Metabolismo de aminoácidos

Metabolismo de aminoácidos

Marijose Artolozaga Sustacha, MSc

 Energía metabólica generada en los tejidos:

 90% proviene de la oxidación de carbohidratos y triglicéridos

 Sólo 10% de la oxidación de las proteínas

 1-2% de las proteínas del cuerpo sufren recambio = degradación normal a sus aá

 75-80% de esos aá se utilizan para síntesis de

 proteínas nuevas

 otros compuestos nitrogenados

 Sólo 20-25% de los aá se degradan:

 Energía

 CO₂

 Urea

 Intermediarios>>Glucosa y/o cuerpos cetónicos

 Los aá no se almacenan en ninguna proteína con función especial de reserva:

 Aminoácidos se deben conseguir por

 La digestión de proteínas de la dieta

 La degradación normal de proteínas del organismo

 La síntesis de novo

 Los aá que rebasen las necesidades son degradados rápidamente

Equilibrio de nitrógeno

 Nitrógeno del organismo < aá < proteínas

 Diariamente:

Equilibrio:

Síntesis-Degradación

Anabolismo-Catabolismo

Proteínas

endógenas aminoácidos Urea

(orina) Proteínas

de la dieta

Excreción Degradación

Síntesis

300g/día

100g/día 100g/día

Digestión

300g de proteínas se “recambian”

+ 100g de proteína de la dieta

100g se elimina en la orina: urea

Equilibrio de nitrógeno

 Equilibrio = balance nitrogenado, normal

 Desequilibrios:

 Equilibrio negativo: se excreta más de lo que se ingiere

 Ej. Falta de aá esenciales

No se puede sintetizar proteína normales >> se degradan >>

aumenta excreción

 Equilibrio positivo: se excreta menos de los que se ingiere

 Ej. Embarazadas y niños

Anabolismo y catabolismo de aá y proteínas

 Anabolismo:

Si la producción de aá por la degradación de proteínas endógenas o de la dieta es insuficiente:

 Síntesis de aá

 Síntesis de proteínas

 Síntesis de otros compuestos nitrogenados

 Catabolismo

 Degradación de proteínas >> aá

 Degradación de aá:

 Nitrógeno se convierte en urea > excreción

 Degradación del esqueleto de Carbono de los aá

Temas: metabolismo de aá

1.Degradación de aá y proteínas:

 Degradación de proteínas

 Síntesis de urea > excreción

 Degradación del esqueleto de Carbono de los aá

2. Síntesis de aá

3. Síntesis de productos especializados a partir de aá

Degradación de aminoácidos

y proteínas

1. Degradación de aminoácidos

 aá 75% se vuelven a utilizar:

• proteínas

• compuestos nitrogenados Exceso:

• N urea

• C intermediarios anfibólicos

• Digestión proteínas dieta

• Degradación proteínas endógenas

1. Degradación de proteínas endógenas

 Vida media de una proteína: t_1/2

= tiempo requerido para disminuir la

concentración a la mitad del valor inicial

 Proteínas hepáticas: 30’ a 150h

 Hemoglobina: 120 días !

 Colágeno es estable: meses o años

 Proteínas con anomalías: vida muy corta

 Prot. reguladoras clave: 30’ a 2h

 En enfermedad o ayuno se degrada la proteína del músculo para suplir al cuerpo de aá esenciales y energía

1. Degradación de proteínas endógenas

Señales químicas para degradación de proteínas:

 aá en extremo terminal:

 Ser: vida larga

 Asp, Arg: vida corta

 Abundancia de ciertos aá:

 Secuencia PEST: Pro, Glu, Ser, Thr: vida corta

 Las proteínas con anormalidades se ubiquitinan>

degradación rápida

1. Degradación de proteínas endógenas

 En lisosomas> proteasas lisosomales = catepsinas

 Prot extracelulares, ej plasmáticas

 Prot de membrana

 Prot intracelulares de vida larga

 En el citosol> endoproteasas y exoproteasas; Vía proteolítica de la ubitiquitina-proteosoma (ATP)

 Proteínas intracelulares de vida corta

 Proteínas anormales

1. Degradación de proteínas endógenas

Proteasas lisosomales

 Lisosomas contienen alta concentración de proteasas

 Degradan primariamente:

 Proteínas plasmáticas que entran en la célula por endocitosis

 Proteínas de la superficie de la membrana que se utilizan en la endocitosis mediada por receptores

 Algunas hormonas y señales se degradan después de haber producido la respuesta celular

 Algunos receptores se degradan y otros se reciclan Lisosomas

1. Degradación de proteínas endógenas

Vía proteolítica de la ubitiquitina-proteasoma

 Ubiquitina= proteína globular pequeña

 Proteínas (lys) se unen a la ubiquitina (gly)=

“ubiquitinación” es selectiva *

 Proteína-Cadena de poliubiquitina

 Proteasoma= completo proteolítico en forma de tonel *

 Proteasoma reconoce las proteínas marcadas y las parte en fragmentos: *

 Actividad enzimática: desnaturalizante + endopeptidasa

 Exopeptidasas citosólicas >> aá

* Gasto de ATP en 3 de los pasos

En citosol

1. Degradación de proteínas endógenas

Vía proteolítica de la ubitiquitina-proteasoma

Proteasoma Conjugación de la Ubiquitina

Ubiquitina

Proteína

Complejo 19 S

Proteasoma 20 S

Degradación de proteínas

Amino- ácidos

Péptidos

Presentación de Antígenos

1. Degradación de aminoácidos

Ocurre en 2 etapas generales:

 N: Desaminación: eliminación del N del amino a

 Síntesis de urea

 C: Degradación de los esqueletos carbonados:

 intermediarios anfibólicos

 Energía, CO₂…

 Utilización para síntesis

1. Síntesis de urea

Para eliminación del N del amino a

 4 etapas:

1. Transaminación

2. Desaminación oxidativa de Glu 3. Transporte del NH₃ al hígado 4. Reacciones del ciclo de la urea

1.

1. Transaminación

2. Desaminación oxidativa

1

4

3 2

3

4. Ciclo de la urea 3. Transporte

al hígado

4. Ciclo de

la urea 3. Transporte

al hígado

1. Síntesis de urea

Para eliminación del N del amino a

 4 etapas:

1. Transaminación

2. Desaminación oxidativa de Glu 3. Transporte del NH₃ al hígado 4. Reacciones del ciclo de la urea

1.

1.

Transaminación

 Casi todos los aminoácidos

 Mismas enzimas transaminasas participan en síntesis y degradación< muy reversibles

 Coenzima PLP= Piridoxal Fosfato, porta el -NH₃⁺

 Un aminoácido transfiere su amino-a al a- cetoglutarato  Glutamato

 Los -NH₃⁺ quedan “acumulados” en el Glutamato

Desaminación Oxidativa

a-cetoglutarato Glu

aá

ceto-á

Transaminaciónsíntesis de aá

1.

1.

Transaminación

 Aminotransferasas

1.

1.

Transaminación

 Coenzima de las transaminasas:

 Piridoxal-P

 Piridoxamina-P

 Alanina Aminotransferasa, ALT

1.

1.

Transaminación

 Coenzima:

 Piridoxal-P (PLP)

 Piridoxamina-P

 =Vitamina B6

1.

1.

Transaminación

 Transaminasas en el citosol de casi todas las células del cuerpo

 En especial en hígado, riñón, intestino y músculo

 Transaminasas en plasma:

 Aspartato Aminotransferasa, AST

 Alanina Aminotransferasa, ALT

Se elevan en enfermedades

del hígado.

También trastornos musculares e infarto

 Antes se llamaban:

 ALT: Transaminasa Glutámico-pirúvica, GPT

 AST: Transaminasa Glutámico –oxalacética, GOT

 La AST es una excepción: se utiliza más en la dirección de formar Asp  ciclo de la urea

1. Síntesis de urea

Para eliminación del N del amino a

 4 etapas:

1. Transaminación

2. Desaminación oxidativa del Glu 3. Transporte del NH₃ al hígado

4. Reacciones del ciclo de la urea

1.

2.

Desaminación oxidativa del Glu

 Enzima GluDH= Glutamato Deshidrogenasa

 Principalmente en hígado y riñón

 En la mitocondria

1.

2.

