Metabolismo de Proteínas y

Aminoácidos

Prof. MV Enrique C. ALMIRON Bioquímica

Introducción

• Diferencias con glúcidos y lípidos

• Fuentes de Sustancias Nitrogenadas - Balance

Nitrogenado

Balance Positivo: la ingesta supera a la pérdida

(niños, preñez, etc)

Balance Negativo: la pérdida supera la ingesta

(cáncer, desnutrición, etc)

Introducción

Balance Nitrogenado

Introducción

• Diferencias con glúcidos y lípidos

• Fuentes de Sustancias Nitrogenadas - Balance

Nitrogenado

• Digestión

Introducción

Proteínas (dieta)

Aminoácidos

Enzimas

Hidrolíticas

Absorción

Intestinal

AA (sangre)

AA (tejidos)

Sin modificación

Transformación

Degradación

Digestión

Introducción

• Diferencias con glúcidos y lípidos

• Fuentes de Sustancias Nitrogenadas - Balance

Nitrogenado

• Digestión

• Clasificación de los Aminoácidos

AMINOÁCIDOS

Fondo metabólico

Común o “pool de aa.”

Origen Destino de AA

Absorción

Intestinal

Degradación

de Proteínas

Tisulares

Síntesis de

aa (hígado)

Introducción

AMINOÁCIDOS

Fondo metabólico

Común o “pool de aa.”

Origen Destino de AA

Absorción

Intestinal

Degradación

de Proteínas

Tisulares

Síntesis de

aa (hígado)

Producción

de Energía

Síntesis de

Compuestos

Nitrogenados

No proteicos

Síntesis de

Proteínas

Introducción

Catabolismo de los Aminoácidos

Separación del grupo amino:

Transaminación

Desaminación

-NH2

NH3

Tóxico

ORINA

Hígado

Urea

Catabolismo de los Aminoácidos

R. de Transaminación

• Transferencia del grupo -amino de un aa a un

-cetoácido.

aminoácido2 + cetoácido1 cetoácido2 + aminoácido1

• Es una reacción reversible.

• Las enzimas catalizadoras utilizan piridoxal fosfato como

coenzima.

• Las transaminasas presentan isoenzimas con diferentes

localizaciones.

Catabolismo de los Aminoácidos

Destino final del grupo amino de aminoácidos

- cetoácido + glutamato

-cetoácido + alanina

- cetoácido + aspartato

- ceto glutarato

+

NH3 UREA

A

R

D

C

F

G

Q

H

I

L

M

S

Y

W

V

Cisteína

+ piruvato

+ oxaloacetato

+ -ceto glutarato

Desaminación

oxidativa

Transaminación

GLUTAMINA

-CG

-CG Transaminación

Catabolismo de los Aminoácidos

R. de Desaminación de Glutamato

• El - CG es el sustrato más frecuente en las reacciones de

transaminación Glutamato

• Glutamato: desaminación y oxidación catalizado por la

glutamato deshidrogenasa (enzima de la mitocondrial).

• La misma enzima cataliza la reacción inversa.

• Esta enzima utiliza NAD o NADP como coenzima

• Esta reacción provee la mayor parte del NH3 tisular.

Catabolismo de los Aminoácidos

Catabolismo de los Aminoácidos

Vías Metabólicas del Amoníaco

• Principal fuente de NH3: DO de glutamato

• El Hígado elimina la casi totalidad de NH3

NH4+ + -CG Glutamato + H2O

• Vías de eliminación de NH3

Sintesis de Glutamina

Síntesis de Urea

• El NH3 puede ser unido al ácido glutámico por acción

de la glutamina sintetasa (enzima mitocondrial).

• La reacción es prácticamente irreversible.

• Este mecanismo es especialmente importante en

cerebro.

• La reacción inversa ocurre por acción de la

glutaminasa (hígado y riñón) y no es la inversión de la

formación de glutamina

Vías Metabólicas del Amoníaco

Síntesis de Glutamina

Vías Metabólicas del Amoníaco

Síntesis de Glutamina

Vías Metabólicas del Amoníaco

Síntesis de Urea

CO2 +NH3 +4 ~P (3 ATP) +Aspartato +H2O UREA +2ADP +2Pi +AMP

+PPi + Fumarato

• Los dos nitrógenos de la urea proceden de cualquiera de

los aa que participan en las transaminaciones.

• El NH3 que ingresa en la primera reacción proviene

ppalmente de la desaminación oxidativa del glutamato,

que a su vez lo adquiere por transferencia de otro aa.

• El segundo nitrógeno es introducido por el aspartato y

puede derivar de los aa que transaminan con oxalacetato.

Vías Metabólicas del Amoníaco

Síntesis de Urea

CICLO DE LA UREA

• Reacciones:

• 1. El primer grupo amino que ingresa al ciclo proviene del amoníaco libre

intramitocondrial. El amoníaco producido en las mitocondrias, se utiliza junto con el

bicarbonato (producto de la respiración celular), para producir carbamoil-fosfato. Reacción

dependiente de ATP y catalizada por la carbamoil-fosfato-sintetasa I. Enzima alostérica y

modulada (+) por el N-acetilglutamato.

• 2. El carbamoil-fosfato cede su grupo carbamoilo a la ornitina, para formar citrulina y

liberar Pi. Reacción catalizada por laornitina transcarbamoilasa. La citrulina se libera al

citoplasma.

