Download Tema 4 Metabolismo de aminoacidos 1 parcial 2017

METABOLISMO DE LOS COMPUESTOS
NITRIGENADOS
•Bases nitrogenadas
•Aminoácidos
•Proteínas
El hígado genera urea como desecho metabólico de las proteínas (a
través del ciclo de la urea). Normalmente una persona adulta tiene
alrededor de 8.0 - 20.0 mg de nitrógeno ureico por 100ml de sangre.
Características del nitrógeno

Muy abundante en la naturaleza

Casi químicamente inerte

La incorporación de N2 a las moléculas orgánicas
comienza por la fijación del N2 por los
organismos procariotas
Características del nitrógeno
El nitrógeno molecular o dinitrógeno(N2)
(generalmente llamado solo nitrógeno) es
una molécula diatómica homonuclear
formada por dos átomos de nitrógeno. Es
un gas (a condiciones normales de presión y
temperatura) que constituye del orden del
78 % del aire atmosférico.
Bacterias=Procariotas
MICR,O ORGANISMOS
complejo
nitrogenasa
Dinitrogenasa
Reductasa
Dinitrogenasa
NADH
Bacterias=Procariotas
Enzimas catalizadoras
NADPH
Eucariotas= animales plantas
Es la fuente final de los electrones que se requiere para
reducción del dinitrógeno.
Las moléculas de coenzima reducida ceden los
electrones a la proteína hierro-azufre ferredoxina
posteriormente los transfiere a la dinitrogenasa reductasa
La incorporación de N2 a las biomoléculas requiere la
reducción enzimática de N2 a NH3, con un alto costo
energético.
Se calcula que por cada mol de N2 reducido a NH3 se
gastan 16 moles de ATP, de acuerdo a la siguiente
reacción:
N2 + 8 e + 16 ATP
+ 16 H2O
2 NH3 + H2
+ 16 ADP +
16 Pi + 8 H+
(e = electrones)
N2: Dinitrogeno, NH3: Nitrato H2:Dihidrogeno H+: ion hidrogeno
sustrato para la síntesis de proteínas
Glutamato: (aa no esencial)
Fuente de grupos amino de la mayoría de los aa
(reacciones de transaminación)
Glutamina:
Dona grupos amino para muchos procesos
biosintéticos (célula y en fluidos extracelulares)
Su concentración es mayor que los otros aa y se
regula de acuerdo a requerimientos de
nitrógeno de célula y del balance osmótico
entre citosol y el medio externo.
CTP: citidina trifosfato
molecula como ATP
U: Uradina
UMP: Uradina mono fosfato
AMP: Adenina mono fosfato
Aminoácidos Esenciales
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





Valina (Val)
Leucina (Leu)
Isoleucina (Ile)
Fenilalanina (Phe)
Metionina (Met)
Treonina (Thr)
Lisina (Lys)
Triptófano (Trp)
Histidina (His)
Aminoácidos No esenciales
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
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

