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PROTEINAS Y AMINOACIDOS (1)
Digestión de Proteínas y Absorción de aminoácidosMETABOLISMO
Catabolismo del nitrógeno de aminoácidos. Transaminación. Desaminación oxidativa del glutamato. Desaminación no oxidativa.
Vías metabólicas del amoníaco. Formación de glutamina. Glutaminasa. Formas de excreción del nitrógeno (amoniotélicos, ureotélicos y
uricotélicos). FORMACIÓN DE UREA: Ciclo de la ornitina. Costo energético. Interconexión con el ciclo de Krebs.
Ciclo de la glucosa-alanina. Catabolismo del esqueleto carbonado de los aminoácidos.
Aminoácidos cetogénicos y glucogénicos. Vías metabólicas a piruvato. Vías del alfa-cetoglutarato, del oxalacetato, de fumarato y acetoacetil
CoA. Gluconeogénesis a partir de aminoácidos.
Biosíntesis de aminoácidos no esenciales. Funciones precursoras de los aminoácidos. Biosíntesis de aminas biógenas: histamina, triptamina,
tiramina, ácido gamma aminobutírico. Síntesis de creatina y creatinina.
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METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS
Los aminoácidos desempeñan muchas funciones importantes en los seres vivos ya que participan en la biosíntesis de compuestos
nitrogenados tales como: nucleótidos (púricos y pirimidínicos)
hormonas (tiroxina y adrenalina) coenzimas Porfirinas
Además los aminoácidos son las unidades estructurales de las proteínas.
Estas moléculas extraordinarias cumplen diferentes funciones dependiendo del tejido y de la ubicación celular, por ejemplo:
estructurales (colágeno o elastina) funcionales (Miosina del músculo, hemoglobina)
protectoras (queratina del pelo y uñas) catalíticas (enzimas) defensa (anticuerpos)
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El recambio de las proteínas puede ocurrir por varias causas: a)porque la proteína ha cumplido su ciclo vital, b)porque ha sufrido un efecto deletéreo que provoca la destrucción de la misma ó c)en caso de ciertas enfermedades en las cuales la célula debe utilizar proteínas para cumplir funciones energéticas.
Toda proteína tiene una VIDA MEDIA determinada tras la cual se destruye por diferentes tipos de mecanismos en los cuales intervienen enzimas proteolíticas. Por ejemplo •Las proteínas que forman parte de membranas tienen una vida media de meses. •Aquellas que cumplen funciones de regulación ó señalización tienen una vida media corta, de minutos u horas.
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Fuentes exógenas Fuentes endógenas (aprox.70 g/ día) (aprox. 140 g/ día) Proteínas de la dieta Proteínas tisulares
Digestión y absorción Degradación
AMINOACIDOS
Transaminación y/ó Desaminación
Degradación Biosíntesis
α - cetoácidos Amoníaco
ProteínasAminoácidos No esenciales
Constituyentes nitrogenados no Proteicos: purinas, pirimidinas porfirinas, ácidos biliares
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α - cetoácidos
GlucosaOxidación
Cuerpos cetónicos
Amoníaco
CO2 + H2O – ATP
Ciclo de Krebs
Acetil CoAExcreción
renal
Urea
En los organismos, el 90% de las necesidades energéticas son cubiertas por los hidratos de
carbono y las grasas.
El 10% al 15% restante es proporcionado por la oxidación de
los aminoácidos.
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Digestión y absorción de proteínas
A diferencia de los hidratos de carbono y lípidos una parte significativa de la digestión de proteínas tiene lugar en el estómago. La saliva no tiene enzimas proteolíticas con acción digestiva significativa.
TRANSPORTE MEDIADO ACTIVO
secretina
dipeptidasas
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-NH2 NH 2 -NH2
Pepsinógeno H Cl Pepsina + resto de 42 Aa.
Digestión de ProteínasDigestión de ProteínasI) En el estómagoI) En el estómago
Proenzima Enzima activa pH 1,5-2,5
GASTRINA
Células Parietales
Células Principales
HCl
Pepsinógeno
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¿Como actúa la pepsina?
