METABOLISMO DE AMINOACIDOS Y SU RELACION

CON OTRAS VIAS CON OTRAS VIAS METABOLICAS.

DIGESTIÓN, ABSORCIÓN Y METABOLISMO DE

PROTEÍNAS Y AMINOÁCIDOSPROTEÍNAS Y AMINOÁCIDOS

ATPDe la dieta o de los tejidos

Nexo entre procesos

Citosol

∆G > 0

∆G > 0

Nexo entre procesosdadores de energía yprocesos biológicosconsumidores deEnergía

ATP portadoruniversal deenergíaque une las rutacatabólicas yanabólicas∆G < 0

∆G > 0

ORIGEN UTILIZACION

Absorción

Degradación de proteínas intracelulares

Síntesis de nuevas proteínas

Síntesis de Compuestos no proteicos de AMINOACIDOSAbsorción

en intestino

Síntesis de aminoácidos

de importancia fisiológica

Degradación con la finalidad de Producción de Energía

NH3Urea

α−cetoácidosglucosa

Cuerpos cetónicos

AMINOACIDOS

N

C

aOrina

Constantemente las células sintetizan proteínas a Constantemente las células sintetizan proteínas a partir de partir de aaaa y las degradan a estosy las degradan a estos

Las funciones de este proceso son:• almacenar nutrientes bajo la forma de proteínas y degradarlas en momentos de necesidad metabólica• eliminar proteínas anormales, cuya acumulación sería perjudicial para la célulasería perjudicial para la célula• permitir la regulación del metabolismo mediante la eliminación de enzimas y proteínas reguladoras que resultan superfluas

El control de la velocidad de degradación de una proteína es tan importante para la economía celular y del organismo como el control de su velocidad de síntesis

Enzimas Semivida (h)

Ornitina descarboxilasa 0,2

Serina deshidratasa 4,0

PEP carboxilasa 5,0

Aldolasa 118

LDH 130

Citocromo C 150

Degradación de ProteínasDegradación de Proteínas

•• 11--LisosomalLisosomal

•• 22--UbiquitinaUbiquitina --ProteosomaProteosoma

11--Lisosomal:Lisosomal:

• Proteasas ácidas llamadas Catepsinas • Más de 50 enzimas hidrolíticas distintas.• -pH óptimo aproximadamente 5• Vía no-selectiva• Implicadas en la “digestión” del contenido

transportado en vesículas endocíticas transportado en vesículas endocíticas • Vía selectiva . • Ayuno. Degradación de determinadas proteínas

(secuencia KFERQ, lys-phe-glu -arg-gln)• Presentes en hígado, riñón, músculo. • Músculo, debido a la inactividad, denervación,

degradación de proteínas vía lisosoma

22--UbiquitinaUbiquitina --ProteosomaProteosoma

• Proteína pequeña de 8.5 kDa(76 aa).

• Presente en todas las células eucarióticas.

• Proteína altamente conservada (3 aa diferentes entre levaduras y mamíferos).entre levaduras y mamíferos).

• Generalmente sirve como señal para la degradación de proteínas.

• Regular la función, la localización y las interacciones proteínas-proteínas

Ubicuitinación de proteínas

E1: Enzima activadora de UbqE2: Proteína transportadora de Ubq: unos 30 (Cys)E3: Ubq ligasa específica de proteína(s):Hay unos 100 complejos E3. en humanos (E amino Lys)Enlace isopeptidico entre la lisina 48 de la ubicuitina y el grupo carbonilo C terminal de la ubicuitina siguiente

Enlace isopeptidico

La Ubiquitina se recicla

Las proteínas “marcadas” con Ubq y su degradación en el proteasoma 26 S

Péptidos de 7-9 AA

ATP

Señales para la proteolisis.En todas las ocasiones, la célula debe reconocer a

aquellas proteínas que por una causa u otra han de ser degradadas. Se han encontrado distintas señales proteolíticas:

1. La regla del extremo amino ('N-end rule). Aa estabilizantes: Ala, Gly, Me, Ser, Thr, Val

semivida mayor de 10 hs procariotasSemivida mayor de 20 hs eucariotas

AA desestabilizantes : Asp, Arg,Leu,Ly, PheSemivida de 2 a 3 minutos

2. Secuencias PEST. (prolina, glutamato/aspartato, Serina y treonina)están en enzimas claves de control metabólico están en enzimas claves de control metabólico

3. Ciclinas (Cajas de destrucción o secuencia señal de 9 aa entre los residuos 13 y 66 de la secuencia proteica).

4. Motivos KFERQ: se encuentran en proteinas citosolicas para la proteólisis lisosomal

�Proteínas de la ingesta ENZIMAS PROTEOLÍTICAS: hidrólisis de proteínas hasta sus aa.

