Metabolismo de los aminoacidos

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METABOLISMO DE LOS
AMINOÁCIDOS
SÍNTESIS

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS
SÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS
 Aminoácidos
funciones:
a. Síntesis de proteínas.
b. Fuente principal de los átomos de nitrógeno que se
requieren en diversas rutas de reacción de síntesis.
c. Esqueletos carbonados (las partes no nitrogenadas).
 Son una fuente de energía
 Precursores de varias rutas de reacción.

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• Reserva de aminoácidos : las moléculas de
aminoácidos de disposición inmediata para su
uso en los procesos metabólicos proceden de:
a. Degradación de las proteínas del alimento.
b. Degradación de las proteínas de los tejidos.
• Dependiendo de las necesidades metabólicas se
sintetizan determinados aminoácidos o se
interconvierten y luego se transportan a los
tejidos en los que se utilizan.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁACIDOS
• Equilibrio nitrogenado; cuando la ingestión de nitrógeno
(principalmente aminoácidos) es igual a la pérdida de nitrógeno
(adultos sanos).
• Balance positivo de nitrógeno; la ingestión de nitrógeno es mayor
que las pérdidas. Se retiene el exceso de nitrógeno, debido a que
la cantidad de proteínas tisulares que se sintetizan supera a la
cantidad que se degrada (niños que crecen, mujeres
embarazadas, pacientes que se recuperan de una enfermedad).
• Balance negativo de nitrógeno; no se puede sustituir las pérdidas
de nitrógeno con las fuentes alimenticias. Ejemplo: kwashiorkor,
forma de desnutrición que produce una ingestión insuficiente y
prolongada de proteínas.

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TRANSPORTE AL INTERIOR DE LA CÉLULA
• Hay intervención de proteínas transportadoras de
membrana.
a. Éstas tienen especificidad para los aminoácidos que
transportan.
b. El proceso de transporte está ligado al movimiento de
Na+ a través de la membrana plasmática (el gradiente
que crea el transporte activo de Na+, puede mover
moléculas a través de la membrana).
c. Otros sistemas de transporte, independiente de Na+, son
responsables del transporte de aminoácidos a través de
la porción de la membrana plasmática de los enterocitos
en contacto con los vasos sanguíneos.
d. El ciclo de alfa - glutamilo ayuda a transportar algunos
aminoácidos al interior de tejidos específicos (cerebro,
intestino y riñón).

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• Una vez que los aminoácidos están dentro de la célula,
sus grupos amino pueden utilizarse para las reacciones
de síntesis, mediante dos reacciones:
a. Reacciones de transaminación:
Los grupos amino se transfieren desde un alfa-aminoácido
a un alfa-cetoácido.
b. Aminación reductora: el NH4+ o el nitrógeno amida de la
glutamina o la asparagina se utilizan para suministrar el
grupo amino o el nitrógeno amida de determinado
aminoácido.

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SÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS TRANSAMINACIÓN
• Aminotransferasas.- enzimas
localizadas en el citoplasma o
en las mitocondrias
(eucariotas).
• Especificidad (tipos) ;
a. La del alfa – aminoácido, que
dona el grupo alfa - amino.
b. La del alfa – cetoácido, que
acepta el grupo alfa – amino.
• La mayoría utilizan glutamato
como donador del grupo
amino.

SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS TRANSAMINACIÓN
• Alfa – cetoglutarato / glutamato: Papel estratégico
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(intermediario del ciclo importante en el metabolismo de
del acido citrico)
aminoácidos y en el
metabolismo general.
• Oxalacetato / aspartato: Participa en la eliminación del
nitrógeno en el ciclo de la urea.
• Piruvato / alanina: Participa en el ciclo de la alanina.

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• Requieren la coenzima piridoxal
–5´ – fosfato (PLP)que procede
de la piridoxina (vitamina B6).
• PLP.- forma activa de la
vitamina B6
• Participa en otras reacciones;
a. Racemificaciones (reacciones
en las que se forman mezclas
de aminoácidos L – y –
D).
b. Descarboxilaciones.
c. Modificaciones de la cadena
lateral.

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1. Formación de una base de Schiff
entre el PLP y el grupo alfa –
amino de un alfa – aminoácido.
• El PLP se une al lugar activo de la
enzima mediante interacciones no
covalentes y una base de Schiff
(aldimina) formada por la
condensación del grupo aldehído
del PLP y el grupo amino de un
residuo aminoácido.

