Esquema general del metabolismo de aminoácidos Proteínas de la dieta Aminoácidos en la sangre Aminoácidos Proteínas Derivados no proteicos Carbono Nitrógeno CO2 + H2O Energía Urea y otros Orina Triacilglicéridos
Glucógeno Coenzimas vedette:Coenzimas vedette:
Piridoxal
transaminasa o
transaminasa o
aminotransferasa
aminotransferasa
amino
aminoáácidocido
α
α--cetocetoáácidocido
PLP PLP NH3+ O O -O O NH3+ O O N H2 O O O -O O O Repaso Repaso
Las enzimas glutamato deshidrogenasa, glutamina
Las enzimas glutamato deshidrogenasa, glutamina sintetasasintetasa y las y las aminotransferasas
aminotransferasas (transaminasas) tienen un rol muy importante en el (transaminasas) tienen un rol muy importante en el metabolismo de amino
metabolismo de aminoáácidos. cidos.
El primer paso en el catabolismo de los aminoácidos suele ser la remoción de los grupos amino.
TRANSAMINACIÓN
Los grupos amino se transfieren de un aminoácido a un
alfa-cetoácido con las enzimas transaminasas o aminotransferasas. Suele participar el par glutamato-α-cetoglutarato.
Existen transaminasas para casi todos los
aminoácidos.
Tienen piridoxal
fosfato como grupo prostético.
El glutamato recluta grupos amino. En el hígado se libera amonio gracias a la glutamato
deshidrogenasa. Éste va al ciclo de la urea.
Glutamina sintetasa
glutamato + NH4+ + ATP → glutamina + ADP + P
i + 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 ríñón tienen glutaminasa, enzima mitocondrial
que libera el amonio.
glutamina + H2O → glutamato + NH
Destinos del amonio proveniente de la glutamina
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
Ciclo de la urea
80% del nitrógeno que se excreta, lo hace enforma 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
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
carbohidratos 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.
Catabolismo de prolina
Catabolismo de prolina
La
La prolinaprolina tambitambiéén se n se convierte en
convierte en alfaalfa- -cetoglutarato
cetoglutarato..
Participa el glutamato
Participa el glutamato
gama
gama--semialdehsemialdehíído do como intermediario.
Catabolismo de arginina
La arginina
rinde
... y la histidina también rinde alfa-cetoglutarato...
...en una v
...en una víía en la cual a en la cual participa el folato...
Catabolismo de
asparagina y aspartato
De la asparagina y el
aspartato se obtiene
Catabolismo de la alanina
La alanina se convierte en piruvato
Participa en el ciclo de la glucosa
Catabolismo de serina
La serina puede convertirse en piruvato con la
La serina también puede convertirse en glicina. La enzima utiliza PLP y tetrahidrofolato,
Ácido fólico
Los derivados del folato transportan unidades monocarbonadas en diferentes estados de
oxidación intermedios unidos a N-5 (formil,
La glicina se convierte en serina o en CO2 y NH4+. El complejo de clivaje de glicina utiliza tetrahidrofolato y PLP.
PLP
PLP
PLP
La
La glicinaglicina puede convertirse tambipuede convertirse tambiéén en n en glioxilato
glioxilato por por transaminacitransaminacióónn o con una Do con una D- -amino
aminoáácido cido oxidasaoxidasa. .
El
El glioxilato glioxilato puede oxidarse para dar puede oxidarse para dar oxalato.oxalato. É
Éste puede formar sales de calcio insolubles en ste puede formar sales de calcio insolubles en los c
los cáálculos renales. lculos renales.
NH3+ C H2 O O O O O H O O O O
La metionina forma cisteina y α-cetobutirato
Importante nudo metabólico (folato, B12, PLP, SAM, homocisteína)
+
El catabolismo de metionina comienza por la síntesis de
S-adenosilmetionina
El sulfonio activado de la S-adenosilmetionina es un excelente dador de metilos a oxígenos o nitrógenos de diferentes moléculas.
