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Bioquímica del catabolismo de proteínas y aminoácidos.

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Material de ayuda de Bioquímica. Medicina veterinaria UNEFM. Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda.

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Bioquímica del catabolismo de proteínas y aminoácidos.

  1. 1.  Casi todas las proteínas del organismo están en una constante dinámica de síntesis (1-2% del total de proteínas), a partir de aminoácidos, y de degradación a nuevos aminoácidos. Esta actividad ocasiona una pérdida diaria neta de nitrógeno, en forma de urea, que corresponde a unos 35- 55 gramos de proteína. Cuando la ingesta dietética compensa a las pérdidas se dice que el organismo está en equilibrio nitrogenado. El balance nitrogenado puede ser positivo o negativo. Es positivo cuando la ingesta nitrogenada supera a las pérdidas, como sucede en crecimiento, embarazo, convalecencia de enfermedades. Es negativo si la ingesta de nitrógeno es inferior a las pérdidas, tal como ocurre en: desnutrición, anorexia prolongada, postraumatismos, quemaduras, deficiencia de algún aminoácido esencial.
  2. 2.  Dos son las vías por la que son degradadas las proteínas mediante proteasas (catepsinas). 1. Vía de la ubiquitina (pequeña proteína básica). Fracciona proteínas anormales y citosólicas de vida corta. Es ATP dependiente y se localiza en el citosol celular. 2. Vía lisosómica. Fracciona proteínas de vida larga, de membrana, extracelulares y organelas tales como mitrocondrias. Es ATP independiente y se localiza en los
  3. 3. Pozo Metabólico de Aminoácidos
  4. 4.  Los aminoácidos que exceden las necesidades para la síntesis proteínica no pueden ser almacenados, ni excretados como tales. Los radicales aminos de los aminoácidos excedentes son eliminados por transaminación o Desaminación oxidativa y los esqueletos de carbono son convertidos a intermediarios anfibólicos.
  5. 5.  Los aminoácidos están clasificados en esenciales y no esenciales. Los mamíferos pueden sintetizar los no esenciales, los esenciales deben adquirirlos de la dieta. El exceso de aminoácidos consumidos en la dieta, no puede ser almacenado para uso futuro, por el contrario, son transformados en intermediarios metabólicos comunes como el piruvato, oxaloacetato y alfa-cetoglutarato. Consecuentemente, los aminoácidos son precursores de glucosa, ácidos grasos y cuerpos cetónicos y por tanto son combustibles metabólicos
  6. 6.  GLUCOGENICOS: precursores de carbohidratos.  CETOGENICOS: precursores de lípidos. (Leu, Lys)  AMINO ACIDOS QUE SON GLUCOGENICOS Y CETOGENICOS: ( Ile, Thr, Phe, Tyr, Trp)
  7. 7.  Un grupo pequeño de aminoácidos comprendidos por isoleucina, fenilalanina, treonina, triptófano, y tirosina dan lugar a precursores de la glucosa y de ácidos grasos y así son caracterizados como glucogénicos y cetogénicos. Finalmente, debe ser reconocido que los aminoácidos tienen un tercer posible destino. Durante etapas de ayuno prolongado los esqueletos de carbono reducidos se utilizan para la producción energética, con el resultado que se oxida a CO2 y H2O.
  8. 8.  La transaminación, es catalizada por las enzimas llamadas: transaminasas o aminotransferasas, implica la ínter conversión de un par de aminoácidos y un par de cetoácidos. Estos generalmente son -amino y -cetoácidos. Los -cetoácidos son estados transitorios de los aminoácidos.
  9. 9.  El fosfato piridoxal forma un parte esencial del ciclo activo de transaminasas y de muchas otras enzimas el cual actúa como coenzima.  Durante la transaminación la Coenzima unida sirve como un transportador de grupo amino.  La transaminación es un Proceso libremente reversible lo cual le permite a las Transaminasas funcionar tanto en el catabolismo de los aa como en la síntesis.
  10. 10.  El glutamato es sintetizado a partir de su α- ceto ácido precursor por una simple transaminacion reacción catalizada por el glutamato deshidrogenasa.
  11. 11.  Como el glutamato, el aspartato es sintetizado por una simple 1-paso transaminacion reacción catalizado por aspartato aminotransferasa, AST.
  12. 12.  El Aspartato también puede derivarse de asparragina a través de la acción de asparaginasa. La importancia de aspartato como precursor de ornitina para el ciclo de la urea es se describe en el metabolismo de nitrógeno.
  13. 13.  Hay 2 vías principales de producción de alanina muscular: directamente de la degradación de proteínas, y vía transaminación de piruvato por la alanina transaminasa, ALT (también designada como glutamato piruvato transaminasa sérica, SGPT).
  14. 14.  Proceso, realizado en las mitocondrias, y en el que la enzima glutamato-deshidrogenasa elimina el grupo amino del ácido glutámico.  Se forma amoníaco que entra en el ciclo de la urea y los esqueletos carbonados vienen a ser productos intermedios glucolíticos y del ciclo de Krebs para suministrar la energía celular necesaria.