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2. Cuando se elimina el
átomo de hidrógeno alfa
se forma un carbanión y
luego éste se estabiliza,
por resonancia,
mediante la inter-conversión
a un
intermediario quinoide.

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3. Luego uno de los tres enlaces del
átomo de carbono alfa se rompe
selectivamente en los lugares
activos de cada tipo de enzimas
dependiente de PLP.
a. Rotura del enlace 2
(transaminación) desprotonación
inicial del carbono alfa del
donador del grupo amino.
b. Rotura del enlace 3 (racemización
o eliminación).
c. Rotura del enlace 1 (no se
produce la desprotonación inicial
y tiene lugar una
descarboxilación).

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TRANSAMINACIÓN
4. Con la cesión de un protón
por un ácido general y una
hidrólisis posterior se
libera desde la enzima, el
alfa – cetoácido recién
formado.
• Luego, entra en el lugar
activo un segundo alfa-cetoácido
y se convierte en
un alfa-aminoácido al
invertirse el proceso de
reacción.

TRANSAMINACIÓN
• Las reacciones de transaminación son ejemplos de un mecanismo
de reacción bimolecular ping-pong; el primer sustrato debe dejar
el lugar activo antes que entre el segundo.
• Son reversibles. Por tanto, teóricamente es posible sintetizar
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todos los aminoácidos por transaminación.
• Sin embargo, no existe síntesis neta de un aminoácido si el
organismo no sintetiza su alfa cetoácido precursor de forma
independiente.
• No existe en las células animales las rutas de reacción para
sintetizar: fenil piruvato, alfa – ceto – Beta – hidroxibutirato e
imidazol piruvato; deben proporcionarse en la alimentacion: fenil
alanina, treonina y la histidina.
• Rutas de Novo. Son las rutas de reacción que sintetizan los
aminoácidos a partir de intermediarios metabólicos; no sólo por
transaminación.

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INCORPORACIÓN DIRECTA DE LOS IONES AMONIO A LAS
MOLÉCULAS ORGÁNICAS
 Existen dos medios para incorporación de iones amonio
en AA y finalmente en otros metabolitos:
1. Aminación reductora de alfa – cetoácidos.
2. Formación de las amidas del ácido aspártico y del ácido
glutámico con la consiguiente transferencia del nitrógeno
amida para formar otros aminoácidos.

SÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS AMINACIÓN REDUCTORA
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• Aminación directa del alfa –
cetoglutarato; catalizada por
la glutamato deshidrogenasa
(mitocondrias y citoplasma de
células eucariotas y de
algunas bacterianas).
• Glutamato deshidrogenasa en
los eucariotas permite la
producción de NH4+ como
preparación de eliminación de
nitrógeno (función principal).
• La reacción es reversible y
cuando hay exceso de
amoníaco, la reacción se lleva
a la síntesis de glutamato.

SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FORMACIÓN DE AMIDAS
• Los iones amonio también
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se incorporan en
metabolitos celulares
mediante la formación de
glutamina (amida del
glutamato).
• Cerebro: Es especialmente
sensible a efectos tóxicos
del NH4+. Tiene
abundante glutamina
sintasa que convierte el
NH4+ en glutamina
(neutra, no tóxica). Luego
la glutamina pasa al
hígado, donde origina
desechos nitrogenados.

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• Cada miembro de los aminoácidos se sintetiza mediante una
ruta única.
• Característica común: el esqueleto carbonado de cada
aminoácido procede de intermediarios metabólicos de fácil
disposición.
• Intermediarios metabólicos de aminoácidos no esenciales:
a. Glicerato – 3 – fosfato.
b. Piruvato.
c. Alfa – cetoglutarato.
d. Oxalacetato.
• La tirosina que se sintetiza a partir de la fenilalanina,
aminoácido esencial, es una excepción a esta regla.

SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS
 AA ESENCIALES (10): isoleucina, leucina, lisina,
metionina, fenilalanina, treonina, triptófano,
valina, arginina e histidina. Los últimos son en
realidad semiesenciales (esenciales en etapa de
crecimiento infantil).
 AA NO ESENCIALES (12): alanina, asparagina,
aspartato, cisteína, glutamato, glutamina, glicina,
serina, tirosina, prolina, hidroxiprolina e
hidroxilisina.
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SÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS FAMILIAS
• De acuerdo a la semejanza de las rutas de
síntesis hay 6 familias:
A. glutamato.
B. serina.
C. aspartato.
D. piruvato.
E. aromáticos.
F. histidina

METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOS
SINTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL GLUTAMATO
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Comprende:
A. Glutamato.
B. Glutamina.
C. Prolina.
D. Arginina.

SÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL GLUTAMATO
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Glutamato
• Alfa cetoglutarato puede
convertirse en glutamato
mediante:
a. Reacciones de aminación
reductora.
b. Transaminación.
• Transaminación: en
eucariotas tiene una
función esencial en la
síntesis de la mayoría de
moléculas de glutamato.

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FAMILIA DEL GLUTAMATO
 Glutamato:
1. Componente de
proteínas
2. Precursor de
aminoácidos
3. Neurotransmisor
excitador
4. Precursor del GABA
( ácido gamma amino
butírico); por
descarboxilación

SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL GLUTAMATO
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• Conversión del glutamato en glutamina.
• Cataliza la enzima glutamina sintasa.
• Tejidos: hígado, cerebro, riñón, músculo e
intestino.
• Aminoácidos ramificados:
fuente importante de los grupos amino en
la síntesis de glutamina.
• Glutamina funciones:
a. Síntesis proteica
b. Donador del grupo amino en reacciones de
biosíntesis;
 Síntesis de purinas.
 Síntesis de pirimidinas.
 Amino azúcares.
c. Almacenamiento y transporte de NH4+
d. Riñón e intestino; fuente de energía.

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La prolina es un derivado cíclico del
glutamato (3 pasos después de la
fosforilación del glutamato por la
gamma -glutamil quinasa).
a. Gamma – glutamil fosfato se
reduce a glutamato – gamma –
semialdehido.
b. Ciclación espontánea del
glutamato-gamma-semialdehido
para formar pirrolina-5-carboxilato.
c. La pirrolina-5-carboxilato se reduce
a prolina por la pirrolina-5-
carboxilato reductasa
La prolina puede sintetizarse
también a partir de la ornitina un
intermediario del ciclo de la urea

 Arginina
A. Su síntesis comienza con
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la acetilación del grupo
alfa-amino del glutamato
B. El N-acetil-glutamato se
convierte en ornitina
C. La ornitina se convierte
en arginina (ciclo de la
urea)

SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DE LA SERINA
 Comprende:
1. Serina
2. Glicina
3. Cisteína
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 Obtienen su esqueleto
carbonado a partir del
intermediario glicolítico;
glicerato – 3-fosfato

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SINTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS FAMILIA DE LA SERINA
 La serina:
 Síntesis por una ruta
directa desde el
glicerato-3-fosfato
 Reacciones de
deshidrogenación,
transaminacion e
hidrólisis
 Precursora de:
A. Etanolamina
B. esfingosina

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SINTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS FAMILIA DE LA SERINA
 Glicina:
 Conversión de serina en
glicina ( fuente principal)
 Reacción única catalizada por
la serina
hidroximetiltransferasa
( requiere de piridoxal
fosfato)
 Otra fuente de glicina: colina
 Glicina; neurotransmisor
inhibidor del sistema nervioso
central
 Serina y glicina: contribuyen
a rutas de biosíntesis
conocidas como metabolismo
de un carbono

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SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DE LA SERINA
 Cisteína: su esqueleto
carbonado proviene de la
serina
 Enzimas involucradas en la
conversión de serina a
cisteína:
a. Cistationina-sintasa
b. Gamma-cistationasa
 Requieren piridoxal-fosfato
 La síntesis de cisteína es
importante para el
metabolismo del azufre

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SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL ASPARTATO
 Comprende:
A. Aspartato
B. Asparagina
C. Lisina
D. Metionina
E. Treonina

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SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL ASPARTATO
 Aspartato: se forma a partir
del oxaloacetato en una
reacción de transaminación
 La enzima que cataliza la
reacción es la aspartato
transaminasa ( AST ),
también conocida como
transaminasa glutámico
oxalacética (TGO); ésta es
la transaminasa más activa.
 Funciones:
a. Fuente de nitrógeno
(formación de urea)
b. Fuente del fumarato,
intermediario del ciclo del
ácido cítrico
c. Precursor de nucleótidos

