Izadi Jakintza»Izadi jakintza

Proteinen eta azido nukleikoen katabolismoa

LABURPENA: Izaki biziak gluzidoez eta lipidoez baliatzen dira energia lortzeko. Organismoarentzat garrantzi handikoak diren beste osagai batzuek, hala nola proteinek eta azido nukleikoek, beste zeregin batzuk dituzte, baina, hala eta guztiz, energia iturri gisa ere erabil daitezke zenbaitetan. Bai proteinak bai azido nukleikoak gai nitrogenodunak dira; nitrogenoa kanporatzean oso gai toxikoak sortzen dira. Hori dela eta, halako prozesu edo bide berezi batzuk sortu dira hondakin nitrogenodun horiek arriskugabeko gai bihurtzeko edota, organismoak kanpora ditzan arte, nolabait neutralizatze aldera.

Proteinen katabolismoa

Organismo bizien egituraren osagai dira proteinak; gainera, haien funtzionamenduan ere parte hartzen dute (metabolismoaren entzimak). Baina energia iturri gisa ere erabiltzen dira zenbaitetan.
Gorputzetik galduriko proteinak ordezkatzeko hartzen dituzte animaliek, eta behar baino gehiago hartzen dituztenean bakarrik erabiltzen dituzte energia iturri gisa. Baina galdurikoak ordezkatzeko eta energia lortzeko hartzen diren proteina horiek organismora asimilatuko badira, proteinak beren osagai oinarrizkoetan (aminoazidoak) zatitzen dituen prozesuak gertatu behar du, txegostea alegia.
Bakteria autotrofoentzat, oso azkar hazten baitira, garrantzi handiko prozesua da proteinen sintesia. Materia organikoa lortzeko dauden gainerako iturriak agortzeanbaizik ez dira gai horiek degradatzen hasten.
Landare eta onddoentzat ere, etengabe hazten direnez, askoz garrantzi handiagoa du proteinen sintesiak degradazioak baino.
Arazo bera gertatzen da energia lortzeko proteinen aminoazidoak degradatzen diren kasu guztietan: aminoazidoak gai nitrogenodunak dira, eta nitrogenoa ezin prozesa daiteke katabolismoaren erreakzio normalen bidez. Bi aukera daude, beraz, arazo hori konpondu eta aminoazidoak degradatu ahal izateko: edo nitrogenoa kendu eta erreakzio normaletara jo, edo erreakzio bereziak sortu.
Izaki biziek lehenengo bidea aukeratu dute. Hau da, zenbait erreakzioren bidez (izaki biziek erabiltzen dituzten aminoazido moten araberakoak), nitrogenorik gabeko gai bihurtzen dira. Zuzenean gluzidoenkatabolismo aerobioan sar daitezkeen molekulak lortzen dira horrela.
Bide horien antzinatasuna frogatzen du izaki biziak, aminoazidoak prozesatzeko, gluzidoak degradatzeko bideez baliatzea.
Hasieran, osagai organiko ugari zegoen bizia sortu zen lehen zopan, eta organismoek, energia iturri gisa, azukreak erabiltzen ikasi zuten lehenbizi. Azukreak urritzen hasi zirenean, ordea, organismo batzuek molekula proteikoak degradatzeko ahalmena garatu zuten, lehendik gluzidoak prozesatzeko zituzten erreakzioetako parte batzuk baliatuz horretarako.
Nitrogenoa bereiztean sortzen diren gaiak toxikoak dira organismoentzat, eta kanporatu egin behar dira. Animalien kasuan –izaki bizien artean animaliena da proteinak katabolizatzen dituen talde nagusia–, hondakin nitrogenodunak urea gisa kanporatzen dira (animalia ureotelikoak), edo amoniako gisa (animalia amoniotelikoak), edo azido uriko gisa (animalia urikotelikoak).
