BOLILLA 9: Metabolismo de Aminoácidos. Digestión y absorción de Proteínas. Catabolismo de aminoácidos. Transaminación. Desaminación oxidativa y no oxidativa. Descarboxilación. Transporte de amoníaco: síntesis de glutamina. Glutaminasa. Organismos ureotélicos, uricotélicos y amoniotélicos. Ciclo de la urea. Costo energético. Destino del esqueleto carbonado. Aminoácidos cetogénicos y glucogénicos. Compuestos nitrogenados de importancia biológica derivados de aminoácidos.
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Glutamato α-cetoglutarato
Glutamato deshidrogenasa
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Desaminación oxidativa del glutamatoDesaminación oxidativa del glutamato
(+) ADP y GDP
(-) ATP y GTP
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Desaminación oxidativa por Desaminación oxidativa por aminoácido oxidasasaminoácido oxidasas peroxisomales peroxisomales
D-aminoácido + H2O + E-FAD
E-FADH2 + O2
D-aminoácido oxidasa
D-aminoácido oxidasaE-FAD + H2O2
-cetoácido + NH4+
+ E-FADH2
L-aminoácido oxidasa
L-aminoácido oxidasaE-FMNH2 + O2 E-FMN + H2O2
L-aminoácido + H2O + E-FMN -cetoácido + NH4+
+ E-FMNH2
2 H2O2 2 H2O + O2
Catalasa
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Desaminación Desaminación nono oxidativa oxidativa
COO-
CH3N+ H
CH2OH
Serina
COO-
C
CH3
O
Piruvato
+ NH4+
PLP
Serina deshidratasa
H2O H2O
COO-
CH3N+ H
C OHH
CH3
Treonina
PLP
Treonina deshidratasa
H2O H2O
COO-
C
CH2
CH3
O
α-cetobutirato
+ NH4+
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Toxicidad del amonToxicidad del amonííacoaco
Glutamato α-cetoglutarato
Glutamato deshidrogenasa
α-cetoglutarato Ciclo de Krebs ATP
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
¿¿CCóómo el hace el organismo para evitar la mo el hace el organismo para evitar la hiperamonemia y transportar el amonhiperamonemia y transportar el amonííaco hasta los aco hasta los
sitios de eliminacisitios de eliminacióón?n?
Mayoría de los tejidos Hígado Músculo
Glutamina sintetasa
Glutamina
GlutamatoGlutamato
Glutamina
UREA
Glutaminasa Glutamato deshidrogenasa
(GDH)
GDH
GPT GPT
Aminoácidos
Piruvato Piruvato
Glucosa Glucosa
CICLO GLUCOSA-ALANINA
Alanina Alanina
Gluconeogenesis
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
GlutaminasaGlutaminasa
Extraído de Lehninger, 2008.
L-Glutamina
L-Glutamato
Glutaminasa(mitocondrias de hígado y riñón)
Molécula pequeña Sin cargaAtóxicaDifusibleSolubleElimina NH3 y CO2
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Formas de excreción del nitrógeno en Formas de excreción del nitrógeno en las diferentes especies animaleslas diferentes especies animales
Ion Amonio
UreaAcido Urico
Animales amonotélicos: mayoría de vertebrados
acuáticos.Animales ureotélicos: muchos vertebrados
terrestres y tiburones.Animales uricotélicos:
pájaros y reptiles.
