Metabolismo de los aminocidosEquipo #1

Unidad 9. Metabolismo de los aminocidosDestino del grupo alfa amino. Papel de la glutamina sintetasa.

9.2 Ciclo de la urea: Interconexiones entre el ciclo de la Urea con el ciclo de Krebs y la Gluconeognesis.9.3 Otras formas de eliminacin del grupo amonio.9.4 Destino de los cuerpos hidrocarbonados de los aminocidos. Aminocidos , glucognicos y cetognicos.

9.5 Sntesis de aminocidos no esenciales.9.6 Molculas derivadas de los aminocidos. Catecolaminas, Acetil colina, Serotonina.

Metabolismo de aminocidosCiclo del nitrgeno y sntesis de compuestos orgnicos nitrogenados.

Funcin biolgica de las protenas. Requerimientos de protenas de la dieta. Recambio de protenas y vida media de las protenas. Balance nitrogenado positivo, negativo y Equilibrio Nitrogenado. Aminocidos esenciales y Valor Biolgico de las protenas. Efectos del dficit de protenas en la dieta. Desnutricin.

Digestin de las protenas y enzimas digestivas proteolticas. Absorcin y transporte de aminocidos: Co-transporte con Na+ y sistema del -glutamato.

4. Catabolismo de los aminocidos. Destino y eliminacin del grupo amino. Transaminaciones, transaminasas y Piridoxal Fosfato (PxP). Sntesis de aminocidos no-esenciales y transporte de N entre los tejidos. De-aminaciones, detoxificacin del amonaco (o amonio) y sntesis de urea.

5. Patologas asociadas a alteraciones metablicas del ciclo de la urea y de la sntesis de aminocidos.

6. Catabolismo de los aminocidos. Utilizacin del esqueleto carbonado o -cetocidos.

7. Integracin con el metabolismo de hidratos de carbono y lpidos. Aminocidos glucognicos y cetognicos: gluconeognesis, cetognesis y lipognesis.

8. Regulacin del metabolismo de los aminocidos.

El Grupo AminoEn casi todos los tejidos extra hepticos, el grupo amino del glutamato es liberado por desaminacin oxidativa como NH4+. El amonio es llevado al hgado como el grupo amida de la glutamina. La reaccin dependiente de ATP en la cual el glutamato es convertido a glutamina es catalizada por la glutamina sintetasa: L-Glutamato + NH4+ + ATP > L-Glutamina

Despus de su transporte al hgado, la glutamina es hidrolizada por la glutaminasa para formar glutamato y NH4+. Un NH4+ es generado por la glutamato deshidrogenasa que convierte el glutamato a -cetoglutarato:

L-Glutamina + H2O > L-Glutamato + NH4+ L-Glutamato + H2O + NAD+ > -Cetoglutarato + NADH + H+ + NH4+

La mayor parte del amonio producido por la degradacin de aminocidos es debida a la desaminacin oxidativa del L-glutamato. El resto del amonio es producido por otras reacciones catalizadas por otras enzimas.

Metabolismo general de aminocidos

Glutamina SintetasaProduce glutamina, uno de los 20 aminocidos de las protenas.

Glutamato + NH4+ + ATP glutamina + ADP + Pi + H+

La glutamina sirve como donador de nitrgeno en varias vas biosintticas: purinas, citosina. La glutamina es muy abundante en la circulacin, pues sirve como una forma de transporte inocua del amonaco, que es txico, hacia el hgado y el rin El hgado y el rin poseen la enzima mitocondrial Glutaminasa que libera el amonio,

Glutamina + H2O glutamato + NH3

Ciclo de la UreaLas protenas estn formadas por una cadena muy larga de aminocidos que, al degradarse, liberan amonio, un compuesto muy txico para el cerebro. Nuestro organismo lo elimina convirtindolo en urea, mediante una serie de reacciones enzimticas cclicas, el ciclo de la urea, que convierten el amonio txico en urea, que no es txica y se elimina fcilmente por la orina. Adems, este ciclo sirve para sintetizar un aminocido muy importante, la arginina.

Una parte importante del NH4+ formado durante la utilizacin de aminocidos se utiliza en la biosntesis de compuestos nitrogenados.

