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Unidad VIII Metabolismo de aminoácidos
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Unidad VIII Metabolismo de aminoácidos

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  • 1. Universidad de Oriente Núcleo Bolívar Escuela de Ciencias de la Salud Bioquímica Médica UNIDAD VIIIMETABOLISMO DE AMINOACIDOS Prof.ZulayCastillo
  • 2. GENERALIDADESEl nitrógeno presente en la biosfera comonitrato (NO3-) ó dinitrógeno (N2), debe serreducido a amonio (NH4+) para suincorporación a las proteínas.El hombre adquiere mayoritariamente elnitrógeno de las proteínas de la dieta.
  • 3. ORIGEN DEL NITRÓGENO
  • 4. DIGESTIÓN DE LAS PROTEÍNAS Enzimas Absorción Hidrolíticas IntestinalProteínas AA (dieta) Aminoácidos (sangre) Sin modificación AA Transformación (tejidos) Degradación
  • 5. Las proteínas se digieren mediante la acción de proteasas quehidrolizan los enlaces peptídicos, previa desnaturalización por el ácido delestómago y calor de la cocción. Los aminoácidos, dipéptidos y oligopéptidos se absorben en elintestino delgado  Síntesis de compuestos nitrogenados purinas, pirimidinas, grupos hemo, etc.  Fuente de energía durante el ayuno, directamente, ingresando al ciclo de Krebs e Las proteínas ingeridas indirectamente, convirtiéndose en glucosa. se emplean para:  Síntesis de triacilgliceroles  Síntesis de nuevas proteínas. Enzimas, proteínas musculares, proteínas plasmáticas, etc. LAS PROTEÍNAS ESTÁN EN CONTINUO RECAMBIO.
  • 6. METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS Esenciales No Esenciales Arginina* Alanina Histidina* Asparagina Isoleucina Aspartato Leucina Cisteína** Lisina Glutamato Metionina Glutamina Fenilalanina Glicina Treonina Prolina Triptofano Serina Valina. Tirosina** No pueden ser Se pueden sintetizar asintetizados y deben partir deestar presentes en la intermediarios dieta. metabólicos * En niños ** En adultos con requerimientos especiales
  • 7. METABOLISMO DEL NITRÓGENO El nitrógeno no tiene lugar de almacenamiento especial en el organismo En adultos, respecto a las proteínas, cuando ocurre: Síntesis ≈Degradación, se dice que se mantiene el balance nitrogenado. Cuando la Síntesis > Degradación, se dice que hay un balance denitrógeno positivo. Esto es característico de niños, adultos en recuperaión de enfermedades o mujeres embarazadas. HAY SÍNTESIS NETA DE PROTEÍNAS. Cuando Síntesis < Degradación, estamos en presencia de un balance de nitrógeno negativo. Ocurre especialmente cuando hay deficiencia de aminoácidos esenciales o en el ayuno.
  • 8. METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS
  • 9. METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS Los aminoácidos cumplen diferentes funcionesen el metabolismo, no solo actúan como componentesprincipales de las proteínas, también representan unafuente de energía y precursores de otros productosmetabólicos.Ya que el amonio (NH4+) no tiene lugar dondeacumularse, debe ser retirado del organismo en formade urea, para ello debe ocurrir la desaminación de losaminoácidos.
  • 10. COFACTORES EN EL METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS Piridoxal fosfato: Desplaza determinados electrones de los enlaces del carbono α dando como resultado la transaminación, desaminación, descarboxilación, entre otras reacciones. Tetrahidrofolato (FH4): es usado en determinadas rutas de los aminoácidos para aceptar o donar grupos monocarbonados. Tetrahidrobiopterina: cofactor requerido en las reacciones de hidroxilación de anillos (fenilalanina y tirosina)
  • 11. METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS El inicio de la degradación de un aminoácido se lleva a cabocon la eliminación de amonio. Ese movimiento de amonio para sereliminado en forma de urea puede ocurrir por dos procesosprincipales: Transaminación. Redistribución del amonio (mas común) Desaminación oxidativa. Eliminación totalSeguido a la eliminación del amonio, viene la transformación deesqueletos carbonados que resultan de la remoción del amonio.
