metabolismode proteinas. el hígado genera urea como desecho metabólico de las proteínas (a...
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METABOLISMO
DE PROTEINAS
El hígado genera urea como desecho metabólico de las proteínas (a través del ciclo de la urea). Normalmente una persona adulta tiene
alrededor de 8.0 - 20.0 mg de nitrógeno ureico por 100ml de sangre.
Características del nitrógeno
Muy abundante en la naturaleza
Casi químicamente inerte
La incorporación de N2 a las moléculas
comienza por la fijación del N2 por los
organismos procariotas
orgánicas
MICR,O ORGANISMOS
complejonitrogenasa
DinitrogenasaReductasa
NADPH
Dinitrogenasa
NADH
Es la fuente final de los electronesreducción del dinitrógeno.
que se requiere para
Las moléculas de coenzima reducida ceden loselectrones a la proteína hierro-azufre ferredoxinaposteriormente los transfiere a la dinitrogenasa reductasa
La incorporación de N2 a las biomoléculas requiere lareducción enzimática de N2 a NH3, con un alto costoenergético.
Se calcula que por cada mol de N2 reducido a NH3 segastan 16 moles de ATP, dereacción:
N2 + 8 e + 16 ATP+ 16 H2O
acuerdo a la siguiente
2 NH3 + H2+ 16 ADP +16 Pi + 8
H+(e = electrones)
N2: Nitrogeno, NH3: Nitrato H2:Dihidrogeno H+: ion hidrogeno
Glutamato: Fuente de grupos amino de la mayoría de los aa
(reacciones de transaminación)Glutamina:
Dona grupos amino para muchos procesos biosintéticos (célula y en fluidos extracelulares)
Su concentación es mayor que los otros aa y seregula de acuerdo a
requerimientosdenitrógeno de célula y del balance
osmóticoentre citosol y el medio externo.
Aminoácidos que forman parte de las proteínasEs sustrato para la síntesis de proteínas
CTP: citidina trifosfato
U: UradinaUMP: Uradina mono fosfatoAMP: Adenina mono fosfato
Aminoácidos Esenciales Aminoácidos No esenciales
Arginina (Arg)
Alanina (Ala) Prolina (Pro) Glicina (Gly) Serina (Ser) Cisteina (Cys) Asparagina (Asn) Glutamina (Gln) Tirosina (Tyr)Ácido aspártico (Asp)
Valina (Val)
Leucina (Leu) Isoleucina (Ile) Fenilalanina (Phe) Metionina (Met) Treonina (Thr) Lisina (Lys) Triptófano (Trp) Histidina (His)
Ácido glutámico (Glu)
Aminoácido de cadena ramificada (ACR)
Los ACE representan una forma principal de transporteotros tejidosdel nitrógeno amino desde el hígado a
donde se utiliza para la síntesis de los ANE que serequiere para la síntesis de proteína y ciertos derivadosde aminoácidos.
Reacciones de transaminación
Estas dominan el metabolismo de los aminoácidos.Están catalizadas por un grupo de enzimas denominadasaminotransferasas o transaminasa, los grupos alfa-amino, se transfieren desde un alfa-aminoácido a un alfa-cetoacido
La mayor cantidad de las proteínas en elcuerp
ose encuentr
anen
forma
demúsculo
s.
Cuando las exigencias de aminoácidos
noes
son
satisfechas,
el músculodegrada
doen
aminoácidos,
que
sondeen
enviados
entonces
a la reservausados
aminoácidosconsecuencia.
para
ser
A fin de satisfacer las demandas de los tejidos del
cuerpo, el mismo necesita nuevos aminoácidos.
La proteína alimenticia es nuestra fuente primaria
de aminoácidos.De todos los macronutrientes la proteína es la única
con un subsidio diario recomendado (RDA).
RDA es corriente en adultos sedentarios es de 0.83gramos
decorporal
proteínas
por
kilogramo
de
peso
Equilibrio de Nitrógeno =
Nt (consumo total) - Nu (ensudor)
cuando la ecuación es
=0: equilibrio nitrogenado
orina) - Nf (en heces) - Ns (en
≥ 0: equilibrio de nitrógeno positivo
≤ 0: equilibrio nitrogenado negativo
proteína debe ser usada paraobtener energía.
