LIC. NUTRICIÓN LIC. NUTRICIÓN QCA. BIOLÓGICA QCA. BIOLÓGICA

Tema 8Tema 8

METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS- Digestión de proteínas y Absorción de aminoácidos. - Metabolismo de aminoácidos- Degradación y eliminación de Nitrógeno: Reacciones de Transaminación, Desaminación oxidativa del Glutamato, Desaminación No oxidativa.- Ciclo de la Urea. - Catabolismo del esqueleto carbonado: Aminoácidos Glucogénicos y Cetogénicos.-Funciones precursoras de los Aminoácidos.-Importancia de las vitaminas en el funcionamiento de estas vías.

AMINOACIDOAMINOACIDO

COO-

C

R

H3N+ H

Grupo carboxilo(disociado)

Cadenalateral

Carbono

Grupo amino(protonado)

Repasemos…Repasemos…

Los aminoácidos se pueden agrupar

por la naturaleza de sus cadenas

laterales

Repasemos…Repasemos…

COO-

CH3N+ H

CH3

AlaninaAla

Algunos aminoácidos que veremos en estas clases

COO-

CH3N+ H

CH2

COO-

AspartatoAsp

COO-

CH3N+ H

CH2

CH2

COO-

GlutamatoGlu

COO-

CH3N+ H

CH2

CH2

CONH2

GlutaminaGln

AA neutro o alifático

AAs ácidosAA amida

Repasemos…Repasemos…

COO-

CH3N+ H

CH2

COO-

CH3N+ H

CH2

OH

Fenilalanina Tirosina

COO-

CH3N+ H

CH2OH

SerinaSer

COO-

CH3N+ H

C OHH

CH3

TreoninaThr

Aminoácidos hidroxiladosAminoácidos aromáticos

Repasemos…Repasemos…

H2N C

H

R 1

C O NH C

H

C O

R 2

NH C

H

R 3

C O OH

nAA amino terminal AA carboxilo terminal

Uniones peptídicas

Repasemos…Repasemos…

AMINOACIDOSAMINOACIDOS

Aminoácidos Esenciales ó Indispensables (8-10)

Aminoácidos No esenciales (10)

- No son sintetizados por el organismo-Deben ser incorporados con la dieta -Mantienen el crecimiento y el equilibrio nitrogenado

ValinaFenilalaninaLeucinaTriptofanoIsoleucinaTreoninaLisina Histidina**Metionina Arginina**

AlaninaGlicinaSerinaTirosinaCisteínaAc. AspárticoAsparaginaAc. Glutámico GlutaminaProlina

-Sintetizados por el organismo

** En humanos, Histidina es esencial en niños y Arginina es parcialmente esencial.

Repasemos…Repasemos…

AMINOÁCIDOSAMINOÁCIDOS¿Cuáles son sus funciones importantes en el organismo?Forman parte de todas las proteínas

estructurales (colágeno, elastina)funcionales (miosina del músculo, hemoglobina)protectoras (queratina del pelo y uñas)catalíticas (enzimas), etc.

Son precursores en la biosíntesis de compuestos biológicos esenciales nucleótidos (púricos y pirimidínicos)

hormonas (tiroxina y adrenalina)coenzimasneurotransmisores, etc.

LOS AMINOÁCIDOS NO SE ALMACENAN EN EL ORGANISMO

Pueden utilizarse como fuente de energía, pero es una función secundaria (10% de las necesidades)Esta función la cubren antes y con ventajas

los Carbohidratos y las Grasas (90%)

AMINOACIDOS (fondo metabólico

común)

UTILIZACIÓN

1°)Síntesis de proteínas

2°) Síntesis de compuestos

nitrogenados no proteicos

3°)Degradación con producción

de Energía

(ayuno prolongado, diabetes no tratada)

ORIGENORIGENExógeno:

Dieta - Absorción

en intestino

Degradación de proteínas endógenas -

Acción de Proteasas de

lisosomas

Síntesis de aminoácidos

(Principalmente en hígado)

Balance Nitrogenado

METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSMETABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS

Dieta equilibradaDieta equilibrada: alimentos con un contenido proteico no menor al 3 %

Calidad de las proteínas Calidad de las proteínas que forman parte de la dieta: está relacionada con su composición en aminoácidos esenciales y su digestibilidad.