Gizakiaren kasua har daiteke proteinen erabilmoldearen adibide gisa. Dieta normala egiten duen eta 70 kg dituen pertsona batek 400 bat gramo proteina prozesatzen ditu egunero. Proteina horien laurden bat energia lortzeko katabolizatzen da, eta prozesu horretatik 6-20 g nitrogeno sortzen dira, urea gisa kanporatzen direnak. Organismoak galdu dituenak ordezkatzeko erabiltzen dira prozesatzen diren gainerako proteinak.
Hiru erreakzio mota daude aminoazidoen nitrogenoa deusesteko:- Transaminazioa Hamabi aminoazido mota desberdinen katabolismoan erabiltzen da transaminazioa: alanina, arginina, azido aspartikoa, asparagina, zisteina, isoleuzina, leuzina, lisina, fenilalanina, triptofanoa, tirosina eta balina.
Aminoazidoaren amino talde nagusia -talde horren barruan, bat baino gehiago dute argininak, asparaginak eta triptofanoak- talde zetoniko bat (azido -zetoglutarikoa normalean) duen azido organiko batera (-C=O, -zetoazido) igaroaraztean datza transaminazioa. Erreakzioa katalizatzeko entzima bat izaten da, transaminasa, aminoazido bakoitzeko. Erreakzioa dela eta, dagoen aminoazidotik beste -zetoazido bat lortzen da, zeina, normalean, gluzidoen katabolismora gehitzen baita, eta orobat lortzen da beste aminoazido bat, -zetoazidoa, normalean, amino taldea lehenengo - zetoazidoaren molekulara gehitzean sortzen dena. Hau da erreakzio orokorra:Bai mitokondrien barruan bai zelulen zitoplasman aurkitzen dira transaminasak.- Desaminazio oxidatzailea Azido glutamikoa –lehentxeago aztertu diren transaminazio erreakzioen ondorioz sortua bera–, degradatzeko erabiltzen da erreakzio hau. Erreakzioan, aminoazidoaren amino taldea amoniako gisa askatzen da zuzenean. Prozesuan parte hartzen duten entzimei oxidasa deritzete, eta bai zitoplasman bai mitokondrietan aurkitzen dira.
Ugari izaten da entzima hori suge hemolitikoen pozoian, eta berori da biktimaren odol zelulak suntsitzearen erantzulea.
Desaminazio oxidatzailearen erreakzio orokorra era honetara adieraz daiteke:Oxidasek koentzimak dituzte –Flavin mononukleotidoa (FMN) eta Flavin dinukleotidoa (FAD) koentzimak– aminoazidotik hidrogenoa hartzeko. Leheneratzeko, zuzenean oxigeno molekula batekin erreakzionatu eta hidrogeno peroxidoa (hizkera arruntean, ur oxigenatua) eman dezake:Izaki anaerobioen artean ez da halako erreakziorik, oxigenorik ez dagoen ingurune batean bizi baitira. Hidrogeno peroxidoa oso-oso toxikoa denez gero zelularen metabolismoarentzat, organismo aerobioek sistema bat garatu behar izan dute hura deskonposatzeko.
Lan horretan, katalasa izeneko entzimak –peroxisoma izeneko organuluetan aurkitzen dira katalasak– parte hartzen du ur eta oxigeno bihurtuz hidrogeno peroxidoa zelularentzat.- Deskarboxilazioa Izaki bizien metabolismoan eragina duten zenbait gai nitrogenodun, eta molekula bat, sortzen dira prozesu horren ondorioz.
Ez da aminoazidoak degradatzeko erreakzio espezifiko bat, aminoazidoetatik beste gai batzuk lortzekoa baizik. Hau da erreakzio orokorra:Bide horretatik lortzen diren gaietako bat histamina da; histidina aminoazidoaren deskarbolixazioz lortzen da, eta garrantzi handiko zeregina du inmunitatean eta alergietan.
Triptofanoaren deskarbolixazioz azido indolazetikoa lortzen da, landareen hazkundea eragiten duen fitohormona bat.