  • 12. TRANSAMINACIÓNDonación libremente reversible de un grupo amino alfa deun aminoácido al grupo ceto alfa de un alfa-cetoácido,acompañado de la formación de un nuevo aminoácido y unnuevo alfa-cetoácido. Es una reacción reversible Las enzimas catalizadoras (transaminasas óaminotranferasas) presentan isoenzimas con diferenteslocalizaciones y utilizan piridoxal fosfato como coenzima Todos los aminoácidos transaminan, con excepción deLisina y Treonina
  • 13. TRANSAMINASAS ó AMINOTRANFERASAS  Glutamato-oxalacetato transaminasa (GOT) ó aspartato aminotransferasa (AST). Está en el hígado, miocardio, riñón, encéfalo y musculatura esquelética.  Glutamato-piruvato transaminasa (GPT) ó alanina aminotransferasa (ALT). Está presente en concentraciones mucho más elevadas en el hígado que en los demás tejidos. La GOT cataliza la siguiente reacción: Aspartato + α-Cetoglutarato ⇔ Oxalacetato + Glutamato La GPT cataliza esta otra reacción: Alanina + α-Cetoglutarato ⇔ Piruvato + Glutamato
  • 14. TRANSAMINACIÓN Sustrato dador Enzima - Piridoxal Producto aminadoProducto desaminado Enzima - Piridoxamina Sustrato aceptor Ácido aspártico Enzima - Piridoxal Glutamato Oxalacetato Enzima - Piridoxamina α-cetoglutarato Hay diferentes afinidades por el sustrato inicial pero solo aceptan oxalacetato o α-cetoglutarato como segundo sustrato. Grupos amino convergen a solo 2 aminoácidos
  • 15. TRANSAMINACIÓNAminoácidos dieta Alanina del músculo Glutamina de músculo y otros tejidos NH4+, urea
  • 16. TRANSPORTADORES DE NH4+ Como producto de la transaminación se genera glutamatoque puede ser descarboxilado oxidativamente y que representauno de los principales transportes de amonio al hígado. Otra vía de transporte del amonio es la glutaminaproveniente del músculo y otros tejidos, la cual se sintetiza conintervención de glutamina sintetasa a partir de NH4+ + glutamatocon adición de energía en forma de ATP Glutamina sintetasaGlutamato + NH4+ + ATP Glutamina+ ADP + Pi Mg2+
  • 17. TRANSPORTE DE NH4+
  • 18. DESAMINACIÓN OXIDATIVA Reacción química que se caracteriza por la rupturade un grupo amino. El glutamato es desaminadooxidativamente en la mitocondria por la glutamatodeshidrogenasa, la única enzima conocida que al menos enalgunos organismos, puede trabajar con NAD+ o NADP+como coenzima redox. Se piensa que la oxidación ocurre con latransferencia de un ion hidruro del carbono a del glutamatoal NAD(P)+ formando a-iminoglutarato el cual eshidrolizado a a-cetoglutarato y amonio.
  • 19. DESAMINACIÓN OXIDATIVA El - CG es el sustrato más frecuente en las reacciones detransaminación Glutamato La misma enzima cataliza la reacción inversa. Esta reacción provee la mayor parte del NH3+ tisular. Glutamato deshidrogenasa + + +
  • 20. GLUTAMINASAS Otra forma en la que elamonio viaja al hígado es comoglutamina, la cual es proveniente demúsculo y otros tejidos. Esa glutamina conintervención de las glutaminasas esconvertida en glutamato y NH4+ quesera destinado a la sínteis de urea. Glutaminasa Glutamina + H2O Glutamato + NH4+
  • 21. UREOGÉNESIS La urea es el principal compuesto nitrogenado de la orina en mamíferosy es formada principalmente en el hígado promovida por tres aminoácidos:ornitina, citrulina y arginina. Las reacciones que ocurren se dan en este orden:1) Formación de carbamoil fosfato a partir de NH4+ y HCO3- en la mitocondria coninversión de dos moléculas de ATP catalizado por carbamoil fosfato sintetasa I(este paso no es parte del ciclo)2) Carbamoil fosfato se une al amino lateral de la ornitina para formar citrulina yPi catalizado por la ornitina transcarbamilasa en la mitocondria
  • 22. UREOGÉNESIS3) La citrulina sale al citoplasma donde se une el segundo átomo denitrógeno al ciclo. La enzima argininosuccinato sintetasa cataliza la unióncovalente del grupo amino del aspartato al grupo C=O de la citrulinagrupo que procede del carbamoil fosfato dando como productoargininosuccinato.4) El argininosuccinato se escinde por acción de la argininosuccinatoliasa en arginina y fumarato.5) Por último la arginina es hidrolizada por la arginasa liberando urea yregenerando la ornitina, la cual es transportada al interior mitocondrialdonde puede aceptar nuevo carbamoil fosfato para iniciar otro ciclo.