Mg2+
Mg2+
Mit
oco
nd
ria
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Ciclo de la UreaCiclo de la Urea(+) N-acetilglutamato
Citosol
REGULACION DEL CICLO DE LA UREA
Regulación a corto plazo
Regulación a largo plazo
Carbamil fosfato sintetasa I
(+) N-Acetil glutamato
Biosíntesis de las enzimas del ciclo
(+) Aumento proteínas de la dieta
(+) Aumento degradación proteínas endógenas (Inanición )
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
GASTO ENERGETICO DEL CICLO DE LA UREA
• Formación de Carbamilfosfato: 2 ATP
• Ingreso de Aspartato: 1 ATP AMP + PPi 2 Pi
EN TOTAL: 4 uniones ricas en energía ó 3 ATP
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Interconexión del Ciclo de la Urea Interconexión del Ciclo de la Urea con el Ciclo de Krebscon el Ciclo de Krebs
MDHMDH
MDHMDH
FumarasaFumarasa
GOTGOT
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Catabolismo de aminoácidosCatabolismo de aminoácidos
Proteínas intracelulares
Proteínas dietarias Aminoácidos
Esqueleto carbonadoNH4+
Biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y aminas biológicas
Carbamil fosfato α-cetoacidos
CICLO DE LA UREA
CICLO DE KREBS
Interconexión Aspartato-arginino
succinato
CO2 + H2O + ATP
OxalacetatoUREA
(producto de excreción del nitrógeno)
Glucosa(gluconeogénesis)C
atab
oli
smo
del
nit
róg
eno
d
e am
ino
ácid
os
DESTINO DEL ESQUELETO CARBONADO DE LOS AAs.DESTINO DEL ESQUELETO CARBONADO DE LOS AAs.
Según el destino que siga el esqueleto carbonado, luego de la separación del grupo amino, los aminoácidos se clasifican en:
• CetogénicosCetogénicos: son precursores de cuerpos cetónicos a través de la formación de acetoacetato y acetil-CoA.
• GlucogénicosGlucogénicos: son precursores de intermediarios de la gluconeogénesis aportando piruvato, oxalacetato, fumarato, succinilCoA o cetoglutarato.
• Glucogénicos y cetogénicosGlucogénicos y cetogénicos: parte de su molécula es cetogénica y parte es glucogénica.
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Cuerpos Cuerpos cetónicoscetónicos
GlucosaGlucosa
Ciclo de Ciclo de KrebsKrebs
Treonina
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Cuerpos Cuerpos cetónicoscetónicos
GlucosaGlucosa
Ciclo de Ciclo de KrebsKrebs
Treonina
TreoninaTreoninaAldolasaAldolasa
Ser-HO-metilSer-HO-metiltransferasatransferasa
Serina Serina deshidratasadeshidratasa
PDHPDH
GPTGPT
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
AcetatoALDHALDH
FAD+FADH2
Acetil-CoA
AcetatoAcetatotioquinasatioquinasa
CoA-SH + ATP
ADP
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Cuerpos Cuerpos cetónicoscetónicos
GlucosaGlucosa
Ciclo de Ciclo de KrebsKrebs
Treonina
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Cuerpos Cuerpos cetónicoscetónicos
GlucosaGlucosa
Ciclo de Ciclo de KrebsKrebs
Treonina
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
AsparaginasaAsparaginasa
Aspartato Aspartato aminotransferasa aminotransferasa
o GOTo GOT
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Cuerpos Cuerpos cetónicoscetónicos
GlucosaGlucosa
Ciclo de Ciclo de KrebsKrebs
Treonina
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Cuerpos Cuerpos cetónicoscetónicos
GlucosaGlucosa
Ciclo de Ciclo de KrebsKrebs
Treonina
4 etapas
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FenilalaninaFenilalaninahidroxilasahidroxilasa
H4BO2
TransaminaciónDescarboxilaciónOxidaciónHidrólisis
TioquinasaTioquinasa
AMINOACIDOS COMO PRECURSORES EN LA AMINOACIDOS COMO PRECURSORES EN LA BIOSINTESIS DE AMINAS BIOLOGICASBIOSINTESIS DE AMINAS BIOLOGICAS
• Muchas de las aminas biológicas formadas por descarboxilación de algunos aminoácidos son sustancias de importancia funcional
• Para este proceso de síntesis el organismo utiliza piridoxalfosfato (PLP) como coenzima
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA
• Histamina, Tiramina, Triptamina.• Acido -aminobutirico (GABA)• Catecolaminas (Dopamina, Noradrenalina
y Adrenalina)• Hormonas Tiroideas• Melatonina• Serotonina• Creatina
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICABIOLÓGICA
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
HistidinaHistamina
COCO22
Tiramina
Triptamina
Glutamato
GABA
Triptofano
TirosinaDescarboxilasaDescarboxilasa
(PLP)(PLP)
SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICABIOLÓGICA
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
La histamina posee acción vasodilatadora, disminuye la presión sanguínea, colabora en la constricción de los bronquiolos, estimula la producción de HCl y estimula la pepsina en estómago, se libera bruscamente en respuesta al ingreso de sustancias alérgenas en los tejidos.
