouve sous forme de NH3 - dans le foie: NH3 est le substrat de l’uréogenèse (avec l’aspartate) - dans le muscle: NH3 réagit avec le glutamate pour former la glutamine  Double-désamination: dans les reins, la glutamine fournie par les muscles perd ses deux azotes. Glnase: déamidation hydrolytique par la glutaminase  glutamate GluDH: désamination oxydative par la glutamate déshydrogénase (=GDH) amide COOH l Glutamine H2N–OC–CH2–CH2–CH l NH2 amine Reins Muscles Excrétion  Désamidation ou désamination: dans l’intestin, deux voies possibles (hors objectifs) Glnase: désamidation hydrolytique par la glutaminase  glutamate GlnAT: désamination par la glutamine aminotransferase  α-cétoglutaramate Désaminase: désamination du α-cétoglutaramate Glutamine amide COOH l H2N–OC–CH2–CH2–CH l NH2 amine Intestin Catabolisme de l’azote aminé Muscles Recrutement des AA (surtout BCAA) et mise en circulation sous forme Alanine & Glutamine Catabolisme de l’azote aminé Intestin Glutamine perd ses azotes à destination du foie sous formes de NH3 & Alanine BCAA Catabolisme de l’azote aminé Foie  Alanine est désaminé par ALAT en Pyruvate (substrat de la néoglucogenèse)  Formation de NH3 et Aspartate pour uréogenèse BCAA Catabolisme de l’azote aminé Rein  Glutamine libère ses deux azotes (ammoniogenèse)  Formation de NH4+ éliminé dans les urines (avec l’urée formée par le foie) BCAA