Al transferir el metilo via metiltransferasas, SAM forma homocisteína. Más de 35 reacciones requieren SAM en humanos. Por ejemplo:
Precursor Producto metilado
Guanidinoacetato Creatina
Nucleótidos (ADN y ARN) Nucleótidos metilados
Norepinefrina Epinefrina
Fosfatidiletanolamina Fosfatidilcolina
Acetilserotonina Melatonina
+
Poliaminas
al inicio de la
Catabolismo de cisteína
La cisteína es oxidada a expensas de O2
El sulfato puede excretarse en la orina o utilizarse en la formación de 3’-fosfoadenosina-5’-fosfosulfato (PAPS), que se utiliza para la transferencia de sulfato a
Un importante destino de la cisteína es la
taurina (+H
3NCH2CH2SO3-), que forma parte del
Otro importante destino de la
Otro importante destino de la cistecisteíína na es el es el glutati
S
FUNCIONES DEL GLUTATIÓN
concentración intracelular: 5-10 mM
mantiene los tioles o sulfhidrilos proteicos reducidos sustrato de la glutarredoxina en la síntesis de
desoxirribonuclétodos
detoxificador de peróxidos y otras especies reactivas
del oxígeno y del nitrógeno
2 GSH + H2O2 GSSG + H2O
glutatión peroxidasa, selenoenzima
GSSG + NADPH NADP+ + 2 GSH
glutatión reductasa
se conjuga con diferentes moléculas (xenobióticos)
La
La tetrahidrobiopterina tetrahidrobiopterina no proviene de una vitamina, no proviene de una vitamina, puede sintetizarse a partir de GTP.
puede sintetizarse a partir de GTP.
El proceso comienza con la fenilalanina hidroxilasa
Las deficiencias genéticas en la fenilalanina hidroxilasa llevan a la fenilcetonuria
Retardo mental.
Herencia autosómica recesiva, 1 en 15000 nacimientos.
La acumulación de fenilalanina depleta de α-cetoglutarato por
transaminación. Esto compromete el ciclo de Krebs y el metabolismo aeróbico del cerebro.
Se encuentra fenilpiruvato, fenilacetato y fenillactato en la
orina.
Se debe suplementar la dieta con tirosina y restringir la
fenilalanina.
Debido a los fenilcetonúricos, las bebidas con
Las deficiencias en la homogentisato dioxigenasa causan la alcap
Las deficiencias en la homogentisato dioxigenasa causan la alcaptonuria, en tonuria, en que la orina se vuelve negra por la oxidaci
que la orina se vuelve negra por la oxidacióón del metabolito a un producto n del metabolito a un producto similar a la melanina.
La alcaptonuria por deficiencia de
homogentisato dioxigenasa
homogentisato dioxigenasa ilustra el concepto de:
Errores innatos del metabolismo
Archibald Garrod
Desórdenes hereditarios causados por defectos en una enzima específica que resultan en
Archibald Garrod (1857-1936) Fue el primero en conectar una
enfermedad con las leyes de Mendel y con una alteración metabólica.
Propuso el concepto de "errores innatos del metabolismo".
Sus observaciones se refirieron inicialmente a la enfermedad
alcaptonuria.
Hoy en día, se conocen centenas de desórdenes de este tipo.
Errores innatos del metabolismo
El propionil-CoA proviene de la degradación de la metionina, isoleucina, valina, treonina, ácidos
grasos de cadena impar y cadena lateral del
colesterol.
Es convertido en succinil-CoA por la propionil-CoA carboxilasa (biotina), la
Metilmalonil-CoA mutasa
La acidemia metilmalónica por deficiencia de metilmalonil-CoA mutasa es otro error innato del
B12
CULPABLE O INOCENTE?