�Se confunden con los sintetizados en las células, son transportados por la sangre a los tejidos pueden ser usados o formar otros comp. o ser degradados.

Degradación abarca tres etapas:1- Desaminación (grupo amino es convertido en amonio)2-Icorporacion del amonio en urea3-conversion de las cadenas carbonadas a intermediarios comunes

Los aa (de proteínas de la dieta o degradación de proteínas intracelulares) constituyen la última clase de

biomoléculas cuya oxidación contribuye de manera significativa a la generación de energía metabólica

��

�Fundamentalmente se usan CUANDO LAS SUSTANCIAS NITROGENADAS SON OFRECIDAS EN EXCESO

� SE ALMACENAN LOS aa?

Los aa sufren degradación oxidativa en tres situaciones metabólicas diferentes: 1- Durante la síntesis y degradación normal de proteinas

2- Cuando en una dieta normal rica en proteinas los aa ingeridos exceden las necesidades corporales para la sintesis de proteinas, el excedente se cataboliza

ya que los aa no pueden almacenarse3- En la inanición o en la diabetes mellitus , en las que no hay glúcidos suficientes

o son usados inadecuadamente, se recurre a las proteinas celulares como combustible

TRANSAMINACIÓN SE TRANSFIERE EL GRUPO AMINO AL CETO ÁCIDO(cetoglutarato y oxalacetato que actúan comosegundos sustratos) FORMANDO

GLUTAMATO y el correspondiente αααα-CETOÁCIDO

Aspartato + ceto glutarato oxalacetato+ Glutamato

Hay transaminasas para todos los aa excepto para Lisina y treonina Con piruvato, oxalacetato o α cetoglutarato

El grupo prostético (coenzima) de todas las aminotransferasas es el FOSFATO DE PIRIDOXAL

Aspartato aminotransferasa

Son abundantes en hígado y corazón. En insuficiencia hepática o cardíaca: aumento concentración sanguínea. Son solubles (citoplasma) aunque pueden encontrarse particuladas (mitocondrias)

ASPARTATO+CETOGLUTARATO � OXALACETATO + GLUTAMATO

B- DESAMINACIÓN OXIDATIVA :

GLUTAMATO DESHIDROGENASA (matriz mitocondrial)ENZIMA ALOSTÉRICA, 6 SUBUNIDADES se inhibe por el N ADH+ y el GTP y se activa por ADP y NAD+la reacción es reversible (NAD/NADP reacción direct a/inversa)

Desaminación hidrolíticaDesaminación hidrolíticaGlutamina + agua glutamato + amonioAsparagina + agua aspartato + amonio

CICLO DE LA UREA

Comprende las siguientes etapas:

• Ciclo de carbamil fosfato

• Síntesis de citrulina

• Síntesis de argininsuccinato

• Ruptura de argininsuccinato

• Hidrólisis de arginina

Los dos átomos de nitrógeno provienen del NH 4+ y del Aspartato

Aspartato + amoniaco+ 3 ATP urea + fumarato + 2ADP + 2 Pi + AMP+ 2 Ppi

El amoniaco además se incorpora a las biomóleculas a traves del sistema GLUTAMATO-GLUTAMINA

El GLUTAMATO es la fuente de grupos aminosSu concentración debe estar regulada no solo en respuesta a las

necesidades de nitrógeno por parte de la célula sino también para mantener el equilibrio osmótico entre el citosol y el medio externo

Glutamato + ATP γ glutamil fosfato + ADP

Glutamil fosfato + NH4+ glutamina + Pi + H+

Glutamato + NH4 + + ATP Glutamina + ADP + Pi + H+

Glutamino sintetasa

La glutamino sintetasa es el punto

de regulación principal en el

metabolismo del nitrógeno

Regulacion allosterica por modificación

covalentecovalente

Regulación por adenilacion de la Tyr localizada cerca del

sitio activo de la E

Los niveles de glutamato en los animales se mantiene por procesos tales como la transaminacion de cetoacidos

En las plantas y bacterias hay una E glutamino sintetasa que cataliza la formacion de glutamato. Esta E no está en los animales

Cetoglutarato + glutamina + NADPH + H+ 2 glutamato + NADP+

Amonio (amoniotélicos) especies acuaticasUrea (ureotelicos) la mayoria de los animales

Acido urico (uricotelicos) aves y reptilesAcido urico (uricotelicos) aves y reptiles

Destino del esqueleto carbonado de los aminoácidos

cetogénicos Glucogénicos

Biosíntesis Biosíntesis de aminode amino

ÁcidosÁcidos

Reacciones principalesReacciones principales1.1. TransaminaciónTransaminación

2.2. transferencia de grupos transferencia de grupos de un C de un C utilizandoTetrahidrofolatoutilizandoTetrahidrofolato