• ES UNA ENDOPEPTIDASA
• HIDROLIZA UNIONES PEPTIDICAS
• ACTUA SOBRE GRUPOS AMINOS DE Aac AROMATICOS (Triptofano, fenilalanina, tirosina)
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FORMACION de HCL
ACCION DE LA ANHIDRASA CARBONICA
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
LUMEN
CITOPLASMA
K+
H+
ATP ADP + Pi
Membrana apical
Célula Parietal
Histamina
Acetilcolina
Gastrina
(+)
Cl-
H+- K- ATP asa
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Marea alcalina
Bombas o Sistemas Intercambiadores
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SECRECION PANCREATICA
Secretina
Pancreozimina o
Colecistoquinina
H+
Aminoácidos
HCO3-
Enzimas
pH
Estómago Intestino PáncreasSangre
En el intestino
En sangreDel páncreas
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Digestión de ProteínasII) En Duodeno
Tripsinógeno
Tripsina
Quimotripsinógeno
Procarboxipeptidasas A y B
Enteropeptidasa
Proelastasa
Quimotripsina
Carboxipeptidasas A y B
Elastasa
TRIPSINA
INACTIVOS ACTIVOS
Autocatálisis
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¿QUE TIPO DE ENLACES PEPTIDICOS HIDROLIZAN?
• Tripsina (endopeptidasa) : grupos carbonilos de lisina y arginina
• Quimotripsina (endopeptidasa) grupos carboxilos de fenilalanina, tirosina, triptofano
• Las carboxipeptidasas (exopeptidasas) eliminan restos carboxilos terminales.
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CLASIFICACIÓN de AMINOÁCIDOSCLASIFICACIÓN de AMINOÁCIDOS
1- Alifáticos: glicina, alanina, valina, leucina,
isoleucina.
2- Hidroxiaminoácidos: serina y treonina.
3- Dicarboxílicos y sus aminas: ácido aspártico y
asparagina, ácido glutámico y glutamina.
4- Básicos : lisina, arginina, histidina.
5- Aromáticos: fenilalanina, tirosina, triptófano
6- Azufrados: cisteína, metionina.
7- Iminoácidos: prolina, hidroxiprolina.
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SISTEMAS DE TRANSPORTE DE LOS AMINOACIDOS
CELULAS (intestinales, renales, hepáticas)
Transporte Mediado Activo
Difusión facilitada
1- Aminoácidos neutros pequeños: Alanina, serina
Aa. neutros y aromáticos grandes: isoleucina, tirosina
2- Aminoácidos básicos: Arginina
3- Aminoácidos ácidos: Glutamato
4- Iminoácidos: Prolina
Los aminoácidos absorbidos son transportados como aminoácidos libres por la sangre principalmente hacia el hígado, que es el sitio primario del metabolismo de
los aminoácidos y a otros órganos o tejidos para su utilización. Dipéptidos y oligopéptidos son transportados por sistemas propios dependientes de Na+.
Na+, K+ ATPasa
Aminoácidos Básicos y neutros con cadena lateral hidrofóbica
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Distribución de los aminoácidos en el período postprandial
• Glutamina y Asparagina: Intestino y riñón
• Aminoácidos de cadena ramificada: Músculo y cerebro
• La mayor parte de los aminoácidos: Hígado
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HígadoRiñónIntestino
Glutamil- ciclotransferasa
Gasto: 3 ATP
Mayor actividad en plasma en obstrucción biliar o daño hepático
-glutamil-cisteína sintetasa
oxoprolinasa
Glutatión sintetasa
ATP
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Degradación de proteínas endógenas•Las proteínas endógenas cuando han cumplido su ciclo vital o
sufren alteraciones por compuestos tóxicos, como radicales
libres, metales pesados, etc., se degradan.
•El ciclo vital depende de la vida media de la proteína; por
ejemplo existen proteínas de vida media corta (hormonas,
antígenos, etc.) y otras de vida media larga (proteínas
estructurales).
•Una vez degradadas, sus aminoácidos pasan a formar parte de
la reserva de aminoácidos del organismo.
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DEGRADACION DE PROTEINAS ENDOGENAS
• Proteasas lisosomales ó CATEPSINAS
• Proteasomas
• CALPAÍNAS
• CASPASAS
Degradan proteínas extracelulares que ingresan por endocitosis.Degradan proteínas de vida media larga
Complejos multienzimáticos.
Degradan proteínas de vida media corta.
Proteasas citosólicas activadas por Ca++
Proteasas que participan en el proceso de muerte celular programada ó apoptosis
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Principal vía de proteólisis selectiva: las moléculas a degradar son «marcadas» por inserción de Ubiquitina (Ub)
Ligasa
Proteasoma
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Boca de acceso: ATPasa y Ub hidrolasa
Sitios catalíticos de proteasas: asociación de 4 anillos de 7 subunidadespolipeptídicas cada uno
peptidasas
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DESTINO DE LOS AMINOÁCIDOS EN LA CELULA
• Biosíntesis: Proteínas, Compuestos no proteicos, etc.• Gluconeogénesis• Obtención de Energía
Los aminoácidos deben degradarse
1º) Pérdida del Grupo Amino
2º) Degradación de la cadena carbonada
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PERDIDA DEL GRUPO AMINO
• Reacciones de Transaminación
• Reacciones de Desaminación Oxidativa
• Reacciones de Desaminación no Oxidativa
Son reacciones metabólicas acopladas
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Reacción de Transaminación: Esquema General
L-Glutamato - cetoácido -cetoglutarato L- Aminoácido
• En las reacciones de transaminación ocurre la transferencia de un grupo amino desde un -aminoácido dador a un -cetoácido aceptor.
