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METABOLISMO DE AMINOACIDOS Y SU RELACION
CON OTRAS VIAS CON OTRAS VIAS METABOLICAS.
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DIGESTIÓN, ABSORCIÓN Y METABOLISMO DE
PROTEÍNAS Y AMINOÁCIDOSPROTEÍNAS Y AMINOÁCIDOS
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ATPDe la dieta o de los tejidos
Nexo entre procesos
Citosol
∆G > 0
∆G > 0
Nexo entre procesosdadores de energía yprocesos biológicosconsumidores deEnergía
ATP portadoruniversal deenergíaque une las rutacatabólicas yanabólicas∆G < 0
∆G > 0
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ORIGEN UTILIZACION
Absorción
Degradación de proteínas intracelulares
Síntesis de nuevas proteínas
Síntesis de Compuestos no proteicos de AMINOACIDOSAbsorción
en intestino
Síntesis de aminoácidos
de importancia fisiológica
Degradación con la finalidad de Producción de Energía
NH3Urea
α−cetoácidosglucosa
Cuerpos cetónicos
AMINOACIDOS
N
C
aOrina
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Constantemente las células sintetizan proteínas a Constantemente las células sintetizan proteínas a partir de partir de aaaa y las degradan a estosy las degradan a estos
Las funciones de este proceso son:• almacenar nutrientes bajo la forma de proteínas y degradarlas en momentos de necesidad metabólica• eliminar proteínas anormales, cuya acumulación sería perjudicial para la célulasería perjudicial para la célula• permitir la regulación del metabolismo mediante la eliminación de enzimas y proteínas reguladoras que resultan superfluas
El control de la velocidad de degradación de una proteína es tan importante para la economía celular y del organismo como el control de su velocidad de síntesis
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Enzimas Semivida (h)
Ornitina descarboxilasa 0,2
Serina deshidratasa 4,0
PEP carboxilasa 5,0
Aldolasa 118
LDH 130
Citocromo C 150
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Degradación de ProteínasDegradación de Proteínas
•• 11--LisosomalLisosomal
•• 22--UbiquitinaUbiquitina --ProteosomaProteosoma
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11--Lisosomal:Lisosomal:
• Proteasas ácidas llamadas Catepsinas • Más de 50 enzimas hidrolíticas distintas.• -pH óptimo aproximadamente 5• Vía no-selectiva• Implicadas en la “digestión” del contenido
transportado en vesículas endocíticas transportado en vesículas endocíticas • Vía selectiva . • Ayuno. Degradación de determinadas proteínas
(secuencia KFERQ, lys-phe-glu -arg-gln)• Presentes en hígado, riñón, músculo. • Músculo, debido a la inactividad, denervación,
degradación de proteínas vía lisosoma
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22--UbiquitinaUbiquitina --ProteosomaProteosoma
• Proteína pequeña de 8.5 kDa(76 aa).
• Presente en todas las células eucarióticas.
• Proteína altamente conservada (3 aa diferentes entre levaduras y mamíferos).entre levaduras y mamíferos).
• Generalmente sirve como señal para la degradación de proteínas.
• Regular la función, la localización y las interacciones proteínas-proteínas
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Ubicuitinación de proteínas
E1: Enzima activadora de UbqE2: Proteína transportadora de Ubq: unos 30 (Cys)E3: Ubq ligasa específica de proteína(s):Hay unos 100 complejos E3. en humanos (E amino Lys)Enlace isopeptidico entre la lisina 48 de la ubicuitina y el grupo carbonilo C terminal de la ubicuitina siguiente
Enlace isopeptidico
La Ubiquitina se recicla
Las proteínas “marcadas” con Ubq y su degradación en el proteasoma 26 S
Péptidos de 7-9 AA
ATP
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Señales para la proteolisis.En todas las ocasiones, la célula debe reconocer a
aquellas proteínas que por una causa u otra han de ser degradadas. Se han encontrado distintas señales proteolíticas:
1. La regla del extremo amino ('N-end rule). Aa estabilizantes: Ala, Gly, Me, Ser, Thr, Val
semivida mayor de 10 hs procariotasSemivida mayor de 20 hs eucariotas
AA desestabilizantes : Asp, Arg,Leu,Ly, PheSemivida de 2 a 3 minutos
2. Secuencias PEST. (prolina, glutamato/aspartato, Serina y treonina)están en enzimas claves de control metabólico están en enzimas claves de control metabólico
3. Ciclinas (Cajas de destrucción o secuencia señal de 9 aa entre los residuos 13 y 66 de la secuencia proteica).
4. Motivos KFERQ: se encuentran en proteinas citosolicas para la proteólisis lisosomal
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�Proteínas de la ingesta ENZIMAS PROTEOLÍTICAS: hidrólisis de proteínas hasta sus aa.