Proteína adicional es utilizada:
Nuevos tejidos
El cuerpo no almacena la proteína como lo hace conla grasa (tejido adiposo) o glucosa (glucógeno), que son ambos fácilmente accesibles.
Cualquier proteína ingerida, participa en el procesonecesario para mantener el volumen de proteínas,
Por lo tanto, el cuerpo debe romper tejido funcional, músculo esquelético, para encontrar energía cuando el equilibrio del nitrógeno es negativo.
El Balance Nitrogenado (BN) depende de los siguientesfactores:
a) cantidad de proteína ingerida en dieta
b) calidad de la proteína ingerida o Valor Biológico(VB), referida al contenido de aminoácidos esenciales
c) relación Energía/Nitrógeno de la dieta
d) Caracteristicas individuales:edad, estado fisiológico y de salud, actividad y sexo
El kwashiorkorEs una forma de mal nutrición que produce unaingestión insuficiente y prolongada de proteínas,
Síntomas:•Retraso de crecimiento•Apatía•Ulceras•Hepatomegalia•Diarrea•Descenso deriñones.
de la masa y función del corazón y
Puede tratarse con una alimentación con gran cantidadde proteínas : leche, huevos y carne (Soya)
moléculas deaminoácidos
Degradandocontinuament
e
sintetizando
Otrosmetaboli
tos
necesidades metabólicas se
Proteínas
Dependiendo de lassintetizan determinados aminoácidos o se interconvierteny luego se transportan a los tejidos en los que se utilizan.
se requieren para síntesis
Metabolismo de los aminoácidos
La aminación reductora, o aminación reductiva, es una reacción química que implica la conversión de un grupo carbonilo de una cetona o aldehído en una amina.
NH4: AMONIO
asparagina
lisina
metionina
treonina
FAMILIA DEL ASPARTATO
transaminación
Oxalacetato
AST mitocondriasisoenzimas
ASTde
citoplasmaCélulas
reacciónCarbono
influye en el
Flujo
quecataliza esreversible Nitrógeno
AST: aspartato transaminasa
ALT o TGP: Alanina aminotransferasa
Regulación síntesis de aminoácidosInhibición concertada (regulación alostérica):
Más de un modulador, por retroalimentación negativa(generalmente los productos derivados del aa) con efectosaditivos
Principal mecanismo:Retroalimentación negativa (inhibición de la 1º reacciónpor el producto final de la vía)
••
Generalmente la 1º reacción es irreversibleCatalizada por enzimas alostéricas
Moléculas derivadas dePrecursores de:
aminoácidos
Porfirinas (glicina):Precursores del HEMO Enzimas)
(Hb / Mb /Citocromos /
Creatinina (lisina y arginina):Precursor de fosfocreatina, fosforilación a nivelsustrato de ADP en músculo
de
HEMO; HIERROLos citocromos ; son proteínas que desempeñan una función vital en el transporte de energía química en todas las células vivas.
Moléculas derivadas de aminoácidosPrecursores de:
Glutatión (glicina, glutamato y cisteina):Amortiguador redox, mantiene los grupos sulfidrilos de las enzimas en estado reducido
Oxido nítrico, mensajero biológico ( Arginina):Neurotransmisor, proceso de coagulación, control de la hipertensión sanguínea
El termino redox representa procesos de reducción y oxidación que ocurren simultaneamente en soluciones acuosas
Moléculas derivadas de aminoácidosPrecursores de:
Aminas biológicas / Neurotransmisores:Tirosina:Catecolaminas: Dopamina, norepinefrina epinefrina.Parkinson: baja producción dopaminaEsquizofrenia: alta producción dopamina
y
Glutamato:GABA (aminobutirato), neurotransmisor inhibitorioEpisodios epilépticos: baja producción
Eliminación delgrupo AMINO
CATABOLISMO
Degradación
Se elimina en
lasíntesis de ureaEsqueletos
carbonados(las partes
nonitrogenada
s).
Los esqueletos carbonados se degradanproductos metabólicos:
para
formar siete
Sintetizar
glucosa
Producirenergía
Acetil-CoA
Acetoacetil-CoA
Piruvato
Alfa- cetoglutar
ato Succinil-
CoA Fumarato Oxalacetat
o.