Proteínas de alta calidadProteínas de alta calidad: contienen todos los aminoácidos esenciales y una digestibilidad similar a las proteínas de la clara de huevo (Ej: carnes, pescado, leche, huevo) (Excepción: gelatina, derivada del colágeno, que no contiene Triptofano)

Las proteínas animales: Las proteínas animales: son de mejor calidad que las de origen vegetal. (Excepción: proteínas de la soja)

PROTEÍNAS Y AMINOÁCIDOS EN LA DIETA

Malnutrición proteica

Marasmo

Kwashiorkor

DESVENTAJAS DE ALGUNAS PROTEINAS DE LA DIETA

Intolerancia al “gluten” conjunto de proteínas presente en:

Harinas de trigo, avena, cebada, centeno (TACC)

(Enfermedad celíaca)

Proteínas

Alergénicas

frutos secos, ciertas frutas, legumbres, huevos, crustáceos, pescado, algunas semillas

proteínaGLIADINA

-fracción del gluten-rica en Glutamina, Prolina-no es digerible

-1) A diferencia de los Hidratos de Carbono y Lípidos:La digestión de Proteínas comienza y ocurre en forma significativa en el estómago.

-2) Se completa en el intestino delgado gracias a enzimas proteolíticas elaboradas por las células exócrinas del páncreas

DIGESTIÓN DE PROTEÍNAS

¿En dónde ocurre la digestión de las proteínas?

Lehninger A. L., 4ª Edic. 2007– Cap

-NH2 NH2 -NH 2

Pepsinógeno HCl Pepsina + resto de 42 Aa

Digestión de Proteínas1) En el estómago - Enzima

Proenzima Enzima activa pH 1,5-2,5

Hormona

GASTRINA

Células Parietales

Células Principales

HCl

Pepsinógeno

¿Como actúa la Enzima pepsina?

PEPSINA:• ES UNA ENDOPEPTIDASA

• HIDROLIZA UNIONES PEPTÍDICAS

• ACTUA SOBRE GRUPOS AMINOS DE Aa AROMÁTICOS

• PRODUCE POLIPÉPDIDOS (alto PM)

¿Cómo interviene la SECRECIÓN PANCREÁTICA en

la Digestión de Proteínas?

Secretina

(Hormona)

Colecistoquinina

(Hormona)

pH bajo(1,5-2,5)

Aminoácidos

HCO3-

Del páncreas al

duodeno

EnzimasEnzimas

pancreáticaspancreáticas

pH(7,5)

Digestión de Proteínas2) En Duodeno e Intestino – Enzimas pancreáticas

Tripsinógeno

Tripsina

Quimotripsinógeno

Procarboxipeptidasas

A y B

Enteroquinasa (intestinal)

Proelastasa

Quimotripsina

Carboxipeptidasas

A y B

Elastasa

TRIPSINA

INACTIVOS INACTIVOS

¿Qué tipo de enlaces peptídicos hidrolizan

las proteasas pancreáticas ?

• Tripsina (endopeptidasa) : grupos carbonilo de lisina y arginina

• Quimotripsina (endopeptidasa) grupos carboxilo de fenilalanina, tirosina, triptofano

• Las carboxipeptidasas (exopeptidasas) eliminan restos carboxilos terminales.

Guía de TP- Pág. 74-Fig 7.1 - Esquema del proceso de activación zimógenos. Feduchi, Bioquímica. Conceptos esenciales, Editorial Panamericana, 1° Edición, 2010. Reimpresión año 2011

Resumiendo…

Resumiendo…

Principales enzimas digestivas de las Proteínas

FEDUCHI y col. “Bioquímica-Conceptos esenciales”-Ed. Panamericana, 1ª edic. 2010)

ABSORCIÓN DE LOS AMINOACIDOSSISTEMAS DE TRANSPORTE

CELULAS (intestinales,

renales, hepáticas,

etc.)

Transporte Mediado Activo

(dependiente de Na+)

Difusión facilitada

Aminoácidos neutros pequeños: Alanina,serina

Aa. neutros y aromáticos grandes: isoleucina,tirosina

Aminoácidos básicos: Arginina

Aminoácidos ácidos: Glutamato

Iminoácidos: Prolina

Fuentes exógenas (aprox. 70 g/día) Fuentes endógenas (aprox.140 g/día)

Proteínas de la dieta Proteínas de membranas, (vegetales o animales) enzimas, hormonas, etc.

Digestión y absorción Degradación

- Proteínas- Aminoácidos No esenciales- Constituyentes nitrogenados no proteicos: purinas, pirimidinas, porfirinas, ácidos biliares.

DEGRADACIÓNDEGRADACIÓN PRECURSORES DE BIOSÍNTESIS

α - cetoácidos amoníaco

No se almacenan

AMINOÁCIDOSAMINOÁCIDOS

Genera energía metabólica

DEGRADACIÓN DE DEGRADACIÓN DE AMINOÁCIDOSAMINOÁCIDOS

¿En qué condiciones ¿En qué condiciones metabólicas?metabólicas?

