6.metabolismo de las proteinas

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6.metabolismo de las proteinas

  1. 1. METABOLISMO DE LAS PROTEINASLas proteínas constituyen un grupo numeroso de compuestos nitrogenados naturales. Comprenden,con ADN, ARN, polisacáridos y lípidos, cinco clases de complejas biomoléculas que se encuentran enlas células y en los tejidos. Son los principales elementos de construcción (en forma de aminoácidos)para músculos, sangre, piel, pelo, uñas y órganos internos, entran a formar parte de hormonas,enzimas y anticuerpos, y sirven como fuente de calor y de energía.ProteínasRecambio proteicoCasi todas las proteínas del organismo están en una constante dinámica de síntesis (1-2% del total deproteínas), a partir de aminoácidos, y de degradación a nuevos aminoácidos. Esta actividad ocasionauna pérdida diaria neta de nitrógeno, en forma de urea, que corresponde a unos 35-55 gramos deproteína. Cuando la ingesta dietética compensa a las pérdidas se dice que el organismo está enequilibrio nitrogenado.El balance nitrogenado puede ser positivo o negativo. Es positivo cuando la ingesta nitrogenadasupera a las pérdidas, como sucede en crecimiento, embarazo, convalecencia de enfermedades. Esnegativo si la ingesta de nitrógeno es inferior a las pérdidas, tal como ocurre en: desnutrición,anorexia prolongada, postraumatismos, quemaduras, deficiencia de algún aminoácido esencial.Vías de degradación de las proteínasDos son las vías por la que son degradadas las proteínas mediante enzimas proteasas (catepsinas).1. Vía de la ubiquitina (pequeña proteína básica). Fracciona proteínas anormales y citosólicas de vidacorta. Es ATP dependiente y se localiza en el citosol celular.2. Vía lisosómica. Fracciona proteínas de vida larga, de membrana, extracelulares y organelas talescomo mitrocondrias. Es ATP independiente y se localiza en los lisosomas.Eliminación del nitrógeno proteicoEl excedente de aminoácidos del organismo tiene que ser degradado, y para ello el organismo eliminael grupo amino, formando amoníaco, que pasa a urea (ciclo de la urea), eliminándose este elementopor la orina. Una pequeña cantidad de amoníaco puede pasar a glutamina. El principal lugar dedegradación de aminoácidos es el hígado.El amoníaco es un compuesto muy tóxico, y por ello ello el organismo lo convierte en uno no tóxico,urea. Las características de la urea favorecen su formación: a) molécula pequeña, b) casi el 50% desu peso es nitrógeno, c) se necesita poca energía para su síntesis.Formación de urea por el ciclo de la ornitinaEn los hepatocitos se localizan las cinco reacciones que constituyen el ciclo.1. Formación de carbamil-fosfato, paso irreversible catalizado por la enzima carbamil-fosfato-sintasa I.2. Formación de citrulina, mediante la ornitina-transcarbamilasa3. Síntesis de argininosuccinato. La argininosuccinato-sintasa cataliza la condensación de citrulina conácido aspártico.4. Escisión de argininosuccinato a fumarato y arginina mediante la argininosuccinato-liasa.5. Escisión de arginina a ornitina y urea mediante la arginasa
  2. 2. METABOLISMO DE LAS PROTEÍNAS (1): Las proteínas comienzan a digerirse en el estómago, dondeson atacadas por la PEPSINA, que las divide en sustancias más simples, liberando algunosaminoácidos. En el duodeno, el jugo pancréatico y posteriormente, las enzimas del jugo intestinalcompletan su digestión.Los AMINOÁCIDOS se absorben en el intestino delgado, pasan directamente a la sangre y llegan alhígado donde unos se almacenan y otros intervienen en la síntesis o producción de proteínas dediversos tejidos, formación de anticuerpos, etc. El metabolismo es un proceso que tiene etapas:- CATABOLISMO: Destrucción (cata significa: destrucción) Las reacciones químicas en las que sedegradan moléculas de mayor tamaño, con liberación de energía, se denomina catabolismo oprocesos metabólicos degradativos- ANABOLISMO: Construcción (ana significa: construcción) El conjunto de reacciones químicas enlas que se sintetizan sustancias a partir de otras sustancias relativamente más sencillas conconsumo de energía se llama anabolismo o procesos metabólicos constructivosEl catabolismo y el anabolismo, en conjunto, constituyen el metabolismo. El metabolismo estaformado por una serie de transformaciones químicas de energía y materia. Estas transformacionesson llamadas reacciones químicas. Existen reacciones químicas de dos tipos- Reacciones de SÍNTESIS o ANABÓLICAS: Estas reacciones de síntesis proveen a la célula de losmateriales necesarios para el crecimiento, la reparación y la multiplicación, y, en sus unionesquímicas, guardan energía que puede ser utilizada por la célula en caso de necesitarla.