  • 23. UREOGÉNESIS Carbamoil fosfato sintetasaI Ornitina Transcarbamilasa Argininosuccinato sintetasaArginasa Argininosuccinato liasa
  • 24. UREOGÉNESIS Carbamilfosfato sintetasa NH4++ HCO3- + 2 ATP Carbamil fosfato + 2 ADP + Pi + 2H+ Ornitina transcarbamilasa Ornitina + Carbamil fosfato Citrulina Argininosuccinato sintetasaCitrulina+ Aspartato Argininosuccinato+ AMP + PPi + 2H+ Argininosuccinato liasa Argininosuccinato Arginina + Fumarato Arginasa Arginina Ornitina + Urea
  • 25. REGULACIÓN DE LA UREOGÉNESIS Existen dos tipos de control:1. A largo plazo, influida por el contenido de proteínas en ladieta, de este modo las actividades enzimáticas disminuyenmucho con una dieta pobre en proteínas reduciendo laexcreción de urea por la orina. Al aumentar la ingesta proteicase incrementa la actividad enzimática y por ende la eliminaciónde urea.2. A corto plazo, ejercido sobre la carbamoil fosfato sintetasa I,que es activada alostéricamente por glutamato dependiendode los niveles de arginina y glutamato.↑[ Glutamato ] indican la necesidad de eliminar el exceso degrupos amino de aminoácidos .↑ [ arginina ] reflejan la existencia de intermediarios del ciclode la urea capaces de aceptar los grupos carbamilo generadosen la reacción de la carbamoil fosfato sintetasa I
  • 26. UREOGÉNESIS Y CICLO DE KREBS Bicicleta de Krebs
  • 27. OTRAS REACCIONES SOBRE AMINOÁCIDOSLa α-descarboxilación de aminoácidos da origen a diversos compuestos aminados con importantes roles fisiológicos entre los que destacan catecolaminas, histaminas, serotonina y poliaminas. α-descarboxilasas Producto Función Ornitinadescarboxilasa Putrescina Síntesisdepoliaminas Poliaminas:proliferación Lisinadescarboxilasa Cadaverina celular Histidinadescarboxilasa Histamina Reaccionesalérgicas Tirosinadescarboxilasa Tiramina Neurotransmisor Descarboxilasasdeaminoácidosaromáticos DOPA Dopamina Síntesisdecatecolaminas Triptófano Triptamina Neurotransmisor Otrasdescarboxilasas Aspartatodescarboxilasa Β-alanina PrecursordecoenzimaA Glutamatodescarboxilasa 4-aminobutirato Neurotransmisor Cisteínasulfinato Hipotaurina Síntesisdetaurina descarboxilasa
  • 28. AMINAS DE INTERÉS BIOMÉDICO Aminoácido Amina Dopamina Tirosina Norepinefrina Epinefrina γ-aminobutirato Glutamato (GABA) Triptófano Serotonina Histidina Histamina Ornitina Poliaminas
  • 29. DESTINO DE ESQUELETOS CARBONADOSTodos los tejidos tienen cierta capacidad para síntesis y remodelación deaminoácidos. El hígado es el sitio principal de metabolismo de los aminoácidos.En tiempos de buena suplementación dietaria, el nitrógeno es eliminado víatransaminación, desaminación y síntesis de urea. Los esqueletos carbonadospueden conservarse como carbohidratos o como ácidos grasos.Los aminoácidos pueden ser glucogénicos, cetogénicos o ambos.Los glucogénicos son los que generan piruvato o intermediarios del ciclo deKrebs. Los cetogénicos (Lys y Leu) generan sólo acetil-CoA o acetoacetil-CoA.En períodos de ayuno, los esqueletos carbonados se utilizan como fuente deenergía, rindiendo CO2 y HO
  • 30. CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS
  • 31. CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS Aminoácidos Intermediarioformado ClasificaciónAla,Ser,Cys,Gly Glucogénicospuros Trp Piruvato MixtoGlu,Gln,Pro,Arg,His. α-cetoglutarato GlucogénicospurosAsp,Asn Oxalacetato Glucogénicospuros Met,Val Glucogénicospuros Thr,Ile Succinil-CoA Mixtos Phe,Tyr Fumarato Mixtos Leu CetogénicopuroThr,Ile,Trp Acetil-CoA MixtoLis,Leu Acetoacetil-CoA CetogénicospurosPhe,Tyr,Trp Mixtos
  • 32. CATABOLISMO VÍA PIRUVATO
  • 33. CATABOLISMO VÍA OXALACETATO
  • 34. CATABOLISMO VÍA ALFA-CETOGLUTARATO
  • 35. CATABOLISMO VÍA SUCCINIL-CoA
  • 36. CATABOLISMO AMINOÁCIDOS RAMIFICADOS
  • 37. CATABOLISMO DE Phe Fenilcetonuria AlcaptonuriaTirosinemiaII Tirosinemia ITirosinemia III