Recambio proteico: síntesis y degradación normales

Dieta rica en proteínas: el excedente de la síntesis de proteínas

Inanición, Diabetes: no hay glúcidos disponibles

α - cetoácidos amoníaco

DEGRADACIÓN DE DEGRADACIÓN DE AMINOÁCIDOSAMINOÁCIDOS

¿Mediante qué ¿Mediante qué procesos ocurre?procesos ocurre?

(Esqueletos carbonados)

Urea

Orina

Glucosa Cuerposcetónicos

Acetil-CoA, Ciclo de Krebs

CO2 + H2O + ATPCO2 + H2O + ATP

¿Qué proporción de ¿Qué proporción de la necesidad energéticala necesidad energética

cubre?cubre?

10% del total10% del total

(90% restante(90% restantelo proveenlo proveen

Hidratos de C yHidratos de C yLípidos) Lípidos)

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)Ca

tabo

lism

o de

l nitr

ógen

o de

am

inoá

cido

s

Vías de eliminación del grupo Vías de eliminación del grupo αα-amino-amino

- Reacciones de Transaminación

- Reacciones de DesaminaciónOxidativa

No Oxidativa

TransaminaciónTransaminación

α-aminoácido (R’)α-cetoácido (R)α-aminoácido (R) α-cetoácido (R’)

PiridoxalFosfato(Vit B6)

Aminotransferasa o Transaminasa

PPL: piridoxal fosfato piridoxamina fosfato

Principales reacciones de transaminación

PPL

Alanina aminotransferasa

(ALT)

Glutámico pirúvico transaminasa (GPT)

COO-

CH3N+ H

CH3

Alanina

+

C O O-

C

C H2

C H2

C O O-

O

α-cetoglutarato

C O O-

C

C H3

O

Piruvato

COO-

CH3N+ H

CH2

CH2

COO-

+

Glutamato

ALT ó GPTALT ó GPT- Localización citoplasmática.- Particularmente abundante en hígado, corazón y músculo.-Importante en la clínica.

PPL

Aspartato aminotransferasa

(AST)

Glutámico oxalacético transaminasa (GOT)

C O O-

C

C H2

C H2

C O O-

O

+

α-cetoglutarato

COO-

CH3N+ H

CH2

COO-

Aspartato

+

COO-

CH3N+ H

CH2

CH2

COO-

Glutamato

C O O-

C

C H2

C O O-

O

Oxalacetato

AST ó GOTAST ó GOT- Localización >> mitocondrial y < citoplasmática.- Particularmente abundante en hígado y corazón.-Importante en la clínica.

Principales reacciones de transaminación

Vías de separación del grupo Vías de separación del grupo αα-amino-amino

- Reacciones de Transaminación

- Reacciones de DesaminaciónOxidativaOxidativa

No Oxidativa

Glutamato α-cetoglutarato

Glutamato deshidrogenasa

Desaminación oxidativa del GlutamatoDesaminación oxidativa del Glutamato

(+) ADP y GDP

(-) ATP y GTP(matriz mitocondrial)

En la mayoría de los tejidos

Degradación y síntesis de Glutamato

Glutamato deshidrogenasa

TRANSDESAMINACIONTRANSDESAMINACION

TRANSAMINACION DESAMINACION OXIDATIVA

Aminoácido cetoglutarato

Glutamatocetoácido

NADH + H+

NAD+

NH4++

Transaminasa

TRANSDESAMINACIONTRANSDESAMINACION

Destino final del grupo amina de los aminoácidos BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic. (2007)

VÍAS DE SEPARACIÓN DEL GRUPO VÍAS DE SEPARACIÓN DEL GRUPO -AMINO-AMINO

- Reacciones de Transaminación

- Reacciones de DesaminaciónOxidativa

No OxidativaNo Oxidativa

Desaminación no oxidativaDesaminación no oxidativa

COO-

CH3N+ H

CH2OH

Serina

C O O-

C

C H3

O

Piruvato

+ NH4+

PPL

Serina deshidratasa

H2O H2O

COO-

CH3N+ H

C OHH

CH3

Treonina

PPL

Treonina deshidratasa

H2O H2O

C O O-

C

C H2

CH3

O

α-cetobutirato

+ NH4+

Bibliografia Bibliografia

1- BLANCO A., BLANCO G., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 9a edic., Bs. As. (2011).2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).3- Docentes de Química Biológica, “QUIMICA BIOLOGICA Orientada a Ciencias de los Alimentos”, Nueva Editorial Universitaria de la Universidad Nacional de San Luis.4- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010).