Sintetizar
ácidos
grasos
Alanina Serina Glicina Cisteína Treonina
Aminoácidos
cuya degradaci
ón implica al Piruvato
Aminoácidos queforman acetil-CoApuede dividirse de acuerdo a si el Piruvato en es un intermediario en la formación de acetil- CoA
Leucina Lisina Triptófano Tirosina Fenilalanina
Aminoácidos quese convierten en acetil-CoA mediante rutas que no implican al piruvato
ArgininaProlina Histidina Glutamato glutamina
Aminoácidos que formanalfa-
cetoglutarato
MetioninaIsoleucinaValina
Aminoácidos que
forman succinil-CoA
AspartatoAsparagina
Aminoácidos que
forman oxalacetato
Los
aminoácidos
que
se degradan
para
formar
acetil-CoA
oacetoacetil-CoA
se denominan
cetogénicos,
debido
a quepueden convertirse en ácidos grasos o en cuerpos
cetónicos.Los esqueletos carbonados de los aminoácidos glucogénicos,que
se degradan
a Piruvato
o a un intermediario
del
acidocítrico, pueden
utilizarsea continuación
enlagluconeogéne
sis.
Eliminación del
grupo amino
Desaminación2 reacciones
Desaminación
oxidativa
Transaminación
Transferencia del grupo aminoa un ceto-ácido
Piruvato:Alanina,
Serina,
Glicina,
Cisteína,
Treonina.
Ruptura de un grupo amino
Serina y treonina deshidrasasLa serina y la treonina no son sustratos de reacciones detransaminación.Sus grupos amino se eliminan por las enzimas hepáticasserina
deshidratasa
y treonina
deshidratasa,
que
requierepiridoxal
fosfato.Los esqueletos carbonados producto de estas reaccionesson el Piruvato y el alfa-cetobutirato respectivamente.
Ureasa bacterianaUna fuent
eimportante
del
amoniaco
del
hígado(aproximadame
nteel 25%
)se produc
epor
la acción
dedeterminadas bacterias del intestino que contienen la enzimaureasa.La urea presente en la sangre circula a través de lasmembranas celulares dentro de la luz intestinal.Una vez hidrolizada la urea por la ureasa bacteriana paraformar amoniaco, esta última sustancia difunde de vuelta a lasangre, que la transporta al hígado.
Ruta cíclica que se
denomina ciclo de la urea.
Descubierto por:
Hans Krebs y Kurt Henseleit
Formación
delaure
aAMONIACO
UREA
CO2
ASPARTATO
El ciclo de la urea es un proceso metabólico en el cual se procesan los derivados proteicos y se genera urea como producto final.
NH4
yHCO3Síntesis de
urea(hepatocito
s)Catalizador:carbamoil fosfato sintetasa I.Reacción
Irreversible requiere dosmoléculas de ATP
formación de
carbamoil
fosfato1.- activar el HCO3
(bicarbonato)
2.- fosforilar elcarbamato
Catalizador:ornitina
transcarbamoilasacarbamoil
fosfato citrulina.+
Orinitina citoplas
ma
+aspartat
o
Catalizador:
arginosuccinato
sintasaarginosuccinato
Reacciónreversible
Arginosuccinatoliasa
Fumarato
+ Argininaprecursor inmediato
de la urea
Arginosuccinato
arginasa
cataliza la
hidrólisis de la
arginina
Finalmente se
elimina en la
orina por el riñónSe difunde
fuerade los
hepatocitos al torrente sanguíneo
urea
+ ornitina
Regulación del ciclo de ureaEl ciclo de la urea funciona solo para eliminar el exceso denitrógeno.
En las dietas de alto contenido proteico los esqueletos decarbono de los aminoácidos son oxidados para energía o almacenados como grasa y glicógeno, pero el nitrógeno amino debe ser excretado.
Regulación del ciclo de ureaCuando las proteínas dietéticas aumentan significativamente, las concentraciones de las enzimas se elevan.De regreso a una dieta balanceada, los niveles de las enzimas decrecen.Bajo condiciones de inanición, los niveles de las enzimas se elevan mientras las proteínas son degradas y los esqueletos de carbono de los aminoácidos son usados para proporcionar energía, incrementando así la cantidad de nitrógeno que debe ser excretado.
Regulación del ciclo de ureaLa regulación a corto plazo: Carbamoil fosfato sintetasa(CPS-I, relativamente inactiva)
Activadores alostéricos:
• N-acetilglutamato.• arginina, la cual es un efectoracetilglutamato sintasa.
alostérico positivo de N-