• Las enzimas que catalizan estas reacciones se denominan AMINOTRANSFERASAS o TRANSAMINASAS.
• Estas enzimas son de naturaleza ubicua, están presentes tanto en el citosol como en las mitocondrias de las células de todos los seres vivos, animales y vegetales.
TransaminasasFosfato de piridoxal
(Vitamina B6)
Glutamato Aminotransferasa
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• Las reacciones de transaminación son fácilmente reversiblesreversibles y son muy importantes en el metabolismo proteico.
• Todos los aminoácidos (excepto lisina y treonina) participan en reacciones de transaminación con los α-cetoácidosα-cetoácidos: piruvato alanina oxalacetato aspartato α-cetoglutarato glutamato
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TRANSAMINASAS DE INTERES CLINICO
• Infarto de Miocardio Glutámico Oxalacetico Transaminasa (GOT) o Aspartato aminotransferasa (AST)Aumentada en afecciones cardíacas y hepáticas (principalmente hepatitis con necrosis)
• Afecciones Hepáticas Glutámico Pirúvico Transaminasa
(GPT) o Alanina aminotransferasa (ALT)Los mayores aumentos se producen como consecuencia de alteraciones hepáticas: colestasis, hepatitis tóxicas o virales.
• Relación Normal: GOT/GPT = 1 COCIENTE DE RITIS
• Hepatitis alcohólicas c/necrosis de tejido: GOT/GPT> 1
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C CO OO O- -
H C - C H +3H C - C H +3
N H 2 N H 2
(C H ) - C O O H2 2(C H ) - C O O H2 2
H O O C - C H O O C - C H
O O
G P T
A LT
G O T
A S T
C O O H
C H 2
C H 2
-
-
O
O
O
O
C
C
-
-
C H
C H
+
+
N H 2
N H 2
C O O H
C O O H
(C H )2 2
(C H )2 2
H O O C - C
H O O C - C
O
O
C O O H
L -a la n in a -c e to g lu ta ra to p iru v a to L -g lu tam ato
L -a sp a rta to -c e to g lu ta ra to o x a lac e ta to L -g lu tam ato
GPT (Glutámico Pirúvico Transaminasa)
GOT (Glutámico Oxalacetico Transaminasa)
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Desaminación Oxidativa
Glutamato + H2O + NAD(P) -Cetoglutarato + NH4+ + NAD(P)H + 2 H+
Glutamato
Deshidrogenasa
NADH
NADP+
+ GDH
L-glutamato que contiene los grupos aminos provenientes de las reacciones anteriormente descriptas ingresa a la mitocondria a través de transportadores y puede eliminar el grupo amino proveniente del aminoácido inicial a través de una reacción de desaminación oxidativa, que se considera como la principal vía de salida del amoníaco.
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REGULACION DE LA GLUTAMATO DESHIDROGENASA
• Regulación alostérica ( + ) ADP Y GDP ( - ) ATP Y GTP• Cuando se acumula ATP y GTP en la mitocondria, como consecuencia de una actividad elevada del
ciclo de Krebs, se inhibe la desaminación del glutamato para no incorporar más -cetoglutarato al ciclo.
• Por el contrario, cuando aumentan los niveles de ADP y GDP se activa la enzima y de esa forma se produce NADH que es utilizado para la síntesis de ATP e ingresa el α-cetoglutarato al Ciclo de Krebs.
Es una enzima mitocondrial (hígado y riñón)
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GDH
TRANSDESAMINACIONEs el mecanismo general de desaminación de los aminoácidos, resultante del acoplamiento de las dos enzimas: transaminasa y glutámico deshidrogenasa
TRANSAMINACION DESAMINACION OXIDATIVA
ELIMACION DEL GRUPO AMINO
Aminoácido cetoglutarato
Glutamatocetoácido
NADH + H+
NAD+
NH4++
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AMINOOXIDASASFlavoproteínas que producen desaminación oxidativa de los isómeros D- de
los aminoácidos
Estas flavoproteínas se encuentran en los peroxisomas junto con las catalasas
Los D-Aminoácidos utilizan enzimas cuya coenzima es el FAD
Catalasa
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REACCIONES DE DESAMINACION NO OXIDATIVA
• Serina deshidratasa
L-Serina Piruvato + NH4
+
• Treonina deshidratasa
L-Treonina - cetobutirato + NH4+
Fosfato de Piridoxal
Fosfato de Piridoxal