Degradacion de aminoácidos

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Bioquímica dela degradación oxidativa de aminoácidos y el ciclo de la urea

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Degradacion de aminoácidos

  1. 1. Instituto Tecnológico de Colima<br />1-1<br />Degradación de Aminoácidos<br />
  2. 2. Cuando se ingieren en exceso, los aminoácidos (aa) pueden servir como fuente de energía. Para que esto ocurra, deben perder sus grupos amino. Los esqueletos carbonados pueden seguir 2 caminos:<br />Convertirse en glucosa (gluconeogénesis).<br />Oxidarse a CO2 vía Ciclo de Krebs.<br />La degradación oxidativa de aa no es un proceso relevante en bacterias ni vegetales, pero es de suma importancia en animales superiores.<br />(NH4)2SO4<br />
  3. 3. La velocidad de utilización y la proporción de los diferentes aa utilizados depende de:<br />Disponibilidad de otros combustibles.<br />Disponibilidad de aa exógenos.<br />Necesidad del organismo de ciertos aa para la síntesis proteica.<br />Dependencia de aa esenciales.<br />Necesidad de aa específicos como precursores de otras biomoléculas importantes. <br />
  4. 4. ¿Cómoentran los aaexógenos?<br />En las proteínas ingeridas.<br /><ul><li>La digestión de las proteínas comienza en el estómago.
  5. 5. La pepsina hidroliza las proteínas para dar lugar a péptidos y algunos aa libres.
  6. 6. En el intestino delgado la quimiotripsina, la tripsina, las carboxipeptidasas A y B y la elastasa (entre otras enzimas) se encargan de obtener aminoácidos libres.
  7. 7. Los aa libres entran al torrente sanguíneo y llegan al hígado, donde se metabolizan.</li></li></ul><li>Una vez absorbidos, los aminoácidos tienen diferentes alternativas metabólicas:<br />Utilización (sin modificación) en síntesis de nuevas proteínas específicas.<br />Transformación en compuestos no proteicos de importancia fisiológica. <br />Degradación con fines energéticos.<br /><ul><li>Los aminoácidos no se almacenan en el organismo.
  8. 8. Sus niveles dependen del equilibrio entre biosíntesis y degradación de proteínas corporales, es decir el balance entre anabolismo y catabolismo (balance nitrogenado).
  9. 9. El N se excreta por orina y heces.</li></ul>Otrospuntosimportantes<br />
  10. 10. Esquema de la Oxidación de los Aminoácidos<br />
  11. 11. Transaminación<br />Transferencia del grupo α- amino al carbono α de un α- oxoácido para obtener otro α- oxoácido y L- glutamato.<br /><ul><li>Alanina
  12. 12. Arginina
  13. 13. Ác. Aspártico
  14. 14. Asparagina
  15. 15. Cisteína
  16. 16. Fenilalanina
  17. 17. Isoleucina
  18. 18. Leucina
  19. 19. Lisina
  20. 20. Triptófano
  21. 21. Tirosina
  22. 22. Valina</li></ul>Transaminasas<br />α- oxoácido<br />(α- oxoglutarato)<br />α- oxoácido<br />(análogo del aa)<br />L- Glutamato<br />
  23. 23. <ul><li>Todas las reacciones catalizadas por transaminasas son libremente reversibles.
  24. 24. Todas las transaminasas utilizan fosfato de piridoxal ó fosfato de piridoxamina (derivados de la vit. B6) como grupo prostético*.
  25. 25. Estas enzimas se encuentran tanto en citoplasma como en mitocondria.
  26. 26. El glutamato obtenido en estas reacciones puede desaminarse directamente o donar su grupo amino para obtener aspartato, que a su vez participa en el ciclo de la urea.</li></ul>Estructura de la glutamato- transaminasa humana.<br />* Algunas coenzimas están unidas muy estrechamente a la molécula de la enzima, reciben entonces el nombre de «grupos prostéticos», y simplemente «coenzima» cuando la unión es débil.<br />
  27. 27. Desaminaciónoxidativa<br /><ul><li>El glutamato formado por acción de las transaminasas puede ser desaminado rápidamente por acción de la Glutamato- deshidrogenasa (GDH) dependiente de piridina, presente tanto en citoplasma como en mitocondrias de hepatocitos.</li></ul>L-Glutamato + NAD+ (NADP+) + H2O α- oxoglutarato + NH4+ + NADH (NADPH)<br /><ul><li>Los grupos amino se separan en forma de ionesAmonio.
