UNVERSIDAD DE CARABOBOFACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD.

ESCUELA DE MEDICINA “DR. WITREMUNDO TORREALBA”DEPARTAMENTO DE BIOQUIMICA

UNIVERSIDAD DE CARABOBO

Metabolismo de

aminoácidos

Prof. Angélica Jiménez

Alumna: Albanela Terán

La Morita, 26/07/12Obj. 7.- Explicar cómo se lleva a cabo la regulación de la degradación de aminoácidos.

Regulación del catabolismo de aminoácidos. Papel de la glutamato deshidrogenasa.

La regulación del catabolismo de aminoácidos se regula a nivel de las reacciones catalizadas por la glutamato deshidrogenasa y la glutamina sintetasa.

La glutamato deshidrogenasa cataliza la aminación reductora del α-cetoglutarato:

La reacción es reversible. En las células animales la enzima actúa bien en la dirección de síntesis o bien en la dirección catabólica, aportando α-cetoglutarato al ciclo del ácido cítrico; es probable que predomine la función catabólica. La enzima de los animales utiliza NAD+ como principal cofactor, pero también puede emplear NADP+. En los animales la glutamato deshidrogenasa es un hexámero de subunidades idénticas, situada en las mitocondrias, lo que concuerda con un papel principal de esta enzima en la generación de energía.

La enzima se controla alostéricamente; la síntesis de α-cetoglutarato se inhibe por el ATP o el GTP, y es estimulada por el ADP o GDP. Así la enzima está activada en situaciones de baja carga energética.

Tanto si se forma por acción de la glutamato deshidrogenasa como si se forma por transaminación, el glutamato puede aceptar un segundo grupo amonio para generar glutamina en la reacción catalizada por la glutamina sintetasa.

Esta enzima se denomina específicamente sintetasa, en lugar de sintasa, ya que la reacción acopla la formación del enlace con la energía liberada por la hidrólisis del ATP.

La reacción de la glutamina sintetasa se produce a través de un intermediario acil fosfato. El ATP fosforila el carbono δ del glutamato para dar un anhidro de carboxilo-ácido fosfórico, que sufre un ataque nucleófilo por el nitrógeno del amoníaco para dar el producto amida, glutamina.

El nitrógeno amida se utiliza en la biosíntesis de varios aminoácidos (como el glutamato, el triptófano, y la histidina), los nucleótidos de purina y pirimidina, y los aminoazúcares. En los animales, la glutamina sintetasa es un elemento clave en la desactivación tóxica del amoníaco que se forma por el catabolismo de los aminoácidos, en especial en el cerebro. De hecho el glutamato y la glutamina son dos de los aminoácidos libres más abundantes de las células cerebrales; la formación de estos aminoácidos puede causar depleción de α-cetoglutarato, interfiriendo de esta forma en el ciclo del ácido cítrico y la generación de energía.

La actividad de la glutamina sintetasa está regulada por dos mecanismos diferentes pero acoplados: 1) regulación alostérica mediante retroinhibición acumulativa y 2) una modificación covalente de la enzima producida mediante una cascada reguladora.

La retroinhibición acumulativa comporta la acción de 8 retroinhibidores específicos. Estos 8 inhibidores son, o bien, productos finales metabólicos de la glutamina (triptófano, histidina, glucosamina-6-fosfato, carbamoil fosfato, CTP y

AMP) o bien indicadores de algún otro tipo del estado general del metabolismo de los aminoácidos (alanina, glicina). Cada uno de los 8 compuestos produce sólo una inhibición parcial, pero, en combinación, el grado de inhibición aumenta hasta el extremo de que una mezcla de los 8 produce un bloqueo casi completo. Esto tiene sentido desde el punto de vista metabólico, ya que asegura que la acumulación de del producto final de una ruta no desactiva el aporte de un sustrato (glutamina) necesario para otras rutas.

