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Metabolismo
de
aminoácidos
Prof Lorena Bruna
Los animales pueden realizar degradación oxidativa de
aminoácidos en tres situaciones metabólicas diferentes:
1.Durante la síntesis y degradación de proteínas celulares
(recambio proteico)
2.En una dieta rica en proteínas y cuando los
aminoácidos ingeridos exceden las necesidades
corporales para la síntesis de proteínas.
3.Durante la hambruna o en casos de diabetes mellitus
Degradación de aminoácidos de la dieta
En la saliva, no existen enzimas con acción
proteolítica.
La hidrólisis de proteínas se inicia en el estómago
PEPSINA
Digestión
Intestino delgado, en el duodeno se produce:
1. Tripsinógeno--------------------- Tripsina
Trip
2. Quimotrpsinógeno ------------------- Quimotrpsina
Trip
3. Procarboxipeptoidasa A y B--------------Carboxipeptidasa A y B
Todos los aminoácidos, cualquiera sea
su procedencia, pasan a la sangre y
se distribuyen a los tejidos, sin
distinción de su origen.
Este conjunto de a.a. libres constituye
un “fondo común” o “pool”, al cual se
recurre para la síntesis de nuevas
proteínas o compuestos derivados.
UTILIZACION
ORIGEN
Síntesis de
proteínas
Absorción en
intestino
Degradación de
proteínas
Síntesis de
aminoácidos
Síntesis de
Compuestos no
nitrogenados
AMINOACIDOS
Producción de
Energía
NH3
acetoácidos
Urea
glucosa
Cuerpos
cetónicos
TRANSPORTE DE AMINOACIDOS
Los a.a. atraviesan las membranas a
través de mecanismos de
transportadores específicos.
Pueden hacerlo por:
a) Transporte activo secundario
b) Difusión facilitada
Digestión de proteínas
 La digestión de las proteínas comienza en el estómago,
donde el pepsinógeno se convierte en pepsina.
 La llegada del bolo alimenticio al intestino dispara la
liberación de las hormonas colecistoquinina y secretina,
las cuales promueven la secreción de las proenzimas
pancreáticas.
 La enteropeptidasa activa el tripsinógeno y la tripsina
activa el resto de las proteasas.
 Los péptidos y los aminoácidos son transportadosa
través de los enterecitos a la circulación portal, por
transporte activo o difusión facilitada.
DESTINO DE LOS AMINOACIDOS
Una vez absorbidos, los aminoácidos tienen
diferentes alternativas metabólicas:
a) Utilización (sin modificación) en síntesis
de nuevas proteínas especificas.
b) Transformación en compuestos no proteicos
de importancia fisiológica.
c) Degradación con fines energéticos.
El nitrógeno, presente en la biosfera como
nitrato (NO3-) o dinitrógeno (N2), debe ser
reducido a amonio (NH4+) para su incorporación
a proteínas.
El hombre adquiere el nitrógeno
mayoritariamente de las proteínas de la dieta.
El ciclo del nitrógeno
BALANCE DE NITRÓGENO
 El nitrógeno no tiene fuentes de almacenamiento
especiales en el organismo.
 En los adultos sanos la degradación y la síntesis de
proteínas ocurren a la misma velocidad y se mantiene el
balance nitrogenado, donde el nitrógeno que ingresa y el
que se excreta son similares.
 Niños en crecimiento, adultos en recuperación de
enfermedades o embarazadas tienen balance de
nitrógeno positivoporque hay síntesis neta de proteína.
 Cuando se excreta más nitrógeno del que se incorpora,
estamos en balance de nitrógeno negativo. Esto ocurre
cuando falta algún aminoácido esencial en la dieta, o en
el ayuno.
 Las proteínas del organismo están en
continuo recambio
 Todo el tiempo se están degradando y
sintetizando proteínas.
 En la especie humana, 1-2% de las
proteínas, fundamentalmente musculares,
están recambiándose.
 De los aminoácidos que se liberan, 75%
se reciclan. El resto forma urea.
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
- Los aminoácidos, no se almacenan en el organismo.
- Sus niveles dependen del equilibrio entre biosíntesis
y degradación de proteínas corporales, es decir el
balance entre anabolismo y catabolismo
(balance nitrogenado).
- El N se excreta por orina y heces
La degradación se inicia por
procesos que separan el grupo
aamino.
Estos procesos pueden ser
reacciones de transferencia
(transaminación) o de separación
del grupo amino (desaminación)
 Las enzimas glutamato deshidrogenasa,
glutamina sintetasa y las
aminotransferasas(transaminasas)tienen
un rol muy importante en el metabolismo
de aminoácidos.