- Reacciones de DEGRADACIÓN o CATABÓLICAS: Los materiales que penetran en la célula y sonsometidos a reacciones de degradación, es decir, sus moléculas se rompen y, en su ruptura,liberan la energía que mantenía unidos a sus componentes. Este tipo de reacciones son las queproveen a la célula de la energía necesaria para realizar sus trabajos, también pueden aportar lasunidades para construir sustancias complejas.Las reacciones de degradación y síntesis, que dan como resultado un continuo intercambio demateria y energía entre el sistema vivo y el medio, se denominan metabolismo.El metabolismo transforma las sustancias nutritivas para convertirlas en energía o en parte de lostejidos.El ANABOLISMO, es la parte del metabolismo por el cual los materiales nutritivos se convierten enmateria o tejido viviente y en el CATABOLISMO se descomponen los tejidos formados paraconvertirse en energía o bien para ser excretados debido a su inutilidad.Las PROTEÍNAS son digeridas hasta convertirse en AMINOÁCIDOS los cuales pueden serabsorbidos por la sangre y llevados al hígado, para allí sufrir transformaciones. Aproximadamenteel 58% de las proteínas consumidas son convertidas a glucosa y la mayoría de los aminoácidostienen esta capacidad (glucogénicos).El grupo AMINO, tras la deaminación es liberado como amonio, que es llevado al hígado paraproducir urea. El AMONIO es altamente tóxico por esto es transportado en combinación con elÁCIDO GLUTÁMICO como glutamina, la síntesis de la cual se hace a través del ciclo de la ornitina.La urea también es una sustancia tóxica, se elimina del organismo a través de la orina.Las HORMONAS pueden tener un efecto catabólico o anabólico sobre el metabolismo de lasproteínas. La hormona del crecimiento, la insulina o la testosterona tienen efecto inductor de lasíntesis (ANABOLISMO), mientras que otras, como los corticoides tienen el efecto contrario(CATABOLISMO).
  3. 3. METABOLISMO DE LAS PROTEÍNAS.(2)El nitrógeno es muy abundante en la naturaleza, se presenta como nitrógeno molecular (N2)formando parte del aire, en los suelos se encuentra en forma de nitratos, amoniaco. ¿Cómo obtienen el nitrógeno los organismos animales? Nosotros no podemos utilizar las formas inorgánicas de nitrógeno y requerimos la utilización deeste elemento en formas de compuestos nitrogenados. Las plantas absorben los nitratos y el amoniaco del suelo y sintetizan aminoácidos, así losanimales dependen de las plantas para la obtención de nitrógeno metabólicamente útil. Estatransformación que sufre el nitrógeno destaca la relación entre los seres vivos y el medio,constituyendo el ciclo del nitrógeno en la naturaleza. La forma de obtención de nitrógeno metabólicamente útil lo constituye el nitrógenoaminoacídico.Formas de ingreso: A diferencia de los carbohidratos y lípidos la variedad de proteínas que ingresan al organismo essuperior y proviene de los tejidos animales y vegetales, así si las proteínas de los alimentosaportan los aminoácidos que contienen el nitrógeno metabolitamente útil al organismo,determina que estas proteínas de las dietas son un requerimiento nutricional que permitemantener el equilibrio metabólico y posibilita una adecuada reposición de las pérdidas denitrógeno.Digestión y absorción: Las proteínas que forman parte de las dietas son degradadas por la acción de enzimasproteolíticas (proteinazas y peptidasas) presentes en el aparato digestivo, las cuales las conviertenen aminoácidos. Las proteinazas son las que hidrolizan enlaces peptídico localizados en el interior de las cadenasde proteínas, suelen actuar sobre sustratos de alto peso molecular y su acción producefragmentos peptídico de longitud variables. Las peptidasas hidrolizan enlaces peptídico localizadosen los extremos de las cadenas de proteínas o próximos a ellas, suelen atacar péptidos de bajopeso molecular y en su acción se liberan tripéptidos, dipéptido y aminoácidos libres. Los aminoácidos obtenidos de la degradación de las proteínas son absorbidas por la mucosaintestinal mediante mecanismos de transporte activo que consume ATP y la presencia de ionessodio.Pool aminoácido:
  4. 4. Es el conjunto de todos los aminoácidos libres presentes en el organismo. Este proceso seencuentra en equilibrio dado por los procesos que aportan y sustraen. APORTAN SUSTRAEN - Absorción intestinal. - Síntesis de proteínas - Síntesis de otros compuestos - Catabolismo de las proteínas hísticas Nitrogenados. - Síntesis de estos compuestos nitrogenados. -Metabolismo de los aminoácidosReacciones generales de los aminoácidos de importancia en el metabolismo.Desaminación oxidativa: Es la reacción que consiste en la separación del grupo amino de losaminoácidos en forma de amoníaco quedando el cetoácido homólogo al aminoácido desaminado.Transaminación: Consiste en la transferencia del grupo amino, de un aminoácido es transferido aun cetoácido, formándose un nuevo aminoácido y un nuevo cetoácido.Descarboxilación:Es la separación del grupo carbóxilo del aminoácido en forma de CO2Aminoácidos esenciales y no esenciales:Aminoácidos esenciales: Aquellos que el organismo no pueden sintetizarlos y son necesariosadquirirlos por las dietas.Aminoácidos no esenciales: Aquellos que el organismo los sintetiza.Valor biológico de las proteínas: Es el grado de eficiencia de las proteínas para satisfacer las necesidades del organismo.Vías de eliminación de amoníaco: El metabolismo de los aminoácidos y otros compuestos nitrogenados de bajo peso molecular,origina amoníaco (NH3). El mismo se reincorpora al metabolismo, aunque las cantidades que seproducen son superiores a la que se elimina por un mecanismo de excreción urinaria. Se hace necesaria una eliminación eficaz, ya que es una sustancia tóxica cuyo aumento en lasangre y los tejidos puede crear lesiones en el tejido nervioso. Dentro de los mecanismos que dispone el organismo humano para la eliminación del amoníacose encuentran:La excreción renalEl ciclo de la urea.Excreción renal:
  5. 5. El riñón es capaz de eliminar amoníaco por la orina en forma de sales de amonio. En este órgano,el amoníaco obtenido se combina con iónes H+ formando amonio que se elimina combinado conaniones. La excreción urinaria de sales de amonio consume H+, por lo que estas reacciones dependen delos mecanismos renales de regulación del pH sanguíneo.Síntesis y excreción de Urea. Es el mecanismo más eficaz que dispone el organismo para la eliminación del amoníaco. La síntesis de la Urea se lleva a cabo en el hígado y de este órgano alcanza al riñón, donde seelimina por la orina.La Urea es un compuesto de baja toxicidad. En este proceso 2 moléculas de amoníaco y una deCO2 son convertidas en urea. Es un proceso cíclico que consta de varias etapas que al final seobtiene arginina que al hidrolizarse libera Urea.Metabolismo de los Nucleótidos. Los nucleótidos ocupan importantes y variadas funciones en el organismo, dentro de las que sepueden citar su papel como precursores de los ácidos nucleicos. El pool de nucleótidos lo constituyen los nucleótidos libres en el organismo, en el que hayprocesos que aportan y que sustraen.Aportan absorción intestinal catabolismo de polinucleótidos síntesis de nucleótidosSustraen la síntesis de polinucleótidos La formación de compuestos que contienen nucleótidos Catabolismo de los nucleótidosAbsorción intestinal. Los polinucleótidos de los alimentos son degradados en el intestino delgado por los lasribonucleosas y desoxirribonucleosas presentes en las secreciones pancreáticas, las cuales seconvierten en oligonucleótidos. Estos por la acción de las fosfodiesterasas producen una mezcla demononucleótidos que por la acción de las nucleótidasas intestinales los descomponen ennucleósidos y fosfato inorgánico, así los nucleósidos son absorbidos por la mucosa intestinal.Síntesis de nucleótidos. Existen 2 vías para llevar a cabo la síntesis de nucleótidos.
