Unidad 8:Metabolismo de Aminoácidos :Unidad 8:Metabolismo de Aminoácidos Dr. Jesús Rafael Cedeño M. Actualización: Enero 2008 Contenido Programático Desaminación de aminoácidos El Ciclo de la Urea Degradación de aminoácidos individuales Aminoácidos como precursores Biosíntesis de Aminoácidos


Introducción :Introducción Los aminoácidos no sólo son componentes de proteínas Metabolitos energéticos y precursores Excedente no se almacena Conversión a intermediarios Degradación abarca tres etapas Desaminación: grupo amino convertido en amonio Incorporación de amonio a la urea Conversión de esqueletos carbonados a intermediarios comunes


Desaminación de Aminoácidos :Desaminación de Aminoácidos Por lo general, la degradación de un aminoácido inicia con la pérdida del grupo amino Exceso de nitrógeno se excreta como urea Sintetizada a partir de amonio y aspartato (derivan del glutamato) Esqueleto carbonado degradado o convertido en glucosa La mayoría de los aminoácidos pierden grupo amino por transaminación Aminoácido + a-cetoglutarato ? a-cetoácido + glutamato Glutamato + oxaloacetato ? a-cetoglutarato + aspartato


Desaminación de Aminoácidos :Desaminación de Aminoácidos La transaminación no produce desaminación neta, sino redistribución Desaminación neta generalmente por desaminación oxidativa del glutamato por enzima glutamato deshidrogenasa Glutamato + NAD(P)+ + H2O ? a-cetoglutarato + NH4+ + NAD(P)H Existen otras formas de desaminación para aminoácidos específicos


Transaminación :Transaminación Ocurre por mecanismo enzimático multisustrato tipo “ping-pong” Requieren Fosfato de Piridoxal como cofactor, bajo la forma de fosfato de piridoxamina Presentan diferentes afinidades por sustrato inicial, pero sólo aceptan a–cetoglutarato u oxaloacetato como segundo sustrato Grupos amino convergen a sólo dos aminoácidos Interconvertidos por aspartato aminotransferasa


Esquema general de una transaminación :Esquema general de una transaminación


Mecanismo de la Transaminación :Mecanismo de la Transaminación


Transporte de Nitrógeno al Hígado :Transporte de Nitrógeno al Hígado Hígado es principal sitio productor de urea Existe un grupo importante de aminotransferasas musculares que aceptan piruvato, produciendo alanina


Glutamato Deshidrogenasa y Glutaminasa :Glutamato Deshidrogenasa y Glutaminasa El hígado también recibe nitrógeno bajo forma de glutamina


Resumen: Catabolismo del amino :Resumen: Catabolismo del amino


Otras formas de desaminación :Otras formas de desaminación Enzimas inespecíficas de oxidación de aminoácidos usando FAD D-aminoácido oxidasa L-aminoácido oxidasa Importante para pocos aminoácidos (serina e histidina) Aminoácido + FAD + H2O ? a-cetoácido + NH3 + FADH2 FADH2 + O2 ? FAD + H2O2


El Ciclo de la Urea :El Ciclo de la Urea Los organismos vivos excretan nitrógeno de una de tres maneras, y se clasifican según ello Amonio (amoniotélicos): especies acuáticas Urea (ureotélicos): mayoría de animales Ácido Úrico (uricotélicos): aves y reptiles terrestres Urea sintetizada en el hígado por las reacciones del Ciclo de la Urea Enunciado por Hans Krebs y Kurt Henseleit en 1932 Aspartato + Amonio + 3ATP ? Urea + Fumarato + 2ADP + 2Pi + AMP + PPi Cinco reacciones enzimáticas: dos mitocondriales y tres citosólicas


Excreción del Amonio: Inicio :Excreción del Amonio: Inicio


Formación de Carbamoil Fosfato :Formación de Carbamoil Fosfato Los eucariontes tienen dos isoenzimas Carbamoil fosfato sintetasa: Carbamoil fosfato sintetasa I Mitocondrial, usa NH3 como fuente de nitrógeno Ciclo de la Urea Carbamoil fosfato sintetasa II Citosólica, usa glutamina como fuente de nitrógeno Síntesis de nucleótidos de pirimidina Paso limitante de velocidad en el Ciclo de la Urea


Excreción del Amonio: Ciclo de la Urea :Excreción del Amonio: Ciclo de la Urea


Regulación del Ciclo de le Urea :Regulación del Ciclo de le Urea


La “Bicicleta” de Krebs :La “Bicicleta” de Krebs


Vías de degradación de aminoácidos :Vías de degradación de aminoácidos


Cofactores en el Catabolismo de Aminoácidos :Cofactores en el Catabolismo de Aminoácidos


Catabolismo vía Piruvato :Catabolismo vía Piruvato


Catabolismo vía Acetil CoA :Catabolismo vía Acetil CoA


Catabolismo detallado de la Fenilalanina :Catabolismo detallado de la Fenilalanina


Vía catabólica alterna de la Fenilalanina :Vía catabólica alterna de la Fenilalanina