En 1989, en Missouri, EEUU, Patricia Stallings le da la mamadera a su bebé Ryan. Como el bebé se enferma, vomita y está letárgico, lo lleva al hospital. Al bebé le hacen análisis y detectan etilenglicol en su sangre, un componente de los anticongelantes. Como el médico sospecha que Patricia quiso envenar al bebé, los separan y ponen al bebé a cargo de otra familia.
Tres meses más tarde, Patrica visita a su bebé y le da una mamadera. Días más tarde, el bebé se muere y Patricia es arrestada y encontrada culpable. Argumentan haber encontrado trazas de etilenglicol en la mamadera.
Sin embargo, en el momento de ser arrestada, Patricia estaba embarazada de otro bebé. Luego de nacer, al bebé le encuentran la enfermedad acidemia
metilmalónica.
Los bioquímicos de la Universidad de St. Louis se interesan por el caso y analizan la sangre de Ryan. Encuentran altas concentraciones de ácido
metilmalónico, un producto del catabolismo de isoleucina y valina, así como altas concentraciones de cuerpos cetónicos. No encontraron etilenglicol. Reanalizando los datos iniciales, ven que los laboratorios habían atribuido etilenglicol a componentes desconocidos.
Los aminoácidos de cadena ramificada (valina, isoleucina y leucina) son degradados
principalmente en el músculo, en la mitocondria. Su oxidación permite obtener mucha energía.
Participan una transaminasa y un complejo α
La valina y la isoleucina forman propionil-CoA, y éste succinil-CoA.
La leucina forma β-hidroxi-β -metilglutaril-CoA (HMG-metilglutaril-CoA). Éste es un intermediario de la síntesis de esteroides en el citosol,
pero la degradación de aminoácidos ocurre en la mitocondria y las reservas no se
La leucina
es
El primer paso en la degradación del triptofano es catalizado por una enzima hepática, la triptofano dioxigenasa.
Los dos átomos de oxígeno (O2) se incorporan al
sustrato.
Concentración plasmática de aminoácidos determinada en una persona sana, en reposo y durante ejercicio
físico intenso A m in oá cid o R ep oso E jercicio
Moléculas derivadas de aminoácidos
Dopamina, norepinefrina y epinefrina Etanolamina, colina, acetilcolina y betaína Melanina Creatina Glutatión Óxido nítrico Poliaminas SelenocisteSelenocisteíínana EsfingosinaEsfingosina SerotoninaSerotonina MelatoninaMelatonina HistaminaHistamina Hormonas tiroideas S-adenosilmetionina Carnitina Porfirinas γ-aminobutirato (GABA) Coenzima A NAD (en parte) TaurinaVarias aminas de importancia biológica se producen a partir de aminoácidos por
Catecolaminas
Derivan de la tirosina
Su nombre promueve del catecol
O
H
Dopamina
Síntesis
Primero se hidroxila la tirosina a dopa con una enzima similar a la fenilalanina
hidroxilasa que utiliza tetrahidrobiopterina. Luego se
Parkinson
degeneración de sustancia nigra y locus
coeruleus del cerebro
temblores
inducida por consumo de la droga MPTP
(metilfeniltetrahidropiridina)
disminución de la dopamina secretada
mejoría con la administración de análogos de
Ante una situación de estrés, una neurona
acetilcolinérgica promueve la liberación de calcio intracelular a nivel de la médula adrenal y activa la liberación de los gránulos cromafines. La adrenalina se libera al torrente sanguíneo.
Las catecolaminas se unen a dos tipos de
receptores, los receptores α- y β-adrenérgicos. Los receptores adrenérgicos son clásicos
Hígado (β2): ↑ Glucogenolisis, ↓ glucogenogénesis ↑ Gluconeogénesis Músculo (β2): ↑ Glucogenólisis, ↓ glucogenogénesis ↑ Glucolisis Tejido Adiposo (β1): ↑ Lipólisis
EFECTOS METABÓLICOS DE LA ADRENALINA
Músculo liso vascular
Vasos de músculo esquelético (β2): Relajación
Vasos de piel, ap. digestivo (α1y α2): Contracción
Músculo liso bronquial (β2): Relajación
Miocardio (β1)
↑ Frecuencia card
↑ Fuerza contractil
En respuesta al estrés, la corteza suprarrenal secreta glucocorticoides como el cortisol, una hormona esteroidea que induce la enzima
Adrenalina
Noradrenalina Anfetamina
Meta anfetamina
Encuentre usted las diferencias...