A la retroinhibición acumulativa se superpone un modo de regulación que implica la modificación covalente de la enzima. La glutamina sintetasa se regula por adenililación: un residuo de tirosina específico de la enzima reacciona con el ATP para formar un éster entre el grupo hidroxilo fenólico y el fosfato AMP resultante. Este residuo de tirosina se encuentra muy cerca del lugar catalítico. La adenililación inactiva el lugar catalítico adyacente. Una molécula enzimática con los 12 lugares (la glutamina sintetasa es un dodecámero) adenililados es completamente inactiva, mientras que la adenililación parcial produce una inactivación también parcial.

La adenililación y la desadenililación de la glutamina sintetasa comportan una serie de cascadas reguladoras.

Ambas reacciones están catalizadas por la misma enzima: un complejo adenilil transferasa (AT) y una proteína reguladora, la PII. La forma molecular de la PII (uridililada o desuridililada) determina si el complejo cataliza la adenililación

(“adenylylation” en la fig.) o desadenililación (“desadenylylación” en la fig.). La uridililación (“uridylylation” en la fig.) de PII la cataliza una tercera enzima, la uridilil transferasa (UT), que transfiere un residuo UMP a un lugar específico de la molécula PII. El producto PII-UMP, reacciona con la AT para estimular su desadenililación de la glutamina sintetasa (“glutamine synthetase” en la fig.). La forma de PII que no contiene UMP convierte la AT en un enzima adenililizante. La actividad de la UT se estimula, a su vez, por el ATP y el α-cetoglutarato (“α-Ketoglutarate” en la fig.), y se inhibe por la glutamina (Gln). La relación[α-cetoglutarato] / [glutamina] es crucial par determinar si la uridililación se favorece o se inhibe. La desuridililación de la PII-UMP la cataliza una enzima diferente.

Estas cascadas reguladoras proporcionan un mecanismo de respuesta que garantiza que, cuando el aporte de nitrógeno activado (glutamina) es alto, su ulterior biosíntesis se corta; la forma PII que no contiene UMP se acumula y activa la actividad de adenililación de la adenilil transferasa. Esto hace que se acumule la forma de glutamina sintetasa que contiene AMP, menos activa. Y a la inversa, cuando los aportes de nitrógeno activado son bajos, se acumula α-cetoglutarato, y si el ATP es también abundante, se estimula la actividad de la glutamina sintetasa mediante el mecanismo inverso.

8.- Diferenciar a los aminoácidos según la capacidad del organismo humano para su biosíntesis.

Aminoácidos esenciales y no esenciales. Calidad de las proteínas que se consumen.

Los aminoácidos esenciales son aquellos que el propio organismo no puede sintetizar por sí mismo. Esto implica que la única fuente de estos aminoácidos en esos organismos es la ingesta directa a través de la dieta. Los aminoácidos esenciales son: Histidina (His), Valina (Val), Leucina (Leu), Isolucina (Ile), Lisina (Lys), Metionina (Met), Treonina (Thr), Fenillalanina (Phe), Triptófano (Trp).

Los aminoácidos no esenciales pueden ser sintetizados por el organismo a partir de productos intermedios del ciclo del ATC y otras vías metabólicas. Estos son: Tirosina (Tyr), Glicina (Gly), Alanina (Ala), Cisteina (Cys), Serina (Ser), Aspartato (Asp), Asparagina (Asn), Glutamato (Glu), Glutamina (Gln), Arginina (Arg), Prolina (Pro).

Los aminoácidos condicionalmente esenciales por lo general no son esenciales, excepto en momentos de enfermedad y estrés; y son la arginina y la histidina. Otros autores afirman que este grupo de aminoácidos esta formado por la

arginina, glicina y glutamina; y así muchos otros exponen diferentes teorías acerca de la conformación de este grupo de aminoácidos.

La calidad proteica se define por el número de aminoácidos esenciales que contenga dicha proteína, cantidad y digestibilidad.

Una proteína con alto valor biológico tendrá en su estructura todos los aminoácidos esenciales en cantidad para satisfacer las necesidades. La proteína vegetal tiene menor valor biológico que la proteína animal.

9.- Nombrar los precursores a partir de los cuales se sintetizan los aminoácidos no esenciales.

Precursores para la síntesis de aminoácidos no esenciales.