Tiramina y triptamina son sustancias vasoconstrictoras.
El Acido γ-aminobutírico (GABA) es un compuesto funcionalmente muy importante, ya que es un intermediario químico regulador de la actividad neuronal, actuando como inhibidor o depresor de la transmisión del impulso nervioso.
Las catecolaminas, Dopamina, Noradrenalina y Adrenalina, se producen en el sistema nervioso y en la medula adrenal. Son vasoconstrictores en algunos tejidos y vasodilatadores en otros, aumentan la frecuencia cardíaca, son relajantes del músculo bronquial, estimulan la glucógenolisis en músculo y la lipólisis en tejido adiposo.
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Qué pasó con el metabolismo del NH3 y aminoácidos en las plantas??
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Fijación del Nitrógeno en las plantasFijación del Nitrógeno en las plantas
NHNH44++
Nitrogenasa
NADHNADPH
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Plantas que no pueden fijar N2 Plantas que no pueden fijar N2 (mayoría de los cultivos excepto leguminosas)(mayoría de los cultivos excepto leguminosas)
Fuentes importantes de nitrógeno: NO3- y NH4
+
NO3- NO2
- + H2O
NADH + H+ NAD+
Nitrato reductasa
NO2- + 3H2O + 2H+
Nitrito reductasa
LUZFerredoxina
NH4+ + 2H2O + 1.5 O2
AMINOACIDOS PROTEINAS
Citosol
Cloroplastos o Protoplastidios
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
GlutaminaGlutaminasintetasasintetasa
GlutamatoGlutamatosintasasintasa
Ferredoxina red. (cloroplastos)
NADH o NADPH (protoplastos)
AsparaginaAsparaginasintetasasintetasa
ProteínasClorofilaAcs. Nucleicos
AspartatoAspartatoaminotransferasaaminotransferasa
PEP carboxilasaPEP carboxilasa
Glutamina y Asparagina son las amidas vegetales, importantes para acumular nitrógeno, principalmente en órganos de almacenamiento.
(PLP)
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Ciclo fotorrespiratorio del Nitrógeno.Ciclo fotorrespiratorio del Nitrógeno.Interacción del metabolismo de CH y de AAs en una hoja Interacción del metabolismo de CH y de AAs en una hoja
Xilema
FosfatasaFosfatasa
Glicolato oxidasaGlicolato oxidasa
CatalasaCatalasa
CloroplastoCloroplastoPeroxisomaPeroxisoma
MitocondriaMitocondria
5- Glu-Gliox. Aminotransferasa5- Glu-Gliox. Aminotransferasa6- Ser-Gliox. Aminotransferasa6- Ser-Gliox. Aminotransferasa7- Gli descarboxilasa7- Gli descarboxilasa8- Ser HO-metiltransferasa8- Ser HO-metiltransferasa9- HOpiruvato reductasa9- HOpiruvato reductasa
MDHMDH
GQGQ
NH4+
Síntesis de aminoácidosSíntesis de aminoácidos
(en plantas se sintetizan todos,Inclusive los esenciales)
Via de las pentosas P
Via de las pentosas P
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Bibliografía
1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007).2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).
Bibliografía Complementaria
1- CAMPBELL Y FARREL, “Bioquimica”, Thomson Eds., 4ta. Ed., (2005).2- SALISBURY Y ROSS, “Fisiología vegetal”, Grupo Ed. Iberoamericana, (1994).3- HILL, WYSE Y ANDERSON, “Fisiología animal”, Ed. Med. Panamericana,(2006), Madrid, España.4- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010).
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