Argininaren deskarboxilazioz, berriz, putreszina, espermina eta espermidina lortzen dira; amina horiek usteltzen ari diren gaietan izaten dira, eta haiek sortzen dute hain zuzen ere usain txarra.
Zenbait aminoazido, glizina, serina, treonina, metionina, glutamina, prolina eta histidina, zeinak ez baitira aipatu ez transaminazio ez desaminazio erreakzioetan, amino taldea galtzen dute, eta aipatu diren beste aminoazido horietakoren bat bihurtzen dira.
Metionina, adibidez, serina bihurtzen da, eta serina, berriz, zisteina. Zisteinak, gero, transaminazio erreakzioa izaten du.Aminoazidoen degradazio erreakzioetan produktu berdinak sortzen dira azkenean; produktu horiek, lehen esan den bezala, gluzidoen degradazio bideetan daude denak.
Animaliak zer gai mota iraizten duen, hainbat bide dago aminoazidoen metabolismotik sortzen diren gai nitrogenodunak kanporatzeko.- Animalia ureotelikoak (2. irudia) Mota honetako animalien gibelean –ez giltzurrunetan, askok uste duen bezala–, urea sortzen da erreakzio multzo baten ondorioz. Lehenbizi amino talde bat sortzen da, azido glutamikoa gibeleko zeluletako mitokondrietan degradatzean. Aminoa, gero, -ari lotzen zaio -bi ATP molekula behar izaten dira loturetarako-, eta karbamilo fosfatoa eratzen da horrela. Karbamilo fosfatoak fosfato taldea galtzen du, eta ornitinara eransten da zitrulina emateko. Gai horrek,mitokondriatik atera eta beste amino talde bat hartzen du (transaminazio erreakzio baten ondorio da amino talde hori); prozesu horretan ATP molekula bat xahutzen da, zeina AMP bihurtzen baita bi fosfato askatuz.
Horren ondorioz beste gai bat sortzen da, azido argininosuzinikoa, ur molekula bat beretzen duena, eta urea eta ornitina ematen. Ornitina, gero, mitokondrian sartzen da berriro, eta horrela ixten da zikloa.- Animalia amoniotelikoak (3. irudia) Kasu honetan, transamina erreakzioen ondorioz, azido glutamikoa ematen dute aminoazidoek. Azido horri, gero, desaminazio oxidatzaile bat gertatzen zaio, eta amoniakoa askatzen du. Azido glutamikoko beste molekula bati lotzen zaio amoniakoa, eta glutamina ematen du. Gai horrek, zeluletatik atera eta animalia talde horren iraitz aparatura iristean, ur molekula bat beretzen du, eta amonioa eta hasierako azido glumatikoa ematen ditu berriz ere.- Animalia urikotelikoak Azido urikoak eraketa konplexua du. Gainera, urrats bat da urearen sortze prozesuan.
Harekin kanporatzen dira animalia urikotelikoen aminoazidoen amino taldeak eta, orobat, gizakian, azido nukleikoen katabolismoan sortzen diren base nitrogenodun purikoak, besteak beste. Bide horretan akatsen bat gertatuz gero, azido urikoa hasten da metatzen ehunetan, eta horrek eritasun bat, hezueria, dakar.
Azido urikoa degradatu eta alantoina bihur daiteke. Zenbait ugaztunek –dortokak eta soinberak, adibidez– iraizten duen hondakina da alantoina. Bi molekula ur beretuz gero, urea bihurtzen da.

Azido nukleikoen katabolismoa

Azido nukleikoak nukleotidoez osaturik daude. Haiek degradatzeko lehenengo urratsa osagarri oinarrizkoak bereizteko bidea emango duen txegostea gertatzea da.
Gero, entzima jakin batzuk arduratzen dira nukleotidoen osagaiak alegia, fosfatoa, pentosa bat eta base nitrogenodun bat bereizteaz.
Fosfatoa gernuaren bidez kanporatzen da, eta pentosak, berriz, gluzidoen katabolismoaren