  • 38. SÍNTESIS DE GLUTAMATOEl glutamato se sintetiza a partir de su precursor alfa-cetoácido con la enzima glutamato deshidrogenasa
  • 39. SÍNTESIS DE ASPARTATOEl aspartato se sintetiza por transaminacion del oxalacetato Glutamato + oxalacetato aspartato+alfa-cetoglutarato Tambien se sintetiza aspartato por desaminación de la asparagina con intervención de una asparaginasa
  • 40. SÍNTESIS DE ASPARAGINA Y GLUTAMINALa asparganina sinteasa y la glutamina sinteasa Catalizan la producción deAsparganina y Glutamina Glutamato + NH4+ + ATP  glutamina +ADP+P¡+H+ Glutamato + NH4+ + ATP  asparganina +ADP+P¡+H+
  • 41. SINTESIS DE ALANINALa Alanina se sintetiza por transaminacióncon la enzima alanina transaminasa Glutamato + Piruvato α-cetoglutarato +alaninaLa concentración de alanina en la circulación esalta, más baja sólo que la de glutamina
  • 42. CICLO DE LA GLUCOSA –ALANINA.La alanina transaminasa participa enel transporte de esqueletoscarbonados y nitrógeno del músculoal hígado. Músculo esquelético: el piruvato de la glucólisis se transforma en alanina a expensas de glutamato. Hígado: se regenera el piruvato para la gluconeogénesis y el amonio del glutamato puede ir al ciclo de la urea.
  • 43. SINTESIS DE PROLINA La Prolina Se Sintetiza A Partir Del Glutamato Con Glutamato Semialdehído Como Intermediario
  • 44. la prolina también se sintetiza a partir de arginina de la dieta.Primero, la arginina se transforma en ornitina vía arginasa La enzima puede operar en dirección opuesta para sintetizar ornitina y arginina a partir de prolina
  • 45. SINTESIS DE SERINALa Serina se sintetiza apartir de 3-fosfoglicerato.Se oxida la funciónalcohólica para formar unalfa-cetoácido que setransamina y desfosforila.
  • 46. La Glicina se sintetiza a partir de Serina. La enzima utilizatetrahidrofolato y piridoxal fosfato
  • 47. En el hígado de vertebrados la Glicina, también puedesintetizarse a partir de dióxido de carbono y amonio, si bienesta enzima opera fundamentalmente en el sentido dedegradación de Glicina.
  • 48. Síntesis de CisteínaEl azufre para la cisteína proviene de la metionina y los carbonos de laSerina.En primer lugar, ocurre la síntesis de S-adenosil metionina, unimportante agente metilante.
  • 49. Síntesis de tirosinaLa tirosina se sintetiza a partir de la fenilalanina
  • 50. Las deficiencias genéticas en la fenilalanina hidroxilasa llevan a la fenilcetonuria Retardo mental La acumulación de fenilalanina depleta de α- cetoglutarato por transaminación La deplección de α-cetoglutarato compromete el ciclo de krebs y el metabolismo aeróbico del cerebro Contiene Se encuentra fenilpiruvato, fenilacetato y fenilalanina fenillactato en la orina Se debe suplementar la dieta con tirosina y restringir la fenilalanina
  • 51. DESÓRDENES EN EL CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS PROCESO CONCONDICIÓN MÉDICA ENZIMA DEFICIENTE SINTOMAS Y EFECTOS DEFECTOS Síntesisdemelaninaa Tyr-3-mono-oxigenasa Perdidadepigmentación,cabello Albinismo partirdeTyr (Tirosinasa) blanco,pielrosada. Homogentisato1,2 Orinadecoloroscuro,desarrollo Alcaptonuria DegradacióndeTyr dioxigenasa tardío,artritis. Argininemia Síntesisdeurea Arginasa Retardomental Acidemia Síntesisdeurea Argininosuccinatoliasa Vómitosyconvulsiones argininosuccinica Letargo,convulsiones,muerteCPSIdeficiencia Síntesisdeurea CPSI temprana. Retardomental,deficiente Homocistinuria DegradacióndeMet Cistationinaβsintasa desarrolloóseo ComplejoAaEnfermedaddelaorina Degradaciónde:Ile, ramificados-alfa- Vómitos,convulsiones,retardodejarabedearce LeuyVal. cetoácido mental,muertetemprana. deshidrogenasa Conversiónde Vómitos,convulsiones,retardoAcidemiametilmalónica propionilCoAa MetilmalonilCoAmutasa mental succinilCoA ConversióndePheA Fenilcetonuria Fenil-alaninahidroxilasa Retardomental.Vómitos Tyr

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