Arginina (Arg)
Alanina (Ala)
Prolina (Pro)
Glicina (Gly)
Serina (Ser)
Cisteina (Cys)
Asparagina (Asn)
Glutamina (Gln)
Tirosina (Tyr)
Ácido aspártico (Asp)
Ácido glutámico (Glu)
Aminoácido de cadena ramificada (ACR)
Los ACE representan una forma principal de transporte
del nitrógeno amino desde el hígado a otros tejidos
donde se utiliza para la síntesis de los ANE que se
requiere para la síntesis de proteína y ciertos derivados
de aminoácidos.
Reacciones de transaminación
Estas dominan el metabolismo de los aminoácidos.
Están catalizadas por un grupo de enzimas denominadas
aminotransferasas o transaminasa, los grupos alfaamino, se transfieren desde un alfa-aminoácido a un alfacetoacido
ACE; Aminoácidos esenciales
ANE: Aminoacidos no esenciales
La mayor cantidad de las proteínas en el
cuerpo se encuentran en forma de
músculos.
Cuando las exigencias de aminoácidos no
son satisfechas, el músculo es
degradado en aminoácidos, que son
enviados entonces a la reserva de
aminoácidos para ser usados en
consecuencia.
A fin de satisfacer las demandas de los tejidos del
cuerpo, el mismo necesita nuevos aminoácidos.
La proteína alimenticia es nuestra fuente primaria
de aminoácidos.
De todos los macronutrientes la proteína es la única
con un subsidio diario recomendado (RDA).
RDA es corriente en adultos sedentarios es de 0.83
gramos de proteínas por kilogramo de peso
corporal
Equilibrio de Nitrógeno =
Nt (consumo total) - Nu (en orina) - Nf (en heces) - Ns (en
sudor)
cuando la ecuación es
=0: equilibrio nitrogenado
≥ 0: equilibrio de nitrógeno positivo
≤ 0: equilibrio nitrogenado negativo
proteína debe ser usada para
obtener energía.
Proteína adicional es
utilizada:
Nuevos tejidos
El cuerpo no almacena la proteína como lo hace con
la grasa (tejido adiposo) o glucosa (glucógeno), que
son ambos fácilmente accesibles.
Cualquier proteína ingerida, participa en el proceso
necesario para mantener el volumen de proteínas,
Por lo tanto, el cuerpo debe romper tejido funcional,
músculo esquelético, para encontrar energía cuando
el equilibrio del nitrógeno es negativo.
El Balance Nitrogenado (BN) depende de los siguientes
factores:
a) Cantidad de proteína ingerida en dieta
b) Calidad de la proteína ingerida o Valor Biológico
(VB), referida al contenido de aminoácidos
esenciales
c) Relación Energía/Nitrógeno de la dieta
d) Caracteristicas individuales:
edad, estado fisiológico y de salud, actividad y sexo
El kwashiorkor
Es una forma de mal nutrición que produce una
ingestión insuficiente y prolongada de proteínas,
Síntomas:
•Retraso de crecimiento
•Apatía
•Ulceras
•Hepatomegalia
•Diarrea
•Descenso de de la masa y función del corazón y
riñones.
Puede tratarse con una alimentación con gran cantidad
de proteínas : leche, huevos y carne (Soya)
Metabolismo de
los aminoácidos
sintetizando
moléculas de
aminoácidos
Degradando
continuamente
se requieren
para síntesis
Proteínas
Otros
metabolitos
Dependiendo de las necesidades metabólicas se
sintetizan determinados aminoácidos o se interconvierten
y luego se transportan a los tejidos en los que se utilizan.
De acuerdo con la semejanza de las rutas
de síntesis los aminoácidos pueden
agruparse en 6 familias
•Glutamato
•Serina
•Aspartato
•Aromaticos
•Piruvato
•Histidina
La aminación reductora, o aminación reductiva, es una reacción química que implica
la conversión de un grupo carbonilo de una cetona o aldehído en una amina.
NH4: AMONIO
asparagina
FAMILIA DEL ASPARTATO
 lisina
 metionina
transaminación
treonina
Oxalacetato
AST
mitocondrias
isoenzimas de
AST
citoplasma
Células
reacción que
cataliza es
reversible
AST: aspartato transaminasa
influye en el
Flujo
Carbono
Nitrógeno
El ácido oxalacético o su forma ionizada, el
oxalacetato, es un importante metabolito
intermediario de varias rutas metabólicas;
Ciclo de Krebs y la fotosíntesis C-4.
Se puede sintetizar por dos reacciones: al
pasar el piruvato a oxalacetato por
carboxilación o de aspartato a oxalacetato
por transaminación
nicotinamida adenina dinucleótido (abreviado NAD+)
La nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (abreviada NADP+
ALT o TGP: Alanina aminotransferasa
Regulación síntesis de aminoácidos
Inhibición concertada (regulación alostérica):
Más de un modulador, por retroalimentación negativa
(generalmente los productos derivados del aa) con efectos
aditivos
Principal mecanismo:
Retroalimentación negativa (inhibición de la 1º reacción
por el producto final de la vía)
• Generalmente la 1º reacción es irreversible
• Catalizada por enzimas alostéricas
Moléculas derivadas de aminoácidos
Precursores de:
Porfirinas (glicina):
Precursores del HEMO (Hb / Mb /Citocromos /
Enzimas)
Creatinina (lisina y arginina):
Precursor de fosfocreatina, fosforilación a nivel de
sustrato de ADP en músculo
HEMO; HIERRO
Los citocromos ; son proteínas que desempeñan una función vital
en el transporte de energía química en todas las células vivas.
Moléculas derivadas de aminoácidos
Precursores de:
Glutatión (glicina, glutamato y cisteina):
Amortiguador redox, mantiene los grupos sulfidrilos
de las enzimas en estado reducido
Oxido nítrico, mensajero biológico ( Arginina):
Neurotransmisor, proceso de coagulación, control
de la hipertensión sanguínea
El termino redox representa procesos de reducción y oxidación que ocurren
simultaneamente en soluciones acuosas
Moléculas derivadas de aminoácidos
Precursores de:
Aminas biológicas / Neurotransmisores:
Tirosina:
Catecolaminas: Dopamina, norepinefrina y
epinefrina.
Parkinson: baja producción dopamina
Esquizofrenia: alta producción dopamina
Glutamato:
GABA (aminobutirato), neurotransmisor inhibitorio
Episodios epilépticos: baja producción
CATABOLISMO
Degradación
Esqueletos carbonados
(las partes no
nitrogenadas).
Eliminación del
grupo AMINO
Se elimina en la
síntesis de urea
Los esqueletos carbonados se degradan para formar siete
productos metabólicos:
Sintetizar
glucosa
Producir
energía
Acetil-CoA
Acetoacetil-CoA
Piruvato
Alfacetoglutarato
Succinil-CoA
Fumarato
Oxalacetato.
Sintetizar
ácidos
grasos
Aminoácidos
cuya
degradación
implica al
Piruvato