Paréntesis: ¡Es natural!
¿Es seguro consumir suplementos dietarios derivados de plantas? ¿Té de yuyos? ¿Té de hongos?
“…pero si es natural…”
Muchas plantas tienen componentes bioactivos. La toxicidad depende de la dosis.
¡Cuidado! La cantidad y calidad de los componentes bioactivos de los suplementos derivados de plantas no
El caso de la Ephedra
La Ephedra es una planta históricamente utilizada en la medicina tradicional china para el tratamiento del asma y las alergias.
Los suplementos dietarios derivados de la Ephedra se comenzaron a utilizar ampliamente en todo el mundo para mejorar los tratamientos de
adelgazamiento y el rendimiento deportivo.
La Ephedra tiene el alcaloide efedrina, un estimulante que actúa a nivel de los receptores adrenérgicos.
Causa una serie de efectos negativos, desde insomnio y palpitaciones a ataques cardíacos y cerebrales.
N H OH N H OH O H OH efedrina epinefrina o adrenalina En el 2004, la Administración de Drogas y
Alimentos (FDA) de los Estados Unidos prohibió la venta de suplementos dietéticos derivados de
Ephedra.
Histamina
Síntesis:terminales nerviosas
A nivel gástrico Estimula la secreción de HCl SNC Neurotransmisor Sitio de Inflamación Vasodilatación
EFECTOS FISIOLÓGICOS DE LA HISTAMINA
se libera en grandes
cimetidina: antagonista de receptores gástricos H2
Serotonina
(5-hidroxitriptamina)
Se sintetiza a partir de triptofano en el sistema
nervioso central y también en varios otros tejidos
La serotonina interacciona con receptores específicos. La mayoría de los receptores
A nivel del sistema nervioso central, las neuronas
serotoninérgicas recapturan la serotonina liberada en las
sinapsis a través de un sistema de recaptación (uptake) activo. La función del antidepresivo
Prozac es inhibir el proceso de recaptación, lo cual prolonga la vida media de la serotonina
espacio intersináptico.
"lava tu tristeza"
Ácido
γ
-aminobutírico (GABA)
Síntesis
Sistema nervioso central A partir de glutamato
(glutamato decarboxilasa)
Función
Neurotransmisor inhibitorio
El receptor es un canal aniónico
Glutamato
GABA
Óxido nítrico (
.NO)
Se sintetiza a partir de la arginina con la enzima
Se sintetiza a partir de la arginina con la enzima óóxido xido n
níítrico sintasatrico sintasa
Premio Nobel 1998 a Furchgott, Murad e Ignarro
Premio Nobel 1998 a Furchgott, Murad e Ignarro
Ignarro visit
Ignarro visitóó dos veces Uruguaydos veces Uruguay Mensajero celular
Mensajero celular
Factor de relajaci
Factor de relajacióón vascular derivado del endotelion vascular derivado del endotelio Nitritos (nitroglicerina) y sildenafil (viagra)
Nitritos (nitroglicerina) y sildenafil (viagra)
Inmunomodulador y neurotrasmisor
Creatina
Amortiguador de energía en el músculo esquelético. En una carrera de 100 m, en los primeros 4 segundos se utiliza la fosfocreatina para regenerar el ATP.
fosfocreatina + ADP + H+ creatina + ATP
Deriva de glicina, arginina y metionina (AdoMet).
Forma espontáneamente creatinina, la cual se excreta en la orina en cantidades constantes que dependen de la masa muscular corporal. La creatinina se utiliza para normalizar los valores de metabolitos en la orina, así