TRANSAMINACIÓN
 Es la transferencia reversible de un grupo
amino a un acetoacido, catalizada por
una aminotransferasa, utilizando
piridoxal fosfato como cofactor
El a.a. se convierte en acetoácido y el
acetoácido en el aminoácido
correspondiente.
Es decir, el grupo amino no se elimina sino
se transfiere a un acetoácido para formar
otro aminoácido
 Los grupos α-amino se transfieren de un
aminoácido a un alfa-cetoácido con las enzimas
transaminasas o aminotransferasas.
 Suele participar el par glutamato/αcetoglutarato.
 Reacciones reversibles, participan en la síntesis
y degradación.
Existen transaminasas para
casi todos los aminoácidos.
Tienen piridoxal 5'fosfatocomo grupo
prostético.
El piridoxal fosfato deriva
de la vitamina B6.
El PLP se une
covalentemente a
la enzima, a
través de una
base de Schiff o
imina con una
lisina del sitio
activo
DESAMINACIÓN
 El grupo amino del glutamato, puede ser
separado por desaminacion oxidativa
catalizada por la glutamato
deshidrogenasa, utilizando NAD y NADP
como coenzimas.
 Se forma acetoglutarato y NH3
 La mayoría del NH3 producido en el
organismo se genera por esta reacción
 La glutamato deshidrogenasa
 Es una enzima alosterica activada por
ADP y GDP e inhibida por ATP y GTP.
 Cuando el nivel de ADP o GDP en la
célula es alto, se activa la enzima y la
producción de acetoglutarato,
alimentará el ciclo de Krebs y el NADH+
H a la cadena respiratoria y se generará
ATP
 El aumento en el suero de determinadas amino
transferasases utilizado como marcador clínico
de daño tisular.
 SGOT: glutamato-oxaloacetato
aminotransferasa o aspartato transaminasa
 SGPT: glutamato-piruvato aminotransferasa o
alanina transaminasa
 Por ejemplo, luego de un ataque cardíaco
aumenta en primer lugar la creatina quinasa,
luego aumenta SGOT, y más tarde SGPT.
 Como el par α-cetoglutarato/glutamato participa
en muchas transaminaciones, el glutamato es
un intermediario prominente en la eliminación de
amonio así como en vías anabólicas.
 El glutamato está en un “nudo” entre el amonio
libre y los grupos amino de los aminoácidos.
 "Dado que el nitrógeno del glutamato puede ser
redistribuído por transaminación, el glutamato
es un buen suplemento para proteínas pobres
desde el punto de vista nutricional."
Glutamato deshidrogenasautiliza
deshidrogenasautiliza NADPH, incorpora amonio al glutamato para
sintetizar este aminoácido y otros por transaminación, activada por ATP y
GTP.
utiliza NAD+, reacción anaplerótica, provee de un intermediario oxidable y
NADH, activada por ADP y GDP
Glutamina
La glutamina transporta amonio en la sangre.
El amonio es tóxico para el sistema nervioso
central. Los tejidos lo transforman en glutamina
gracias a la glutamina sintetasa.
En el hígado y en el riñón, la glutamina libera el
amonio.
A su vez, el amonio, en el hígado, forma urea.
El riñón puede excretar directamente el amonio.
Glutamina sintetasa
glutamato+ NH4++ ATP →glutamina+ ADP +Pi+ H+
 Produce glutamina, uno de los 20 aminoácidos de
las proteínas.
 La glutamina sirve como dador de nitrógeno en
varias vías biosintéticas (purinas, citosina).
 La glutamina es muy abundante en la circulación,
pues sirve como una forma de transporte inocua
del amoníaco, que es tóxico, hacia el hígado y el
riñón.
Glutaminasa
 El hígado y el riñón tienen glutaminasa, enzima
mitocondrial que libera el amonio.
glutamina+ H2O →glutamato+ NH4+
Destinos del amonio
 En el hígado, el amonio liberado de la
glutamina por la glutaminasa se utiliza
para sintetizar urea.
 En el riñón, la formación de amonio está
relacionada con la eliminación de ácido
(H+), puesto que el amoníaco (NH3)
liberado por la glutaminasa se protona a
amonio (NH4+) gracias a su pKa de 9.3.
 La vía mas importante de eliminación es la
síntesis de urea en hígado
 También se elimina NH3, por la formación
de glutamina
Ciclo de la urea
 􀀄80% del nitrógeno que se excreta, lo
hace en forma de urea.
 􀀄Parte de las enzimas están en la matriz
mitocondrial y parte en el citosol.