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SÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL ASPARTATO
 La asparagina se forma por
transferencia del grupo amida
desde la glutamina, por la
asparagina sintetasa que requiere
ATP
 La síntesis de los otros miembros,
la inicia la aspartatoquinasa, que
requiere de ATP y fosforila el
grupo carboxilo de la cadena
lateral del aspartato, formándose
beta- aspartilfosfato
 El aspartato-beta-simialdehido
producto de la reducción del
Beta-aspartilfosfato, representa
un punto de ramificación
importante en la síntesis de
aminoácidos en vegetales y
animales
 El aspartato-beta-semialdehido es
el precursor de la lisina ( ácido
dihidropicolínico) metionina y
treonina (homoserina)

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SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL PIRUVATO
 Comprende:
A. Alanina
B. Valina
C. Leucina
D. isoleucina

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La alanina se sintetiza a
partir del piruvato en un
único paso
La enzima que cataliza la
reacción es la alanina
aminotransferasa
(citoplásmica y
mitocondrial)
El ciclo de la alanina
contribuye al
mantenimiento de la
glucosa sanguínea

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 Síntesis de valina y leucina:
 Comienza con la
condensación de piruvato con
hidroxietil-TPP ( un producto
de descarboxilación de un
intermediario piruvato-pirofosfato
de tiamina)
catalizado por la ácido
acetohidroxi-sintasa
 El producto de la reacción ;
alfa cetoisovalerato es el
precursor de :
A. L-leucina
B. L-valina

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 Síntesis de isoleucina :
• Participa el hidroxietil-TPP
que se condensa con el
alfa-cetobutirato
( procedente de la L-treonina)
• Se forma alfa-ceto-alfa-hidroxibutirato
que es el
precursor de la isoleucina

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SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA AROMÁTICA
 Comprende :
A. Fenilalanina
B. Tirosina
C. Triptófano

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 El anillo bencénico de los
aminoácidos aromáticos se
forma por la ruta del
SIKIMATO
 Los carbonos del anillo
bencénico proceden de la
eritrosa-4-fosfato y el
fosfoenilpiruvato
 La condensación de estas
moléculas da el 2-ceto-3-
desoxi-arabinoheptulosonato-
7-fosfato molécula que se
convierte en corismato

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o El corismato ( intermediario de la ruta del SIKIMATO)
o Punto de ramificación en la síntesis de varios compuestos
aromáticos :
1. Prefenato ; precursor de
a. Fenilalanina
b. Tirosina
2. Antranilato; precursor de:
a. Triptófano
3. Ácido-4-hidroxibenzoico; precursor de:
a. Ubiquinonas
b. Síntesis de plastoquinona
c. Tocoferoles

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FAMILIA AROMÁTICA
Triptófano: es el
precursor de la
serotonina
• Varias células dentro
del sistema nervioso
central
• Tubo digestivo
• Plaquetas sanguíneas
• Mastocitos

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FAMILIA AROMÁTICA
• Tirosina :
catecolaminas
(derivados)
a. Dopamina
b. Noradrenalina
c. Adrenalina

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SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DE LA HISTIDINA
 Histidina se forma a partir de tres moléculas:
A. Fosforribosilpirofosfato (PRPP) cinco carbonos
B. ATP ( anillo de adenina; un nitrógeno y un carbono)
C. Glutamina (un nitrógeno)
 La síntesis comienza con la condensación del PRPP con el ATP para
formar fosforribosil- ATP, luego éste se hidroliza a fosforribosil-AMP
 Después ocurre la transferencia del grupo amino de la glutamina al
fosforribosil-AMP, para formar:
A. Imidazol-glicerol-fosfato, que es el precursor de la histidina
B. El 5´-fosforribosil-4-carboxamida-5-aminoimidazol, el otro producto de
la reacción participa en la síntesis de purinas

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FAMILIA DE LA HISTIDINA
 Histidina : precursor de
la histamina
1. Mediador de reacciones
alérgicas
2. Estimulador de la
producción de ácido
gástrico
3. Neurotransmisor
encefálico

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