Catabolismo vía a-cetoglutarato :Catabolismo vía a-cetoglutarato


Catabolismo vía succinil CoA :Catabolismo vía succinil CoA


Catabolismo de los Aminoácidos de Cadena Ramificada :Catabolismo de los Aminoácidos de Cadena Ramificada


Catabolismo vía oxaloacetato :Catabolismo vía oxaloacetato


Trastornos del Catabolismo de Aminoácidos :Trastornos del Catabolismo de Aminoácidos


El Ciclo del Nitrógeno :El Ciclo del Nitrógeno


Captación de Amonio :Captación de Amonio


Regulación de la Captación de Amonio: Modulación Alostérica :Regulación de la Captación de Amonio: Modulación Alostérica


Regulación de la Captación de Amonio: Modificación Covalente :Regulación de la Captación de Amonio: Modificación Covalente


Síntesis de Aminoácidos: Esquema General :Síntesis de Aminoácidos: Esquema General


Familias Biosintéticas de Aminoácidos :Familias Biosintéticas de Aminoácidos


Familia del a-Cetoglutarato :Familia del a-Cetoglutarato Glutamina Glutamina sintetasa Glutamato Transaminación No por inversión de reacción de glutamato deshidrogenasa Arginina Ornitina y Ciclo de la Urea Prolina En mamíferos a partir de ornitina


Síntesis de Arginina :Síntesis de Arginina


Síntesis de Prolina :Síntesis de Prolina


Familia del 3-fosfoglicerato: Serina y Glicina :Familia del 3-fosfoglicerato: Serina y Glicina


Familia del 3-fosfoglicerato: Cisteína :Familia del 3-fosfoglicerato: Cisteína


Familias de Oxaloacetato y Piruvato :Familias de Oxaloacetato y Piruvato


Familias de PEP+Eritrosa-4P y Ribosa-5P :Familias de PEP+Eritrosa-4P y Ribosa-5P


Aminoácidos como Precursores :Aminoácidos como Precursores Porfirinas Nucleótidos Creatina Glutatión Sustancias vegetales Lignina Indol-3-acetato Taninos y saborizantes Opioides Aminas Biológicas Histamina Dopamina 5-OH-Triptamina Óxido Nítrico Principal vasodilatador Melanina Niacina


Síntesis de Creatina :Síntesis de Creatina


Síntesis de Glutatión :Síntesis de Glutatión


Síntesis de Homocisteína a partir de Metionina :Síntesis de Homocisteína a partir de Metionina


Síntesis de Neurotransmisores :Síntesis de Neurotransmisores


Síntesis de Óxido Nítrico :Síntesis de Óxido Nítrico


Nitrógeno y Agricultura :Nitrógeno y Agricultura Rotación de Cultivos Primera práctica ahorradora de nitrógeno Uso de fertilizantes Guano hasta principios del s. XX Entre 1907 y 1909: Proceso de Haber Amoníaco a partir de N2 y H2 H2 de la producción de coque Gases a 550ºC y 2 atm en presencia de hierro Actualmente 700ºC y 1000 atm


Fertilizantes Comerciales vs. Fijación :Fertilizantes Comerciales vs. Fijación Creciente población aumenta demanda Para más rendimento, más fertilizante Aumentan costos de producción Solución: Fijación directa de nitrógeno Transgénicos aún no logrados Complicado: 18 genes en Klebsiella


Trastornos del Metabolismo de Aminoácidos: Enf. de Parkinson :Trastornos del Metabolismo de Aminoácidos: Enf. de Parkinson Poca síntesis de dopamina en SNC Dopamina tiene acción inhibitoria en núcleos basales Dopamina no atraviesa barrera HE Uso de L-DOPA Causa exacta: desconocida Evidencia de tóxicos 1970 jóvenes adictos a MPP Reacción colateral en la síntesis produce MPTP y luego MPP+


Preguntas para Analizar :Preguntas para Analizar En un estudio experimental hace algunos años, se dejó un grupo de gatos en ayunas por 18 horas, y luego se les suministró dieta deficiente en arginina. A las 2 horas, los niveles de amoníaco en sangre eran 8 veces mayor, y apareció sintomatología. En animales con dieta normal, o con dieta deficiente en arginina pero con suplemento de ornitina, no hubo alteraciones. ¿Por qué es importante el ayuno? ¿Por qué aumentaron los niveles de amoníaco? ¿Por qué la ornitina evita el cuadro sintomático?


Preguntas para Analizar :Preguntas para Analizar Hace algunos años se promovió, como método para perder peso, la “Dieta de Proteínas Líquidas” (sopa de gelatina hidrolizada, agua y vitaminas). Las personas con este régimen perdía entre 5 y 7 Kg en la primera semana. Muchos detractores argumentaron que la pérdida era principalmente debido a agua, por lo que se recuperaría con facilidad. ¿Cuál es la base bioquímica de esta posición? Muchas personas sometidas a esta dieta fallecieron. ¿Cuáles son los riesgos de la dieta?