 􀀄La arginina, con la arginasa, genera urea
y ornitina en el citosol. Luego, las
siguientes enzimas regeneran la arginina.
 􀀄La enzima carbamoil fosfato sintetasa I
mitocondrial cataliza el primer paso
regulado de la síntesis de urea.
Destino de los esqueletos carbonados
 Todos los tejidos tienen cierta capacidad para síntesis y
remodelación de aminoácidos.
 El hígado es el sitio principal de metabolismo de los
aminoácidos.
 En tiempos de buena suplementación dietaria, el
nitrógeno es eliminado vía transaminación,
desaminación y síntesis de urea. Los esqueletos
carbonados pueden conservarse como glucógeno o
como ácidos grasos.
 Los aminoácidos pueden ser glucogénicos, cetogénicos
o ambos.
 Los glucogénicos son los que generan piruvato o
intermediarios del ciclo de Krebs como α-cetoglutarato o
oxaloacetato.
 Los cetogénicos (Lys y Leu) generan sólo acetil-CoA o
acetoacetil-CoA.
 En períodos de ayuno, los esqueletos carbonados se
utilizan como fuente de energía, rindiendo CO2yH2O.
DESTINO DEL ESQUELETO
CARBONADO DE A.A.
Según el destino se clasifican en:
 Cetogénicos: producen cuerpos
cetónicos.
 Glucogénicos: producen intermediarios
de la gluconeogénesis (piruvato,
oxalacetato, fumarato, succinilCoA o
acetoglutarato).
 Glucogénicos y cetogénicos.
DERIVADOS DE
IMPORTANCIA BIOLÓGICA
 Histamina (histidina)
 Acido g-aminobutirico (GABA) (glutamato)
 Catecolaminas (Dopamina, Noradrenalina




y Adrenalina) (tirosina)
Hormona Tiroidea (tirosina)
Melatonina (triptófano)
Serotonina (triptófano)
Creatina (Arginina, glicina y metionina)
Biosíntesis de los aminoácidos no
esenciales
 Los esqueletos carbonados de los
aminoácidos no esenciales pueden
sintetizarse a partir de metabolitos
intermediarios derivados, por ejemplo, de
glucosa.
 Dos aminoácidos no esenciales derivan
directamente de aminoácidos esenciales (
tirosina y cisteína ). cisteína
 Coenzimas importantes: piridoxal fosfato,
folato y tetrahidrobiopterina
tetrahidrobiopterina.
Síntesis de aspartato
 El aspartatose sintetiza por transaminación del
oxalaceto.
NH3+glutamato + oxalacetato alfa-cetoglutarato +
aspartato
También se sintetiza aspartato por
desaminación de la asparagina con la
asparaginasa, análoga a la glutaminasa
asparagina + H2O →aspartato + NH3
 Síntesis de asparagina y glutamina
 La asparagina sintetasay la glutamina
sintetasacatalizan la producción de asparaginay
glutamina
 glutamato+ NH4++ ATP →glutamina+ ADP +Pi+ H+
 aspartato + NH4++ ATP →asparagina+ ADP +Pi+ H+
Síntesis de alanina
La alaninase sintetiza por transaminación con la
enzima alanina transaminasa
glutamato + piruvato α-cetoglutarato + alanina
La concentración de alanina en la circulación es alta,
más baja solo que la de glutamina.
CICLO DE LA GLUCOSA –ALANINA
 La alanina transaminasa participa en el
transporte de esqueletos carbonados y
nitrógeno del músculo al hígado.
alanina + cetoglutarato piruvato + glutamato
 Músculo esquelético: el piruvato de la
glucólisis se transforma en alanina a
expensas de glutamato.
 Hígado: se regenera el piruvato para la
gluconeogénesis y el amonio del
glutamato puede ir al ciclo de la urea.
 La glicina se sintetiza a partir de serina. La
enzima utiliza tetrahidrofolato y piridoxal
fosfato.
 En el hígado de vertebrados, la glicina también
puede sintetizarse a partir de dióxido de
carbono y amonio con la glicina sintasa
O sea que la serina y la glicina son
interconvertibles gracias a la serina
hidroximetiltransferasa, que opera en los dos
sentidos y utiliza folato (THF/MTHF) y PLP
La
conversión
de serina en
glicina es la
entrada
principal de
unidades
monocar
bonadas al
pool de
folato.
Ácido fólico
Los derivados del folato sirven como donadores de
unidades monocarbonadas en diferentes estados
de oxidación intermedios (metil, metilen, metenil,
formil o formimino)