Los vertebrados excretan el NH4+ no utilizando siguiendo uno de tres mecanismos posibles y se clasifican segn el producto final excretado:

La Urea es sintetizada en el hgado por las reacciones del Ciclo de la Urea, enunciado por Hans Krebs y Kurt Henseleit en 1932, y que comprende cinco reacciones enzimticas, dos realizadas en las mitocondrias y tres citoslicas

Amonioamoniotlicosespecies acuticas Ureaureotlicosmayora de vertebrados terrestres

Acido ricouricotlicosaves y reptiles terrestres

La estequiometria del ciclo de la Urea ser:

CO2 + NH4+ + 3 ATP + aspartato + 2H2O

UREA + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi + fumarato

Carbamilfosfato Sintetasa La primera reaccin del Ciclo de la Urea es la sntesis de Carbamilfosfato a expensas del NH4+ y el CO2 intramitocondriales. La sntesis de Carbamilfosfato, aunque se trate de una molcula muy simple, comprende varios pasos, todos ellos catalizados por la Carbamilfosfato Sintetasa y utiliza dos molculas de ATP. Es el paso limitante en el proceso de sntesis de urea:

Ciclo de la Urea I1. El primer grupo amino que ingresa al ciclo proviene del amonaco libre intramitocondrial. El amonaco producido en las mitocondrias, se utiliza junto con el bicarbonato (producto de la respiracin celular), para producir carbamil-fosfato. Reaccin dependiente de ATP y catalizada por la carbamilfosfato-sintetasa I. Enzima alostrica y modulada (+) por el N-acetilglutamato. 2. El carbamil-fosfato cede su grupo carbamilo a la ornitina, para formar citrulina y liberar Pi. Reaccin catalizada por la ornitina transcarbamilasa. La citrulina se libera al citoplasma.

Ciclo de la Urea I

3. El segundo grupo amino procedente del aspartato (producido en la mitocondria por transaminacin y posteriormente exportado al citosol) se condensa con la citrulina para formar argininosuccinato. Reaccin catalizada por la argininosuccinato sintetasa citoplasmtica. Enzima que necesita ATP y produce como intermediario de la reaccin citrulil-AMP.

Ciclo de la Urea II4. El argininosuccinato se hidroliza por la arginino succinato liasa, para formar arginina libre y fumarato. 5. El fumarato ingresa en el ciclo de Krebs y la arginina libre se hidroliza en el citoplasma, por la arginasa citoplsmica para formar urea y ornitina.

6. La ornitina puede ser transportada a la mitocondria para iniciar otra vuelta del ciclo de la urea. En resumen, el ciclo de la urea consta de dos reacciones mitocondriales y tres citoplasmticas

Regulacin del CicloLas cinco enzimas se sintetizan a velocidades ms elevadas, durante la inanicin o en los animales con dieta rica en protenas. El flujo del N a travs del ciclo de la urea depender de la composicin de la dieta. Una dieta rica en protenas aumentar la oxidacin de los aminocidos, produciendo urea por el exceso de grupos aminos, al igual que en una inanicin severa en que las protenas se catabolizan.

Regulacin del CicloLa enzima carbamilfosfato-sintetasa I es activada alostricamente por el N-acetilglutamato que se sintetiza a partir del acetil-CoA y el glutamato, por la N-acetilglutamato sintetasa; enzima que, a su vez, es activada por la arginina, aminocido que se acumula cuando la produccin de urea es lenta.

Qu es un defecto del ciclo de la urea? Un defecto del ciclo de la urea es un trastorno de la degradacin de las protenas.

Qu hay que hacer para evitar las consecuencias de un defecto del ciclo de la urea?Hay que actuar lo ms rpidamente posible e instaurar un tratamiento. Este se basa simplemente en evitar la intoxicacin por hiperamonemia, eliminando el amonio acumulado y evitando su futura acumulacin mediante la restriccin de las protenas naturales de la dieta.No obstante, los aminocidos son indispensables para la formacin de protenas que constituirn el cuerpo del recin nacido. Por ello se aportan mediante una frmula especial que contiene solamente los aminocidos esenciales, que nuestro cuerpo no sabe formar. Se aade tambin arginina al tratamiento, ja que se ha convertido en un aminocido esencial en estos nios.Los defectos del ciclo de la urea son enfermedades hereditarias que, no tratadas, puede conllevar graves consecuencias. Sin embargo, si se modifican los factores ambientales: dieta y educacin de padres e hijos (es decir, el conocimiento de los mismos), lograremos que nuestros nios puedan llevar una vida normal en todos los sentidos con mnimas limitaciones, slo alimentarias.

Ciclo de la Urea y Ciclo de KrebsLa sntesis de fumarato por el ciclo de Krebs-Henseleit es importante porque constituye un enlace importante entre este ciclo y el otro Ciclo de Krebs, el ciclo de los cidos tricarboxlicos.

El fumarato es hidratado a Malato, el cual puede regresar al interior de la mitocondria. El Malato puede ah ser convertido a Oxalacetato que puede tener varios destinos:

1)Transaminacin para formar aspartato, 2)Conversin a glucosa por la va de la Gluconeognesis, 3)Condensacin con Acetil-CoA para formar Citrato 4)Conversin a Piruvato.