  28. 28. La GDH puede emplear tanto NAD+ como NADP+ como aceptores de electrones.
  29. 29. El NADH formado se oxida nuevamente por medio de la cadena de transporte electrónico.
  30. 30. GDH es estimulada por ADP, GDP y algunos aa; e inhibida por ATP, GTP y NADH.</li></ul>GDH<br />
  31. 31. ¿Notanalgoraro en estafigura?<br />
  32. 32. En resumen:<br />
  33. 33. Rutasqueconducen a Acetil- CoA<br /><ul><li>La Acetil- CoA (Ac- CoA) es el punto de entrada principal al ciclo de Krebs.
  34. 34. 11 aa se incorporan a través de esta ruta.
  35. 35. 5 son degradados por la vía del piruvato.
  36. 36. 5 vía acetoacetil- CoA (Phe, Tyr, Leu, Lys y Trp).
  37. 37. 2 (Thr y Leu) dan Ac- CoA directamente.
  38. 38. Leu y Trp rinden Acetoacetil- CoA y Ac- CoA como productos finales.</li></li></ul><li>Rutasconducentes a Piruvato<br />Los 4 aa que conducen a la formación de piruvato son también gluconeogénicos (¿por qué 4?)<br />Alanina + α- oxoglutaratopiruvato + glutamato<br /><ul><li>La glicina se degrada principalmente a CO2, NH4+ y N5, N10- metilentetrahidrofolato por acción de la glicin- sintasa:</li></ul>Gly + FH4 + NAD+ mFH4 + CO2 + NH3 + NADH +H+<br />
  39. 39.
  40. 40. Rutas a Acetoacil- CoA<br /><ul><li>Phe y Tyr son aacetogénicos (producen ác. Acetoacético) y glucogénicos a la vez.
  41. 41. Cofactores que participan en estas rutas: Tetrahidrobiopterina (relacionada con el ácido fólico), ácido ascórbico, Cu.
  42. 42. La mayor parte de estas rutas son muy complejas, y muchos de los defectos genéticos relacionados con el metabolismo de aa coinciden aquí.</li></li></ul><li>
  43. 43.
  44. 44.
  45. 45. EnfermedadesGenéticasHumanasqueafectan al metabolismo de los Aa.<br />
  46. 46. Rutasqueconducen a α- oxoglutarato<br />
  47. 47.
  48. 48.
  49. 49. Ruta del Succinato<br />A partir de Ile se obtienen Glu, Ac- CoA y Succinil- CoA<br />
  50. 50. Otras rutas:<br />Ruta del Fumarato:<br />4 de los 9 átomos de Phe y Tyr se convierten en fumarato y entran así al ciclo de Krebs.<br />Ruta del Oxalacetato:<br />Asp y Asn pueden entrar al ciclo de Krebs de esta manera.<br />Asn + H2O Asp + NH3<br />Asp + α- oxoglutaratoOxalacetato + Glutamato<br />Asparaginasa<br />Asp- Transaminasa<br />
  51. 51. 1-2<br />Excreción de Nitrógeno<br />
  52. 52. El exceso de nitrógeno se excreta en una de las siguientes formas:<br />Amonio<br />Urea<br />Ácido Úrico<br />Uricotélicos<br />(pájaros y reptiles)<br />Amoniotélicos<br />(animales acuáticos)<br />Ureotélicos<br />(animales terrestres)<br />
  53. 53. Ciclo de la Urea<br /><ul><li>El NH3 originado por desaminación es convertido a urea en el hígado.
  54. 54. El proceso consume 4 enlaces fosfato (de alta E) por cada molécula de urea producida.
  55. 55. Las reacciones del ciclo están bicompartimentalizadas, algunas ocurren en la matriz mitocondrial y otras en el citosol.
  56. 56. Las reacciones involucradas son:</li></ul> 1- Inicio de la biosíntesis: Carbamil- fosfato- sintetasa.<br /> 2.- Formación de Citrulina.<br /> 3.- Formación de Argininosuccinato.<br /> 4.- Formación de Arginina y fumarato.<br /> 5.- Formación de Ornitina y urea.<br />
  57. 57.
  58. 58. Relación del Ciclo de la Urea con el Ciclo de Krebs<br />
  59. 59. <ul><li>La ecuación general del ciclo es:</li></ul>2 NH3 + CO2 + 3 ATP + 3 H2O Urea + 2 ADP + AMP + 4 Pi<br /><ul><li>En organismos amoniotélicos el amonio tóxico es neutralizado incorporándolo a glutamina; el exceso de ésta se transporta a los túbulos renales, donde la glutaminasa la hidroliza para liberar el amonio y excretarlo por la orina.
  60. 60. Otras formas de excreción de nitrógeno:</li></ul>1. Las arañas excretan nitrógeno en forma de guanina.<br /> 2. Algunos peces lo hacen en forma de óxido de trimetilamina.<br />

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