O S O S adenosiladenosil metioninametionina como como cofactorescofactores3. La transferencia del grupo amino 3. La transferencia del grupo amino Procedente del nitrógeno del grupo Procedente del nitrógeno del grupo

Amida de la Amida de la glutaminaglutamina((glutaminaglutaminaamidotransferasaamidotransferasa

Histidina

LisinaMetioninaTreonina

isoleucina

Leucinavalina

TriptofanoFenilalanina

tirosina

Arginina viene del ciclo de la urea

En organismos aeróbicos, el ciclo del ácido cítrico es una VIA ANFIBOLICA: Sirve para procesos anabólicos

y catabólicos

ROL CENTRAL:

El amoníaco se incorpora a las El amoníaco se incorpora a las biomoléculasbiomoléculas a través del a través del glutamatoglutamato y y glutaminaglutamina

Son retirados como precursores del Anillo de porfirina del grupo hemo,

transportador de oxígeno (mioglobina y hemoglobina) y transportadores de electrones

(citocromos)

CENTRAL:

BIOSINTESIS DE AMINAS BIOLOGICAS

• Muchas de las aminas biológicas formadas por descarboxilación son sustancias de importancia funcional

• Para este proceso de síntesis el organismo utiliza piridoxalfosfato como coenzima

AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA

• Histamina• Acido γγγγ-aminobutirico (GABA)• Catecolaminas (Dopamina, Noradrenalina

y Adrenalina)y Adrenalina)• Hormona Tiroidea• Melatonina• Serotonina• Creatina

Histamina

• Se produce por descarboxilación de la histidina, catalizada por la histidina por la histidina descarboxilasa y piridoxalfosfato como coenzima

• La histamina tiene gran importancia biológica ya que tiene acción vasodilatadora, disminuye la presión sanguínea, colabora en la constricción de los bronquiolos, estimula la producción de HCl y estimula la pepsina en estomago, se HCl y estimula la pepsina en estomago, se libera bruscamente en respuesta al ingreso de sustancias alérgenas en los tejidos.

• Se degrada muy rápidamente

Acido Acido γγγγγγγγ--aminobutiricoaminobutirico (GABA)(GABA)

• Se forma por descarboxilación del ácido glutámico, generalmente en el sistema nervioso sistema nervioso central.

• Utiliza piridoxalfosfato como coenzima.

• El GABA es un compuesto funcionalmente muy importante, ya que es el intermediario químico regulador de la actividad neuronal, actuando como inhibidor o depresor de la transmisión del impulso nerviosoimpulso nervioso

CATECOLAMINAS:Dopamina, Noradrenalina y

Adrenalina

• Se producen en el sistema nervioso y en la medula adrenal.la medula adrenal.

• Derivan de la TIROSINA• La Dopamina es un neurotransmisor

importante

La acción de las catecolaminas es muy variada:

• Son vasoconstrictores en algunos tejidos y vasodilatadores en otros, aumentan la frecuencia cardíaca, son relajantes del músculo bronquial, estimulan la músculo bronquial, estimulan la glucógenolisis en músculo y la lipólisis en tejido adiposo.

• Son rápidamente degradadas y eliminadas del organismo

Hormonas Tiroideas

• Tiroxina y Triyodotironina, se sintetizan a partir de TIROSINA

• Existen enfermedades relacionadas al defecto en el metabolismo de estos a.a. (fenilcetonuria, albinismo)

Melatonina

• La melatonina es una hormona derivada de la glándula pineal.

• Bloquea la acción de la hormona melanocito estimulante y de melanocito estimulante y de adrenocorticotrofina.

• Se forma a partir del triptófano por acetilación y luego metilación

Serotonina

• Es un neurotransmisor y ejerce múltiples acciones regulatorias en el sistema en el sistema nervioso (mecanismo del sueño, apetito, termorregulación, percepción de dolor, entre otras)

CREATINA

• Es una sustancia presente en músculo esquelético, miocardio y cerebro, libre o unida a fosfato (creatinafosfato)

• Arginina, glicina y metionina, están • Arginina, glicina y metionina, están involucradas en su síntesis.

• La reacción se inicia en riñón y se completa en hígado, desde donde pasa a la circulación y es captada por músculo esquelético, miocardio y cerebro y reacciona con ATP para dar creatinafosfato.creatinafosfato.

• La creatina fosfato constituye una reserva energética utilizada para mantener el nivel intracelular de ATP en el músculo durante periodos de actividad intensa.

Otras moléculas derivadas de los aa: bases nitrogen adas

Purinas (N9) Pirimidinas (N1)

Los nucleótidos y los ácidos nucleícos están formados por bases nitrogenadas

Otras funciones de los nucleótidos :

Los nucleósidos de adeninaforman parte de muchos

cofactores enzimáticos