• 3. El segundo grupo amino procedente del aspartato (producido en la mitocondria por

transaminación y posteriormente exportado al citosol) se condensa con la citrulina para

formar argininosuccinato. Reacción catalizada por

laargininosuccinato sintetasa citoplasmática. Enzima que necesita ATP y produce como

intermediario de la reacción citrulil-AMP.

• 4. El argininosuccinato se hidroliza por la arginino succinato liasa, para formar arginina

libre y fumarato. El fumarato liberado en una de las reacciones es intermediario del

ciclo de Krebs

• 5. El fumarato ingresa en el ciclo de Krebs y la arginina libre se hidroliza en el citoplasma,

por la arginasa citoplasmática 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 cuatro

citoplasmáticas

• .

• ENERGÉTICA DEL CICLO

• El ciclo de la urea reúne dos grupos amino y un bicarbonato, para formar una molécula de

urea:

• 1. La síntesis de la urea requiere 4 Pi de alta energía. 2 ATP para formar el carbamoil - P y

un ATP para producir argininosuccinato. En la segunda reacción el ATP se hidroliza a AMP

y PPi, que puede ser nuevamente hidrolizado para dar 2 Pi.

• 2. Se ha calculado que los animales ureotélicos pierden cerca del 15% de la energía

procedente de los aminoácidos en la producción de urea.

• 3. Algunos animales compensan esta perdida (bovinos) por transferencia de la urea al rumen,

donde los microorganismos la utilizan como fuente de amoníaco para la síntesis de

aminoácidos. Este proceso incluso disminuye el consumo de agua.

• La conexión entre ambos ciclos, de la urea y de los ácidos tricarboxílicos, reducen el coste

energético de la síntesis de urea. El ciclo de la urea conlleva la conversión de oxalacetato en

fumarato y la posterior conversión del fumarato hasta oxalacetato producirá un NADH, que

podrá generar 3 ATP en la respiración mitocondrial, lo que reduce el coste de la síntesis de

urea.

El balance energético del ciclo da como resultado el

consumo de 4 enlaces de alta energía.

Vías Metabólicas del Amoníaco

Síntesis de Urea - ENERGÉTICA DEL CICLO

Destino del esqueleto carbonado de los aa.

Los aa pueden ser glucogénicos o cetogénicos, ya sea

que participen en la síntesis de glucosa o de cuerpos

cetónicos.

- Aminoácido cetogénicos: acetil-CoA, acetoacetato.

- Aminoácido glucogénicos: piruvato e intermediarios del

C.A.C.. dan lugar a glucosa.

Casi todos los aa no esenciales son glucogénicos, por el

contrario, casi todos los aa esenciales son cetogénicos

Ciclo de Krebs

CONEXIÓN ENTRE LOS CICLOS DE LA

UREA Y DE KREBS

REGULACIÓN DEL CICLO

• La enzima carbamoil-fosfato-sintetasa I es activada

alostéricamente 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, aminoácido que se

acumula cuando la producción de urea es lenta.

• En individuos con deficiencias congénitas de enzimas del ciclo,

distintas a la arginasa, el sustrato correspondiente se acumula, lo

que provoca un aumento de la velocidad de la reacción deficiente,

por lo que la velocidad del ciclo se mantiene baja. No obstante se

producen acumulaciones de los sustratos precedentes, hasta el

amoniaco, lo que causa finalmente una hiperamonemia. El cerebro

es particularmente sensible a las [ ] elevadas de amonio.

REGULACIÓN DEL CICLO

TRANSPORTE DEL GRUPO

AMINO DESDE LOS TEJIDOS

HACIA EL HÍGADO

Transporte desde el

músculo:CICLO ALANINA-

GLUCOSA

El hábitat natural determina la ruta

de excreción del nitrógeno • La síntesis de urea no es la única ruta, ni siquiera la más común, para excretar

el amoníaco. La base para las diferentes formas moleculares en que se excretan los grupos amino se encuentra en la anatomía y en la fisiología de los organismos en relación con su hábitat natural.

• En los peces óseos (animales amonotélicos), el hígado es el lugar principal del catabolismo de los aminoácidos. El amonio producido por transdesaminación se libera simplemente del hígado a la sangre para su transporte a las branquias, y es rápidamente eliminado de la sangre a medida que el agua pasa a través de las branquias. Así pues, los peces óseos no requieren un complejo sistema urinario.

• Los que convierten el nitrógeno amínico en purinas, las cuales se catabolizan a ácido úrico, un compuesto bastante insoluble que se excreta en las heces en forma de masa semisólida de cristales de ácido úrico. Para tener la ventaja de excretar el nitrógeno amínico en esta forma, las aves y reptiles llevan a cabo un trabajo metabólico considerable; la ruta desde los grupos amino de los aminoácidos a las purinas y al ácido úrico es un proceso complejo y que requiere energía.

Otros mecanismos generales del metabolismo de aa

Descarboxilación: utiliza enzimas que se denominan

descarboxilasas cuya coenzima es el fosfato de

piridoxal.

Genera aminas biogénas y también a los productos de

los procesos de putrefacción de proteínas.

Transferencia de restos monocarbonados: el donante

de metilos es la metionina, a través de la SAM (S-

adenosil metionina).

Otros transportadores de grupos monocarbonados son

el ácido THF y la Biotina

Transpeptidación: :utiliza transferasas, las cuales

transfieren aminoácidos entre oligopéptidos.

Ureotélicos Amoniotélicos Uricotélicos

Clasificación de Seres Vivos

.......en base al producto final del metabolismo Proteico