PROTEÍNASPonentes:

UNIVERSIDAD DE QUINTANA ROO

DIVISIÓN DE CIENCIAS DE LA

SALUD

CARACTERÍSTICAS GENERALES•Las proteínas son macromoléculas compuestas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. La mayoría también contienen azufre y fósforo.

Se encuentran en todos los compartimientos de la células, constituyen las unidades estructurales a partir de las cuales se ensamblan las células y están constituidas básicamente por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N).

•Son compuestos muy complejos formados por cadenas de cientos y miles de aminoácidos unidos entre sí por enlaces peptídicos.

•Son polímeros de los aminoácidos

aunque pueden contener también azufre (S) y fósforo (P) y, en menor proporción, hierro (Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), yodo (Y), etc.

Están conformadas por UNIDADES denominadas AMINOÁCIDOS.

Éstas son moléculas bifuncionales porque presentan:•Un grupo funcional AMINO (-NH2)

•Un grupo funcional CARBOXILO (-COOH)

En la naturaleza existentes uno 80 aminoacidos pero solo 20 forman parte de las proteinas y el más simple de ellos es la GLICINA.

COO-

H C NH3+

H

Los aminoácidos se designan por un código de 3 letras relacionadas con su nombre químico o sólo 1 acordada internacionalmente:

Alanina Ala A Arginina ArgR

Asparragina Asn N Ác. Aspártico Asp D

Cisteína Cys C Glicina GlyG

Glutamina Gln Q Ác. Glutámico Glu E Histidina His H Isoleucina Ile

I

Leucina Leu L Lisina Lys K Metionina Met M Fenilalanina Phe F

Prolina Pro P Serina Ser S Treonina Thr T Triptófano Trp

W Tirosina Tyr Y ValinaVal V

•Esenciales• No esenciales

•Para la especie humana son esenciales ocho, metionina, lisina, valina, triptófano, leucina, isoleucina y fenilalanina (además puede añadirse la histidina como esencial durante el crecimiento, pero no para el adulto)

Los aminoacidos presentes en las proteinas pueden clasificarse en dos grandes grupos dependiendo de la polaridad relativa de sus grupos:----grupo no polar: fenilalanina, leucina, isoleucina, valina, alanina, metionina, triptofano y cisteina.----grupo polar: la serina, treonina, cisteina, asparagina, glutamina, y tirosina.

IMPORTANCIA BIOMEDICA

DINAMICAS: ---- La función catalítica.----El transporte:La hemoglobina y la mioglobina.Estructurales:La colagena , la elastina y la queratina.

Estructura Secundaria

Por su estructura cuaternaria, se pueden clasificar de acuerdo a la conformación que adoptan al conjugarse:

•Fibrosas (polipéptidos en α-hélice trenzados)

•Globulares (polipéptidos agrupados en conformación esferoide)

Ejemplos de proteínas fibrosas:

Elastina Fibrina

Ejemplos de proteínas globulares:

Glucagón Insulina

•LAS PROTEINAS SON CONSTITUYENTES ESENCIALES DEL PROTOPLASMA Y CONSTITUYENTES FUNDAMENTALES DE TODAS LAS CELULAS Y TEJIDOS DEL CUERPO.

•EL CUERPO LAS UTILIZA PARA CRECIMIENTO DE TEJIDOS NUEVOS Y CONSERVACION DE LOS EXISTENTES, Y COMO FUENTE DE ENERGÍA.

síntesis de proteínas

El METABOLISMO: es el conjunto de reacciones con las que los seres vivos adquieren, producen y utilizan energía para sus diferentes funciones.  El metabolismo tiene cuatro FUNCIONES específicas:1. Obtener energía química de la degradación de los nutrientes.2. Convertir las moléculas nutrientes en precursores.3. Sintetizar las macromoléculas biológicas necesarias para la célula.4. Sintetizar o degradar biomoléculas, necesarias para ciertas funciones

ENZIMAS

La vida requiere además del transporte, la transportación química de los metabolitos, las enzimas cumplen con estas funciones debido a que son capaces de unir ligandos y facilitar su transformación especifica en otra molécula de interés para el organismo, las enzimas catalizan la formación, ruptura y arreglo de los enlaces covalentes necesarios para producir nuevas proteínas.

