catabolismo de proteinas y nitrogeno de aminoacidos

1. CATABOLISMO DE PROTEÍNAS Y DE
NITRÓGENO DE AMINOÁCIDOS
UNIVALLE
CÁTEDRA DE BIOQUIMICA
FACULTAD DE MEDICINA
GESTIÓN 2014

2. OBJETIVO: DETERMINAR DE
QUE MODO EL NITRÓGENO
DELAMINOÁCIDO SE
CONVIERTE EN ÚREA
ÍNGESTIÓN DE NITRÓGENO = NITRÓGENO EXCRETADO

3. RECAMBIO PROTEICO
• Recambio del 1 a 2% de la proteína corporal diariamente.
• Músculo
• Tejidos que pasan por reordenamiento muscular:
• Útero (gestación)
• Musculo estriado (inanición)
• De los aa liberados el 75% de los aa son reutilizados
• Los aa no utilizados se degradan con rapidez.
• Nitrógeno amino -- urea
• Esqueletos de carbono – Intermediarios anfibólicos.

4. PROTEASAS, PEPTIDASAS
• Vida media t½ = Susceptibilidad relativa a la degradación
• Proteínas Hepáticas: 30 min – 150 H.
• Enzimas caseras: 100 h
• Enzimas reguladoras: 0.5 a 2h
• Secuencias PEST: (Prolina. Glutamato, Serina, Treonina)
determinan una degradación rápida.
• Enlaces peptídicos
internos
Proteasas
intracelulares
• Degradan hasta aaEndopeptidasas,
Carboxipeptidasas,
aminopeptidasas
• Pérdida porción de
ácido siálico
Hormonas

5. • Lisosomas
Proteínas
extracelulares
relacionadas con la
membrana
Proteínas
intracelulares de vida
prolongada
• Citosol/
Ubiquitina
Proteínas
reguladoras
Proteínas anormales

6. UBIQUITINA
• Presente en las células eucariotas.
• Polipéptido de 76 residuos
• La estructura primaria esta bien conservada.
• Se fijan por enlaces no-α-peptídicos (Carboxilo terminal
ubiquitina– α amino de la lisina de la proteína).
• El amino terminal influye la ubiquitinación
• Metionina - Asparagina
• Serina - Arginina
• Fijación de 1 Ubiquit. a Proteínas Transmembranales
acelera su degradación
• Proteínas solubles: poliubiquitinación
Retarda Acelera

9. UBIQUITINACIÓN
• Tres enzimas involucradas
• E1: Enzima activadora
• E2: Ligasa
• E3: Transferasa
• Hidrólisis acoplada con PPi.
• Patologías relacionadas: Sind.
De Angelman, von Hippel-
Lindau.

10. INTERCAMBIO INTERORGÁNICO
• El mantenimiento de las concentraciones
de aa en circulación depende del músculo
y el hígado.
• Músculo genera el 75% de los aa libres.
• Hígado: encargado del ciclo de la urea
para la degradación de aa.

11. • Alanina es un aa gluconeogénico.
• La gluconeogénesis a partir de
alanina no se satura hasta 20 a
30 veces la concentración
fisiológica de la alanina.
• El músculo tiende a extraer los aa
sobre todo de cadena ramificada
para proporcionar energía al
cerebro.

12. INTERCAMBIO DE AA ENTRE
ÓRGANOS

13. BIOSÍNTESIS DE LA UREA
TRANSAMINACION
DESAMINACIÓN
OXIDATIVA DE
GLUTAMATO
TRANSPORTE DE
AMONIACO
REACCIONES
DEL CICLO DE
LA UREA
LAS ENZIMAS DEL CICLO DE LA
UREA SE INCREMENTAN EN
LA INANICIÓN

14. TRANSAMINACION
• Transfiere el nitrógeno α amino al α cetoglutarato para formar
glutamato.
• Son reacciones reversibles funcionan en la síntesis como el
catabolismo de los aa.
• Lisina, treonina, prolina, hidroxiprolina no participan en este
proceso.
• Coenzima: Fosfato de piridoxal PLP – B6
• Funciona como un acarreador de amino

15. • Alanina-piruvato aminotransferasa
(alanina aminotransferasa)
• Glutamato-a-cetoglutarato aminotransferasa
(glutamato aminotransferasa)
ENZIMAS CLAVE
DE LA
TRANSAMINACIÓN

16. • La alanina también es un sustrato para la glutamato
aminotransferasa.
• Todo el nitrógeno amino proveniente de aminoácidos que
pasa por transaminación puede concentrarse en el
glutamato.
• La formación de amoniaco a partir de grupos α-amino
ocurre principalmente por medio del nitrógeno α-amino
del L-glutamato.