Alanina
Serina
Glicina
Cisteína
Treonina





Leucina
Lisina
Triptófano
Tirosina
Fenilalanina
Aminoácidos
que
forman acetilCoA
puede dividirse de
acuerdo a si el
Piruvato en es un
intermediario en la
formación de
acetilCoA
Aminoácidos
que
se convierten en
acetil-CoA
mediante rutas
que no implican
al piruvato
Aminoácidos que
forman
alfa- cetoglutarato
Aminoácidos que
forman succinilCoA








Arginina
Prolina
Histidina
Glutamato
glutamina
Metionina
Isoleucina
Valina
Aminoácidos que
forman
oxalacetato


Aspartato
Asparagina
Los aminoácidos que se degradan para formar acetil-CoA o
acetoacetil-CoA se denominan cetogénicos, debido a que
pueden convertirse en ácidos grasos o en cuerpos cetónicos.
Los esqueletos carbonados de los aminoácidos glucogénicos,
que se degradan a Piruvato o a un intermediario del acido
cítrico, pueden utilizarse a continuación en la gluconeogénesis.
Piruvato:
Eliminación del
grupo amino
Desaminación
Alanina, Serina,
Glicina, Cisteína,
Treonina.
2 reacciones
Transaminación
Transferencia del grupo amino
a un ceto-ácido
Desaminación
oxidativa
UREA
Ureasa bacteriana
Una fuente importante del amoniaco del hígado
(aproximadamente el 25%) se produce por la acción de
determinadas bacterias del intestino que contienen la enzima
ureasa.
La urea presente en la sangre circula a través de las
membranas celulares dentro de la luz intestinal.
Una vez hidrolizada la urea por la ureasa bacteriana para
formar amoniaco, esta última sustancia difunde de vuelta a la
sangre, que la transporta al hígado.
Ureasa bacteriana
Bacterias patógenas productoras de
Ureasa bacteriana
1. Helicobacter pylori.
2. Bacterias entéricas incluyendo Proteus, Klebsiella y
Morganella.
3. Nocardia, una bacteria filamentosa.
4. Ureaplasma urealyticum, relacionada con
Mycoplasma.
5. Cryptococcus, un hongo oportunista.
6. Coccidioides imitis, un hongo patogeno primario,
ascomiceto.
La
ureasa (EC 3.5.1.5) es una enzima que cataliza la hidrólisis de urea a
dióxido de carbono y amoníaco.
Ruta cíclica que se
denomina ciclo de la
urea.
Formación de
la urea
Descubierto por:
Hans Krebs y Kurt Henseleit
AMONIACO
UREA
ASPARTATO
CO2
El ciclo de la urea es un proceso metabólico en el cual se procesan
los derivados proteicos y se genera urea como producto final.
Amoniaco:NH4
NH4 y HCO3
Síntesis de urea
(hepatocitos)
Catalizador:
carbamoil fosfato
sintetasa I.
Reacción Irreversible
1.- activar el HCO3
(bicarbonato)
requiere dos
moléculas de ATP
2.- fosforilar el
carbamato
formación de
carbamoil
fosfato
carbamoil fosfato
Catalizador:
ornitina
transcarbamoilasa
citrulina.
+
Orinitina
arginosuccinato
Catalizador: citoplasma
arginosuccinato
+
sintasa
aspartato
Reacción
reversible
Arginosuccinato
liasa
Fumarato + Arginina
Arginosuccinato
Finalmente se
elimina en la
orina por el riñón
Se difunde fuera
de los hepatocitos
al torrente
sanguíneo
precursor
inmediato de
la urea
arginasa
cataliza la
hidrólisis de
la arginina
urea + ornitina
Regulación del ciclo de urea
El ciclo de la urea funciona solo para eliminar el exceso de
nitrógeno.
En las dietas de alto contenido proteico los esqueletos de
carbono de los aminoácidos son oxidados para energía o
almacenados como grasa y glicógeno, pero el nitrógeno
amino debe ser excretado.
Regulación del ciclo de urea
Cuando las proteínas dietéticas aumentan
significativamente, las concentraciones de las enzimas se
elevan.
De regreso a una dieta balanceada, los niveles de las
enzimas decrecen.
Bajo condiciones de inanición, los niveles de las enzimas
se elevan mientras las proteínas son degradas y los
esqueletos de carbono de los aminoácidos son usados
para proporcionar energía, incrementando así la cantidad
de nitrógeno que debe ser excretado.
Regulación del ciclo de urea
La regulación a corto plazo: Carbamoil fosfato sintetasa
(CPS-I, relativamente inactiva)
Activadores alostéricos:
• N-acetilglutamato.
• arginina, la cual es un efector alostérico positivo de Nacetilglutamato sintasa.