•Lisozimas.•Proteinasas.•Serina proteinasas.•Cisteina proteinasas•Carboxilo proteinasa•metaloproteinasas

GRACIAS POR SU AMABLE ATENCIÓN ¡¡¡¡“No hay que confundir nunca el conocimiento con la sabiduría. El primero nos sirve para ganarnos la vida; la sabiduría nos ayuda a vivir” Sorcha Carey.

Las proteínas ocupan un lugar de máxima importancia entre las moléculas constituyentes de los seres vivos, en los vertebrados, son los compuestos orgánicos mas abundantes pues representan alrededor del 50% del peso. Prácticamente todos los procesos biológicos dependen de su presencia

Son proteínas casi todas las enzimas catalizadoras de reacciones químicas en el

organismo, muchas hormonas reguladoras de

actividades celulares

La hemoglobina y otras moléculas con funciones de

transporte en la sangre, anticuerpos encargados de

las acciones de defensa natural contra infecciones

Los receptores de las células a los cuales se les

unen moleculas para desencadenar una

respuesta determinada

La actina y la miosina responsables finales del

acortamiento del musculo durante la contracción muscular, el colágeno

integrante de las fibras de los tejidos de sostén

proteínas

CLASIFICACION Si bien no existe un sistema universal, las proteínas pueden clasificarse con base en su solubilidad, forma, función biológica o estructura tridimensional.

proteínas

Funciones biológicas

Solubilidad en soluciones acuosas

Forma

Defensivas

Transporte

amortiguadores

Reguladoras

Albuminas

Globulinas

Histonas

Globulares

Fibrosas

GLOBULARES: Son aquellas en las cuales la molécula se pliega sobre si misma para formar un conjunto compacto semejante a un esferoide u ovoide son solubles en agua y son moléculas de gran actividad funcional.1. Enzimas 2. Anticuerpos 3. Hormonas 4. Hemoglobina

FIBROSAS: En ellas las cadenas polipeptidicas se ordenan paralelamente formando fibras o laminas extendidas, son poco solubles e integran tejidos de sostén

5. Fibras de tejido conjuntivo 6. Otras estructuras tisulares de gran resistencia física

CLASIFICACIÓN

LAS PROTEINAS PUEDEN

CLASIFICARSE EN DOS GRANDES

GRUPOS:

• PROTEINAS SIMPLES• PROTEINAS COMPLEJAS

• SIMPLES• Su hidrólisis da como resultado

solo aminoácidos y una reducida proporción de glúcidos.

• Albuminas: son proteínas solubles en agua, tienen carácter acido. Pertenecen al grupo de proteínas globulares, se les asignan nombres que indican su procedencia como: ovoalbúmina, lactoalbumina, seroalbumina.

Globulinas: son insolubles en agua pura se disuelven en soluciones salinas diluidas, menos hidrófilas que las albuminas, suelen estar integradas por varias cadenas polipeptidicas.Se encuentran también en la clara de huevo (ovoglobulina), leche (lactoglobulina).Glutelinas y gliadinas: se encuentran principalmente en granos de cereales aproximadamente la mitad del total de proteínas en la harina de trigo esta representada por la gliadina. Son proteínas nutricionalmente pobres por que no aportan todos los aminoácidos esenciales en proporciones adecuadas, existen cuadros patológicos asociados a la intolerancia de estas proteínas (enfermedad celiaca).Histonas: fuertemente básicas contiene alta proporción de lisina, arginina e histidina. Tienden a formar complejos con compuestos aciditos como ácidos nucleídos. Se las encuentra en los nucleos celulares, asociados al ADN.

Protaminas: son también proteínas de carácter básico de molécula relativamente pequeña.

Escleroproteinas: también llamadas albuminoides, son insolubles, integran tejidos de sostén y estructuras de gran resistencia física. Pertenecen al tipo de proteínas fibrosas los mas importantes son: queratina, colágeno, elastinas.

CONJUGADAS En estas moléculas se asocia una proteína simple y otro tipo de compuesto, se llama apoproteina a la porción proteica mientras que al otro se le conoce como grupo prostético. Nucleoproteínas: la porción proteica esta representada por una proteína simple fuertemente básica del tipo histona unido al grupo prostético por enlaces tipo salino este grupo esta compuesto por ácidos nucleícos.