17. GLUTAMATO DESHIDROGENASA GDH
• Coenzimas NAD o NADP
• Libera el nitrógeno como
amoniaco
Proceso denominado
TRANSDESAMINACIÓN.
• Inhibida por ATP, GTP, NADH
• Activada por ADP
• Aminoácido oxidasas
(Hígado, riñón) también
liberan amonio

18. INTOXICACIÓN POR AMONIACO
Bacterias
entéricas
Vena porta
tejidos
Hígado
Urea
NH3
( 10 -20 ug/dL)
• Fuertemente tóxico para el sistema nervioso
• Cirrosis, alteración de la función hepáticas: enlaces colaterales entre
las venas porta y sistémicas
• Síntomas: Temblor, lenguaje cercenado, visión borrosa, coma, muerte

19. TOXICIDAD DELAMONIACO EN
TEJIDO CEREBRAL
AMONIACO
α
cetoglutarato
glutamato
α
cetoglutarato
Alteración Función del
ciclo ácido tricarboxílico
TCA en neuronas

20. Glutamina sintetasa mit:
- Secuestra al amoniaco en forma no
tóxica
Glutaminasa, Asparaginasa:
Libera el nitrógeno de la Glutamina
Asparaginasa tiene una función análoga.
Existe una acción concertada las dos
enzimas.
Deficiencia de la glutamina sintetasa
en recién nacidos:
• daño cerebral grave,
• insuficiencia multiorganica
• muerte.

21. La formación y secreción de amoniaco
mantienen el equilibrio acido-básico
• En la acidosis metabólica incrementa la producción de
amoniaco.
• En la alcalosis metabólica existe una disminución en la
producción de amoniaco.

22. CICLO DE LA UREA
• Requerimientos
• 3 mol ATP
• CO2
• Aspartato
• N-acetilglutamato funciona como activador enzimático
• 5 enzimas:
1. Carbamoil fosfato sintasa 1
2. Ornitina transcarbamoilasa
3. Argininosuccinato sintetasa.
4. Argininosuccinasa
5. Arginasa.
• El ciclo se realiza en la matriz mitocondrial y el citosol.
• Ornitina, citrulina, argininosuccinato solo participan en la
síntesis de la urea.

24. CARBAMOIL FOSFATO SINTETASA 1
• Inicia en las mitocondrias
• Sustratos: CO2, amoniaco y ATP
• El producto es carbamoil fosfato.
• Enzima limitante del ciclo de la urea.
• Se activa en presencia de N-acetil glutamato
• (Activador alostérico).
• Se requieren dos ATP:
• 1 ATP donador de grupo fosforilo
• 1 ATP proporciona la energía
• Productos: 1 ADP y Pi

25. L-ORNITINA TRANSCARBAMOILASA
• Transfiere el grupo carbamoilo de la
carbamoil fosfato a la ornitina para
formar citrulina.
• La ornitina se sintetiza en plasma.
• Se requieren sistemas de transporte
mitocondriales para transportar la
citrulina y la ornitina. Acarreadores
específicos en la Membrana interna
mitocondrial.

26. ARGININOSUCCINATO SINTETASA
• El aspartato proporciona el segundo Nitrógeno de la úrea.
• Se requiere de 1 Mol de ATP, se forma ADP y PPi.

27. ARGININOSUCCINASA
• Permite la retención del nitrógeno en la úrea,
• La reacción permite la liberación del Fumarato

28. ARGINASA
• Liberación dela UREA
• Ornitina, citrulina inhibidores competitivos de la L-arginina.
• La arginina es e precursor de un potente relajante muscular
óxido nítrico, reacción dependiente de Ca

29. REGULACIÓN
• La actividad de la carbamoil fosfato sintetasa I esta
determinada por el N-acetilglutamato
• Su concentración esta dictada por su índice de síntesis a
partir de acetil-CoA y glutamato.
• Cambios importantes en la dieta pueden incrementar 10 a
20 veces las cifras de enzimas individuales del ciclo de la
urea.
• La inanición aumenta las concentraciones de enzimas,
por el incremento de la producción de amoniaco debido a
la degradación aumentada de proteína.

30. TRANSTORNOS METABÓLICOS DE LA
UREA.
• Características generales:
1. Signos y síntomas
2. Identificación de productos intermediarios y auxiliares
acumulados
3. Entendimiento claro de las vías metabólicas
4. Evaluación cuantitativa de la actividad enzimática.
5. Comparación del gen mutante y el gen natural.
Trastornos del ciclo de la UREA:
- Hiperamonemia, encefalopatía, alcalosis respiratoria
- Vómito, evitación de alimentos con alta proteína, ataxia
intermitente, irritabilidad, letargo, retraso mental.

31. • Se han identificado 5 deficiencias enzimáticas en el ciclo
de la úrea.
• Cuatro de las cinco deficiencias:
• Carbamoil fosfato sintetasa
• Ornitina transcarbamilasa
• Argininosuccinato sintetasa
• Argininosuccinato liasa
TRATAMIENTO:
• Dieta hipoproteica
• Comidas frecuentes pequeñas
Acumulación de amoniaco y glutamina

32. TIPO ENZIMA
DEFECTUOSA
OBSERVACIONES
Hiperamonemia
Tipo I
Carbamoil fosfato
sintasa I
1: 62 000
N- acetilglutamato
sintasa
Deficiencia de N-acetilglutamato
Transportador de
ornitina
Mutación Gen ORNT1
Hiperornitinemia, Hiperamonemia
Hiperamonemia
tipo II
Ornitina
transcarbamoilasa
Enlazada al cromosoma X
Aversión por alimentos
hiperproteicos
Arginina succinato
sintetasa
Citrulinemia
Aumento en Plasma LCR
Excreción de 1 a 2g diario.
Arginino succinasa Elevadas concentraciones de
arginina succinato en sangre y
orina
Tricorrexis nodosa
Arginasa Síntomas aparecen entre los 2 a
4 años de edad
Hiperargininemia.
Valores altos en sangre y LCR