�Se confunden con los sintetizados en las células, son transportados por la sangre a los tejidos pueden ser usados o formar otros comp. o ser degradados.
Degradación abarca tres etapas:1- Desaminación (grupo amino es convertido en amonio)2-Icorporacion del amonio en urea3-conversion de las cadenas carbonadas a intermediarios comunes
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Los aa (de proteínas de la dieta o degradación de proteínas intracelulares) constituyen la última clase de
biomoléculas cuya oxidación contribuye de manera significativa a la generación de energía metabólica
��
�Fundamentalmente se usan CUANDO LAS SUSTANCIAS NITROGENADAS SON OFRECIDAS EN EXCESO
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� SE ALMACENAN LOS aa?
Los aa sufren degradación oxidativa en tres situaciones metabólicas diferentes: 1- Durante la síntesis y degradación normal de proteinas
2- Cuando en una dieta normal rica en proteinas los aa ingeridos exceden las necesidades corporales para la sintesis de proteinas, el excedente se cataboliza
ya que los aa no pueden almacenarse3- En la inanición o en la diabetes mellitus , en las que no hay glúcidos suficientes
o son usados inadecuadamente, se recurre a las proteinas celulares como combustible
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TRANSAMINACIÓN SE TRANSFIERE EL GRUPO AMINO AL CETO ÁCIDO(cetoglutarato y oxalacetato que actúan comosegundos sustratos) FORMANDO
GLUTAMATO y el correspondiente αααα-CETOÁCIDO
Aspartato + ceto glutarato oxalacetato+ Glutamato
Hay transaminasas para todos los aa excepto para Lisina y treonina Con piruvato, oxalacetato o α cetoglutarato
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El grupo prostético (coenzima) de todas las aminotransferasas es el FOSFATO DE PIRIDOXAL
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Aspartato aminotransferasa
Son abundantes en hígado y corazón. En insuficiencia hepática o cardíaca: aumento concentración sanguínea. Son solubles (citoplasma) aunque pueden encontrarse particuladas (mitocondrias)
ASPARTATO+CETOGLUTARATO � OXALACETATO + GLUTAMATO
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B- DESAMINACIÓN OXIDATIVA :
GLUTAMATO DESHIDROGENASA (matriz mitocondrial)ENZIMA ALOSTÉRICA, 6 SUBUNIDADES se inhibe por el N ADH+ y el GTP y se activa por ADP y NAD+la reacción es reversible (NAD/NADP reacción direct a/inversa)
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Desaminación hidrolíticaDesaminación hidrolíticaGlutamina + agua glutamato + amonioAsparagina + agua aspartato + amonio
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CICLO DE LA UREA
Comprende las siguientes etapas:
• Ciclo de carbamil fosfato
• Síntesis de citrulina
• Síntesis de argininsuccinato
• Ruptura de argininsuccinato
• Hidrólisis de arginina
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Los dos átomos de nitrógeno provienen del NH 4+ y del Aspartato
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Aspartato + amoniaco+ 3 ATP urea + fumarato + 2ADP + 2 Pi + AMP+ 2 Ppi
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El amoniaco además se incorpora a las biomóleculas a traves del sistema GLUTAMATO-GLUTAMINA
El GLUTAMATO es la fuente de grupos aminosSu concentración debe estar regulada no solo en respuesta a las
necesidades de nitrógeno por parte de la célula sino también para mantener el equilibrio osmótico entre el citosol y el medio externo
Glutamato + ATP γ glutamil fosfato + ADP
Glutamil fosfato + NH4+ glutamina + Pi + H+
Glutamato + NH4 + + ATP Glutamina + ADP + Pi + H+
Glutamino sintetasa
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La glutamino sintetasa es el punto
de regulación principal en el
metabolismo del nitrógeno
Regulacion allosterica por modificación
covalentecovalente
Regulación por adenilacion de la Tyr localizada cerca del
sitio activo de la E
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Los niveles de glutamato en los animales se mantiene por procesos tales como la transaminacion de cetoacidos
En las plantas y bacterias hay una E glutamino sintetasa que cataliza la formacion de glutamato. Esta E no está en los animales
Cetoglutarato + glutamina + NADPH + H+ 2 glutamato + NADP+
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Amonio (amoniotélicos) especies acuaticasUrea (ureotelicos) la mayoria de los animales
Acido urico (uricotelicos) aves y reptilesAcido urico (uricotelicos) aves y reptiles
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Destino del esqueleto carbonado de los aminoácidos
cetogénicos Glucogénicos
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Biosíntesis Biosíntesis de aminode amino
ÁcidosÁcidos
Reacciones principalesReacciones principales1.1. TransaminaciónTransaminación
2.2. transferencia de grupos transferencia de grupos de un C de un C utilizandoTetrahidrofolatoutilizandoTetrahidrofolato
O S O S adenosiladenosil metioninametionina como como cofactorescofactores3. La transferencia del grupo amino 3. La transferencia del grupo amino Procedente del nitrógeno del grupo Procedente del nitrógeno del grupo
