Metabolismo degli amminoacidi: transaminazione, deaminazione e destino del carbonio

A differenza di zuccheri e grassi, gli amminoacidi contengono azoto, e l’organismo non li immagazzina: quando se ne ha un eccesso, o durante il digiuno, vengono demoliti. Il loro metabolismo deve risolvere due problemi insieme: smaltire l’azoto in sicurezza e recuperare lo scheletro carbonioso come fonte di energia.

Il problema dell’azoto

Demolire un amminoacido significa per prima cosa staccarne il gruppo amminico (α-NH₂). L’azoto liberato come ammoniaca è però tossico, soprattutto per il sistema nervoso: la cellula deve quindi convogliarlo con cautela verso una forma escretabile. La strategia si articola in due passaggi: transaminazione e deaminazione.

La transaminazione: trasferire, non liberare

Nella transaminazione il gruppo amminico non viene liberato ma trasferito a un accettore, l’α-chetoglutarato, che diventa glutammato. La reazione, catalizzata dalle amminotransferasi, raccoglie così l’azoto di molti amminoacidi diversi su un’unica molecola collettrice.

amminoacido + α-chetoglutarato ⇌ α-chetoacido + glutammato

La deaminazione: liberare l’azoto al momento giusto

Il glutammato funziona così da raccoglitore centrale dell’azoto di molti amminoacidi diversi, convogliandolo verso un unico punto di smaltimento. Il glutammato che ha raccolto l’azoto subisce poi la deaminazione ossidativa, catalizzata dalla glutammato deidrogenasi, che libera finalmente l’ammoniaca. Questa viene immediatamente incanalata nel ciclo dell’urea, che la trasforma in urea, atossica ed eliminabile con le urine. Transaminazione e deaminazione, in sequenza, separano in modo controllato e in due tempi distinti l’azoto dallo scheletro carbonioso, evitando che l’ammoniaca libera si accumuli nei tessuti.

Il destino dello scheletro carbonioso: glucogenici e chetogenici

Rimosso l’azoto, resta l’α-chetoacido corrispondente, cioè lo scheletro di atomi di carbonio. Questo non viene sprecato: a seconda della sua struttura, viene convogliato verso il metabolismo energetico esattamente come accade per gli scheletri derivati da zuccheri e grassi. È questo che rende le proteine, in caso di necessità, una vera e propria riserva di energia, sebbene la cellula preferisca risparmiarle finché possibile. A seconda di dove si innesta nel metabolismo centrale, ogni amminoacido si classifica come:

La maggior parte degli amminoacidi è glucogenica; pochi sono puramente chetogenici, mentre alcuni appartengono a entrambe le categorie. Questa classificazione spiega perché, nel digiuno prolungato, le proteine possano essere mobilitate per sostenere la glicemia: gli amminoacidi glucogenici liberati dalla demolizione delle proteine muscolari diventano substrato della gluconeogenesi epatica, contribuendo a mantenere il glucosio per il cervello. È un meccanismo prezioso in emergenza, ma a costo della massa muscolare, ed è per questo che l’organismo, nel digiuno prolungato, cerca di limitarlo passando progressivamente all’uso dei corpi chetonici.

Amminoacidi essenziali e bilancio dell’azoto

Non tutti gli amminoacidi possono essere sintetizzati dall’organismo. Quelli che il corpo umano non sa produrre, o non in quantità sufficiente, sono detti essenziali e vanno assunti con la dieta; gli altri, non essenziali, derivano da intermedi del metabolismo centrale, spesso proprio per transaminazione di un α-chetoacido. Questa distinzione ha conseguenze nutrizionali dirette: la qualità di una proteina alimentare dipende da quanto bene fornisce gli amminoacidi essenziali nelle giuste proporzioni. A livello dell’intero organismo si parla di bilancio dell’azoto: in un adulto sano l’azoto introdotto con le proteine eguaglia quello escreto (soprattutto come urea). Un bilancio positivo, con più azoto trattenuto che eliminato, caratterizza le fasi di crescita o di recupero muscolare; un bilancio negativo, in cui si demoliscono più proteine di quante se ne costruiscano, accompagna il digiuno, le malattie gravi e gli stati di forte stress. Misurare e interpretare questo bilancio è un punto di contatto diretto fra il metabolismo degli amminoacidi e la nutrizione clinica.

Perché conta

Le amminotransferasi sono anche un esame di laboratorio quotidiano: le transaminasi ALT e AST, misurate nel sangue, sono indicatori di danno epatico ed è il loro ruolo nel metabolismo degli amminoacidi a renderle tali. Comprendere queste vie collega così la biochimica alla diagnostica clinica e alla nutrizione.

Domande frequenti

Che cos’è la transaminazione?

È la reazione che trasferisce il gruppo amminico di un amminoacido a un accettore (l’α-chetoglutarato), trasformandolo in glutammato, senza liberare ammoniaca. È catalizzata dalle amminotransferasi con il coenzima piridossal fosfato e serve a raccogliere l’azoto di molti amminoacidi su un’unica molecola.

Che differenza c’è fra transaminazione e deaminazione?

La transaminazione trasferisce il gruppo amminico a un’altra molecola senza rilasciare ammoniaca; la deaminazione (in particolare quella ossidativa del glutammato) libera invece l’ammoniaca vera e propria, che viene subito avviata al ciclo dell’urea. Le due fasi, in sequenza, smaltiscono l’azoto in modo controllato.

Cosa sono gli amminoacidi glucogenici e chetogenici?

Sono due classi basate sul destino dello scheletro carbonioso: i glucogenici lo trasformano in piruvato o intermedi del ciclo di Krebs e possono dare glucosio per gluconeogenesi; i chetogenici lo trasformano in acetil-CoA o acetoacetato, precursori dei corpi chetonici. Alcuni amminoacidi sono entrambe le cose.

Che ruolo ha la vitamina B6?

La sua forma attiva, il piridossal fosfato (PLP), è il coenzima indispensabile delle amminotransferasi: funge da trasportatore temporaneo del gruppo amminico durante la transaminazione. Per questo una carenza di vitamina B6 compromette il metabolismo degli amminoacidi e quindi quello proteico.

Perché ALT e AST sono indicatori di danno al fegato?

Perché sono amminotransferasi presenti in grande quantità dentro le cellule epatiche: quando queste si danneggiano, gli enzimi si riversano nel sangue e la loro concentrazione aumenta. Misurarli è un modo indiretto ma sensibile di valutare la sofferenza del fegato, ed è un’applicazione diretta del loro ruolo metabolico.