  6. 6. La síntesis de novo: que implica la formación de bases nitrogenadas a partir de ciertosprecursores.En el caso de los nucleótidos pirimidínicos, los precursores sonel aminoácido aspártico y elcarbamilfosfato y para los nucleótidos purínicos intervienen varios compuestos (glutamina, glicina,ácido aspártico), que en forma secuencial van aportando los elementos requeridos.La recuperación de bases: consiste en la formación de nucleótidos a partir de bases preformadas. Tanto la síntesis de novo como la recuperación de bases requieren en forma activa de la ribosa,el 5 fosforibosil – 1 – pirofosfato (PRpp), el cual se obtiene de las ribosas 5 p.Formación de derivados di y trifosfatados. La elevación del grado de fosforilación de los nucleósidosmonofosfatados, se produce por latransferencia de grupos fosfatos provenientes del ATP. Las enzimasnucleósidasmonofosfatoquinasas catalizan estas reacciones. La conversión delnucleósidodifosfatado a trifosfatado ocurre de igual forma y por la acción de lanucleósidadifosfatoquinasa.Metabolismo de las porfirinas. Las porfirinas son biomoléculas que realizan funciones coenzimáticas y que pertenecen a loscompuestos tetrapirrólicos y poseen un núcleo central constituido por 4 anillos del pirrol mediantepuentes monocarbonados. La porfirina constituyente del grupo hemo en la protoporfirina 1X con una distribución desustituyentes y un átomo de hierro al estado ferroso (Fe2+) en el centro de la molécula. Dentro de sus funciones están:Transporte de oxígeno.Transporte electrónicoLa eliminación de peróxidos.La oxidación directa de algunos sustratos.Bilirrubina. Formación de Icteros. El grupo tetrapirrólíco de la protoporfirina 1X sufre una apertura entre 2 anillos además dereacciones de reducción que lo convierten en un tetrapirrol lineal de intenso color amarillo que esla bilirrubina.Ictero: Cuando la bilirrubina se produce en cantidad excesiva o cuando los mecanismos se hallandefectuosos, su concentración plasmática se eleva. La ictericia o íctero es la acumulación del pigmento amarillo de la esclerótica en las membranasmucosas y la piel en cantidades suficientes para ser visualizadas.
  7. 7. Relaciones de los compuestos nitrogenados con otras áreas del metabolismo. - Numerosos aminoácidos pueden ser convertidos en glucosa, por ejemplo el Ácido pirúvico y otros intermediarios del ciclo de Krebs.La relación entre glúcidos y nucleótidos (ribosa).Un derivado glucídico del ácido glucorónico interviene en la eliminación de bilirrubina.Los aminoácidos se convierten en acetil coA y otros participan en la síntesis de lípidosnitrogenados.Alteraciones en el metabolismo de los compuestos nitrogenados. PROCESO DENOMINACION CONSECUENCIAS1. Catabolismo de de los Fenilutonuria Provoca retardo mentalaminoácidos.2. Ureogénesis Encefalopatía hepática “ Aumento de la concentración3.Catabolismo de nucleótidos La gota de ácido úrico4. Metabolismo de las Dolores, trastornos mentales,porfirinas. Porfirias dermatitis.

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