Desaminación oxidativa del Glu

 Enzima GluDH= Glutamato Deshidrogenasa

Reversible:

 en la degradación: NAD⁺  NADH

 en la biosíntesis: NADPH

1.

2.

Desaminación oxidativa del Glu

 Enzima GluDH= Glutamato Deshidrogenasa Productos:

 a-cetoglutarato  Ciclo de Krebs  Energía

 NH₃ ¡tóxico!

 Inhibidores alostéricos: ATP, GTP, NADH

 Activadores alostéricos: ADP, GDP

NH

es muy tóxico:

en el sistema nervioso central se une al a- cetoglutarato y forma Glutamato >>>

    concentración de a-cetoglutarato

    función del Ciclo de Krebs

>>> retardo mental, etc

>>> encefalopatía

>>> coma

Llevarlo al hígado para eliminarlo

!

1. Síntesis de urea

Para eliminación del N del amino a

 4 etapas:

1. Transaminación

2. Desaminación oxidativa de Glu

3. Transporte del NH₃ al hígado

4. Reacciones del ciclo de la urea

1.

3. Transporte del NH

al hígado

 Hígado elimina rápidamente el amoniaco NH₃ de la circulación sanguínea (10-20ml/dl en sangre)

 El NH₃ producido en otros tejidos se

transporta en forma de Glutamina (Gln)

 El NH₃ producido en los músculos también en forma de Alanina (Ala)

 También hay NH₃ producido por bacterias intestinales

1.

3. Transporte del NH

al hígado

 Como Glutamina:

 Glutamina Sintetasa en tejidos

 NH₃ se une al Glu

 Gasto de ATP

 Gln se transporta al hígado

 Glutaminasa en hígado (mitocondria)

 Libera el NH₃



 Ciclo de la urea

Sistema nervioso:

Principal mecanismo para remoción de amoniaco del cerebro

1.

3. Transporte del NH

al hígado

 Como Alanina:

 Piruvato producido en la glicólisis en músculo + Glu

 Transaminasa en músculo

 Alanina + a-cetoglutarato

 Transaminasa en hígado

 Piruvato + Glu

 Gluconeogénesis

 Glucosa  sangre  músculo

Ciclo de la Alanina- Glucosa

1. Síntesis de urea

Para eliminación del N del amino a

 4 etapas:

1. Transaminación

2. Desaminación oxidativa de Glu 3. Transporte del NH₃ al hígado

4. Reacciones del ciclo de la urea

1.

4. Ciclo de la urea

 1 CO₂

 1 NH₄⁺ ó NH₃

 1 Asp-NH₃⁺

 3 ATP

 aá especiales participan en el ciclo, pero no se consumen:

 ornitina

 citrulina

 argininosuccinato

 arginina

1

En el hígado:

• reacciones 1-2

en matriz mitocondrial

• reacciones 3-5 en citosol

1.

4. Ciclo de la urea

1

2

3

4 5

Matriz mitocondrial

Enzimas:

1. Carbamoil-P-Sintasa I

2. Ornitina Transcarbamoilasa 3. Argininosuccinato Sintasa 4. Argininosuccinasa

5. Arginasa

CO₂

NH₃

Citosol

NH₃

2

3a

4

5

3b

CO₂ NH₃

1

Glu NH₃

Ciclo de la urea

Glu

1.

Regulación

 GlutamatoDH

Es alostérica:

 Activadores: ADP

 Inhibidores: GTP, ATP, NADH

 Arginasa:

 Inhibidores competitivos: Lisina, ornitina (=producto)

 Carbamoil-P Sintasa I:

 Activador alostérico: N-acetil-Glu

Acetil CoA + Glu

Arg Activada por dieta alta en proteínas



1. Trastornos metabólicos de la síntesis de urea

 Son enfermedades metabólicas

 Algunas se detectan en la prueba de tamizaje

 Cualquier defecto en enzimas:

 Intoxicación con amoniaco >>

 vómito, aversión por proteínas, retraso mental severo

 Se debe consumir proteínas con frecuencia pero en cantidades muy pequeñas

1. Otros trastornos relacionados

 Patologías que reducen la función hepática

 Cirrosis o hepatitis



 Falla en el ciclo de la urea >> NH₃

 Encefalopatía hepática

 Coma hepático