Amida de la Amida de la glutaminaglutamina((glutaminaglutaminaamidotransferasaamidotransferasa
Histidina
LisinaMetioninaTreonina
isoleucina
Leucinavalina
TriptofanoFenilalanina
tirosina
Arginina viene del ciclo de la urea
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En organismos aeróbicos, el ciclo del ácido cítrico es una VIA ANFIBOLICA: Sirve para procesos anabólicos
y catabólicos
ROL CENTRAL:
El amoníaco se incorpora a las El amoníaco se incorpora a las biomoléculasbiomoléculas a través del a través del glutamatoglutamato y y glutaminaglutamina
Son retirados como precursores del Anillo de porfirina del grupo hemo,
transportador de oxígeno (mioglobina y hemoglobina) y transportadores de electrones
(citocromos)
CENTRAL:
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BIOSINTESIS DE AMINAS BIOLOGICAS
• Muchas de las aminas biológicas formadas por descarboxilación son sustancias de importancia funcional
• Para este proceso de síntesis el organismo utiliza piridoxalfosfato como coenzima
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AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA
• Histamina• Acido γγγγ-aminobutirico (GABA)• Catecolaminas (Dopamina, Noradrenalina
y Adrenalina)y Adrenalina)• Hormona Tiroidea• Melatonina• Serotonina• Creatina
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Histamina
• Se produce por descarboxilación de la histidina, catalizada por la histidina por la histidina descarboxilasa y piridoxalfosfato como coenzima
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• La histamina tiene gran importancia biológica ya que tiene acción vasodilatadora, disminuye la presión sanguínea, colabora en la constricción de los bronquiolos, estimula la producción de HCl y estimula la pepsina en estomago, se HCl y estimula la pepsina en estomago, se libera bruscamente en respuesta al ingreso de sustancias alérgenas en los tejidos.
• Se degrada muy rápidamente
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Acido Acido γγγγγγγγ--aminobutiricoaminobutirico (GABA)(GABA)
• Se forma por descarboxilación del ácido glutámico, generalmente en el sistema nervioso sistema nervioso central.
• Utiliza piridoxalfosfato como coenzima.
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• El GABA es un compuesto funcionalmente muy importante, ya que es el intermediario químico regulador de la actividad neuronal, actuando como inhibidor o depresor de la transmisión del impulso nerviosoimpulso nervioso
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CATECOLAMINAS:Dopamina, Noradrenalina y
Adrenalina
• Se producen en el sistema nervioso y en la medula adrenal.la medula adrenal.
• Derivan de la TIROSINA• La Dopamina es un neurotransmisor
importante
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La acción de las catecolaminas es muy variada:
• Son vasoconstrictores en algunos tejidos y vasodilatadores en otros, aumentan la frecuencia cardíaca, son relajantes del músculo bronquial, estimulan la músculo bronquial, estimulan la glucógenolisis en músculo y la lipólisis en tejido adiposo.
• Son rápidamente degradadas y eliminadas del organismo
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Hormonas Tiroideas
• Tiroxina y Triyodotironina, se sintetizan a partir de TIROSINA
• Existen enfermedades relacionadas al defecto en el metabolismo de estos a.a. (fenilcetonuria, albinismo)
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Melatonina
• La melatonina es una hormona derivada de la glándula pineal.
• Bloquea la acción de la hormona melanocito estimulante y de melanocito estimulante y de adrenocorticotrofina.
• Se forma a partir del triptófano por acetilación y luego metilación
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Serotonina
• Es un neurotransmisor y ejerce múltiples acciones regulatorias en el sistema en el sistema nervioso (mecanismo del sueño, apetito, termorregulación, percepción de dolor, entre otras)
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CREATINA
• Es una sustancia presente en músculo esquelético, miocardio y cerebro, libre o unida a fosfato (creatinafosfato)
• Arginina, glicina y metionina, están • Arginina, glicina y metionina, están involucradas en su síntesis.
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• La reacción se inicia en riñón y se completa en hígado, desde donde pasa a la circulación y es captada por músculo esquelético, miocardio y cerebro y reacciona con ATP para dar creatinafosfato.creatinafosfato.
• La creatina fosfato constituye una reserva energética utilizada para mantener el nivel intracelular de ATP en el músculo durante periodos de actividad intensa.
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Otras moléculas derivadas de los aa: bases nitrogen adas
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Purinas (N9) Pirimidinas (N1)
Los nucleótidos y los ácidos nucleícos están formados por bases nitrogenadas
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Otras funciones de los nucleótidos :
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Los nucleósidos de adeninaforman parte de muchos
cofactores enzimáticos