Sntesis de aminocidosLabiosntesis de aminocidosconsiste en crear nuevos aminocidos a partir de otros intermediarios metablicos.

La sntesis de aminocidos ocurre en caso de que el organismo no tenga suficiente ingesta deprotenaspara degradar en aminocidos durante un periodo extendido de tiempo. Esta va es el ltimo recurso ya que hay un gran costo energtico y no es conveniente a menos que el organismo se encuentre bajo situaciones de ayuno extremo.

Vas cortas3 Enzimas Glutamato deshidrogenasa Glutamina Sintetasa Aminotransferasas

20 Aminocidos.12 Aminocidos no esenciales.

9 aminocidos 3 aminocidos

8 sintetizados en plantas, eucariontes inferiores, o procariontes.Biolgicamente esenciales

Aminocidos No EsencialesAlanina cido asprticoAsparaginacido Glutmico(Glutamato) GlutaminaGlicinaProlinaSerina CistenaTirosina

Aminocidos derivados del -cetoglutaratoLos aminocidos derivados del -cetoglutarato son el glutamato y ste a su vez de la glutamina, prolina y arginina. Sin embargo por el momento slo se considerar al glutamato, glutamina y prolina, por ser los que el ser humano puede sintetizar. Como primer paso, se necesita sintetizar glutamato catalizada por la glutamato-deshidrogenasa:NH3 + -cetoglutarato + NAD(P)H + H+ --> L-glutamato+NAD(P)++ H2O

La glutamina se forma a partir del glutamato por medio de dos reacciones catalizadas por la glutamina sintetasa:ATP + cido glutmico ADP + -glutamil-fosfato -glutamil-fosfato + NH3 Glutamina + Pi

La glutamina tambin se forma a partir del glutamato por medio de una serie de 5 reacciones:

Aminocidos derivados del oxalacetatoLa primera reaccin necesaria para la sntesis de asparagina, metionina, lisina y treonina, es la sntesis de aspartato. Es necesario tener 2 de los intermediarios del ciclo de Krebs y as obtener aspartato.

Glutamato + oxalacetato -cetoglutarato + aspartato

Aminocidos derivados del oxalacetatoEl aspartato es el primer aminocido que puede ser producido a partir de oxalacetato, sin embargo, ste es el punto de partida para los siguientes aminocidos. La asparagina, es producida bajo el esquema de la siguiente reaccin catalizada por la asparagina sintetasa:

NH3 + aspartato + ATP --> asparagina + ADP + Pi

Los otros derivados del oxalacetato, la metionina, la treonina, la lisina y la isoleucina no pueden ser sintetizadas por el ser humano.

Aminocidos derivados del 3-FosfogliceratoA partir del 3-fosfoglicerato, se pueden sintetizar serina, glicina y cistena. La serina, se forma a travs de varios procesos, en los cuales el 3-fosfoglicerato es transformado. La glicina es un producto directo de la serina. Para la formacin de la cistena, se requiere de dos aminocidos, la serina y la metionina. La principal funcin de la metionina, es de proporcionar el S(azufre) que tiene en su estructura, y la serina proporciona el esqueleto de carbonos.

Aminocidos derivados del piruvatoDel piruvato se obtienen alanina, valina, leucina e isoleucina. La alanina se obtiene a travs de la transaminacin acoplada al piruvato. La valina se obtiene a travs de cuatro reacciones a las cuales se somete al piruvato: comparte cuatro enzimas con la isoleucina. La isoleucina, se obtiene a travs de cinco reacciones a las que entra el piruvato. La leucina, se obtiene a travs de la sntesis de valina, cuando en el -cetoisovalerato, toma una va alterna y se produce leucina.

Aminocidos derivados del Fosfoenolpiruvato y eritrosa-4-fosfatoEl triptfano, la fenilalanina, y la tirosina, tienen una sntesis bastante similar, ya que comparten el origen, que es el siquimato. Este ltimo, se sintetiza hasta formar corismato, donde se divide la sntesis de cada aminocido, es decir, el triptofano toma una ruta metablica diferente al de la fenilalanina y la tirosina.

Aminocidos derivados de la ribosa-5-fosfatoDe esta familia solo se puede encontrar a la histidina. La sntesis de ste aminocido, sigue la va de las pentosas fosfato.

Equipo #1Partida Reyes Ana FernandaSalazar Gonzlez Brenda BereniceSnchez Villa Samantha ElizabethSandoval Castaos GeorginaUribe NG Blanca Elizabeth