  15. 15. La desaminación ocurre a través de la desaminación oxidativa del glutamato por la glutamato deshidrogensa que produce amonio. La reacción requiere de NAD+ o NADP+ y regenera - cetoglutarato para transaminaciones adicionales: Desaminación oxidativa NH4 +
  16. 16.  Los -acetoácido que se forma en la Desaminación oxidativa pueden ser utilizados de varias maneras. Se pueden oxidar en el ciclo del ácido cítrico para producir energía o convertirse en otros aminoácidos mediante las transaminación. Estos - cetoácidos pueden utilizarse así mismo en la síntesis de carbohidratos y grasas.
  17. 17. Aminoácido(s) Producto Ile, Leu, Lys Acetil-CoA Tyr, Phe Acetoacetato Gln, Pro, Arg Glu y alfa-cetoglutarato His Glu y alfa-cetoglutarato Thr, Met , Val Succinil-CoA Tyr, Phe, Asp Fumarato Asp, Asn Oxaloacetato Ser, Gly, Cys Piruvato Trp Alanina y piruvato
  18. 18. GLUCONEOGÉNESIS  Producción de nueva glucosa.
  19. 19. Gluconeogénesis: Biosíntesis de hidratos de carbono a partir de precursores de tres carbonos, que generalmente no tienen naturaleza de hidratos de carbono. Principales sustratos: a) Lactato b) Aminoácidos c) Piruvato d) Glicerol  Ocurre principalmente en el citosol, aunque algunos precursores se generan en las mitocondrias. Y deben transportarse al citosol para ser utilizados El principal órgano gluconeogénico en los animales es el hígado, y menormente la corteza renal. Los principales destinos de la glucosa formada en la gluconeogénesis son el catabolismo por el tejido nervioso, y la utilización por los músculos esqueléticos.
  20. 20.  Es la misma vía para animales, plantas y hongos. LACTATO GLICEROL PIRUVATO GLUCOSA gluconeogénesis AMINOACIDOS
  21. 21. 1.- Lactato: Parte del lactato producido en el músculo entra al hígado y se reoxida a piruvato. Este piruvato puede experimentar gluconeogénesis para dar glucosa, que es devuelta al torrente sanguíneo y se capta por el músculo para regenerar las reservas de glucógeno. Sustratos de la Gluconeogénesis.
  22. 22. 2.-Aminoácidos: Muchos aminoácidos pueden convertirse fácilmente en glucosa, a ellos se les denomina, aminoácidos glucogénicos. Las rutas catabólicas de la leucina y la lisina no generan precursores gloconeogénicos. 3.- Glicerol: Los ácidos grasos no pueden experimentar una conversión neta a H. de C. El único producto de degradación de las grasas que puede entrar en la gluconeogénesis es el glicerol. Su empleo comporta una fosforilación, seguida de una deshidrogenación, para producir dihidroxiacetona fosfato. 4- Piruvato: Corresponde a un acil-CoA de tres carbonos. Ingresa a la gluconeogénesis a través de la conversión en succinil CoA y de ésta en oxalacetato.
  23. 23.  7 de las 10 reacciones de la gluconeogénesis son las inversas a la glucolisis.  Hay 3 pasos irreversibles en la glucolisis: (DG << 0) Sustrato Producto Enzima Glucosa Glucosa 6 fosfato Hexoquinasa (glucosa 6-fosfatasa) Fructosa 6 fosfato Fructosa 1,6 di fosfato Fosfofructoquinasa (fructosa 1-6 biosfatasa) Fosfoenolpiruvato Piruvato Piruvato quinasa (fosfoenolpiruvato carboxiquinasa)
  24. 24. Enzimas en la Gluconeogénesis. HEXOQUINASA O GLUCOQUINASA GLUCOSA -6- FOSFATASA FOSFOFRUCTOQUINASA FRUCTOSA -1,6- BIFOSTATASA PIRUVATO QUINASA PIRUVATO CARBOXILASA FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASA (PEPCK) Enzimas en la Glucólisis.
  25. 25.  En ellos se consume ATP.  El más complicado es el del paso de piruvato a fosfoenolpiruvato.  Parte de la reacción transcurre en la mitocondria.  Requiere la formación intermedia de oxalacetato y malato.
  26. 26.  Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEP-CK): de oxalacetato a fosfoenolpiruvato.  Fructosa 1,6 bifosfatasa: ◦ Produce fructosa-6-fosfato ◦ Necesita Mg++  Glucosa 6 fosfatasa: poduce la glucosa.  Por cada dos moléculas de ácido pirúvico para dar glucosa, se necesita además: ◦ 4 ATPs ◦ 2 GTPs ◦ 2 NADH+H+ ◦ 3 H2O OXALACETATO
  27. 27. Regulación de la Gluconeogénesis.  La regulación es crucial para el funcionamiento del tejido nervioso.  Se regulan en gran parte por las tasas de alimentación Las tasas del flujo gluconeogénico están inversamente relacionadas con el contenido de H. de C. de la alimentación. Este efecto se produce en forma hormonal, a través de insulina y glucagón. a) Regulación recíproca de la Glucólisis y Gluconeogénesis. Las condiciones que fomentan la glucólisis inhiben la gluconeogénesis y a la inversa. La regulación recíproca se basa en gran parte en la carga energética del adenilato.
  28. 28. Energía Activación de los pasos que controlan la velocidad de la glucólisis Inhibición del flujo de carbonos por la gluconeogénesis Energía Inhibición de los pasos que controlan la velocidad de la glucólisis Estimulación del flujo de carbonos por la gluconeogénesis
  29. 29. Principales activadores e inhibidores alostéricos
  30. 30. Anthony Robbins.

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