Cromoproteinas: Están formadas por una proteína simple asociadas a un grupo prostético coloreado. En este grupo se encuentran moléculas de gran importancia como: hemoglobina, citocromos y flavoproteinas que participan en proceso de oxidoreducción. Glicoproteinas: son proteínas unidas a hidratos de carbono estos pueden ser mono, oligo o polisacaridos fijados a uno o muchos sitios de la cadena polipeptida por enlaces tipo N-glucosidicos

Fosfoproteinas: caseína de la leche y vitelina de la yema de huevo son fosfoproteínas importantes que actúan como reservorio de fosfato por otra parte la unión covalente reversible de grupos fosforilo al hidroxilo de restos de serina, treonina o tirosina constituye un mecanismo de regulación de muchas proteínas.

Lipoproteinas : en ellas el grupo prostético esta representado por lípidos de diverso tipo. Los complejos entre fosfolípidos y proteínas están ampliamente distribuidos en tejidos animales, en el plasma sanguíneo cumplen función transportadora.

Metaloproteinas: hay un numeroso grupo de proteínas conjugadas con elementos metálicos como grupo prostético (fe, Cu, Zn, Mg, Mn) esenciales para su estructura y función.

AMINOÁCIDOS

Como su nombre lo indica, los aminoácidos son compuestos que poseen un grupo amino (-NH2) y un grupo acido (carboxílico -COOH) en su estructura

Estructura de un aminoácido

Grupo amino (básico)

Átomo de hidrógeno

Átomo de hidrógeno

Cadena lateral

H2N― ―COOH C

R

H

Composición de los aminoácidosTodos los aminoácidos tienen un carbono central (denominada carbono α) al que están unidos cuatro grupos diferentes: 1- un grupo amino básico (-NH2) 2-un grupo carboxilo acídico (-COOH) 3- un átomo de hidrógeno (-H) 4- una cadena lateral característica (-R)

IsomeríaCompuestos que tiene la misma forma molecular pero diferente forma estructural.

Clasificación de los aminoácidos en el cuerpo humano

• Esenciales: son aquellos que no provee el cuerpo y deben ser ingeridos por medio de los alimentos. Los aminoácidos esenciales son la histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina y valina.

• No esenciales: significan que nuestros cuerpos producen un aminoácido, aun cuando no lo obtengamos de los alimentos que consumimos. Son la alanina, asparagina, ácido aspártico y ácido glutámico.

• Condicionales: es necesario su consumo para la síntesis de algunos no esenciales. Son la argenina, cisteína, glutamina, tirosina, glicina, ornitina, prolina y serina.

Clasificación química de los aminoácidosExisten 20 aminoácidos diferentes de que forman parte de las proteínas. Todos ellos son a-aminoácidos y constan de un grupo amino, un grupo carboxilo, un hidrógeno y un grupo distintivo llamado R unidos a un mismo carbono denominado carbono-a. El carbono-a recibe este nombre por ser el carbono adyacente al carbono del grupo carboxilo, y el grupo diferenciador de los distintos aminoácidos (R) se denomina cadena lateral.

Dado que los diferentes aminoácidos difieren unos de otros por su cadena lateral, podemos clasificarlos según el tipo de cadena lateral que posean.

Aminoácidos alifáticos: En esta grupo se encuadran los aminoácidos cuya cadena lateral es alifática, es decir una cadena

hidrocarbonada.

Glicina, Gly, G Alanina, Ala, A Valina, Val, V Leucina, Leu, L

Isoleucina, Ile, I

Aminoácidos aromáticos

En esta grupo se encuadran los aminoácidos cuya cadena lateral posee un anillo aromático. La fenilalanina es una alanina que lleva unida un grupo fenílico. La tirosina es como la fenilalanina con un hidroxila en su anillo aromático, lo que lo hace menos hidrofóbico y más reactivo. El triptófano tiene un grupo indol.

Fenilalanina, Phe, F Tirosina, Tyr, Y Triptófano, Trp, W

La prolina también tiene una cadena lateral de naturaleza alifática, pero difiere de los demás aminoácidos en que su cadena lateral está unida tanto al carbono alfa como al nitrógeno del grupo amino.

Prolina, Pro, P

Aminoácidos azufrados

Hay dos aminoácidos cuyas cadenas laterales poseen átomos de azufre, son la cisteína, que posee un grupo sulfhidrilo, y la metionina, que posee un enlace tioéster.

Cisteina, Cys, C

Metionina, Met, M

Aminoácidos hidroxilados

Otros dos aminoácidos tienen cadenas alifáticas hidroxiladas, la serina y la treonina. El grupo hidroxilo hace de estos aminoácidos mucha más hidrofílicos y reactivos.

Serina, Ser, S Treonina, Thr, T

Aminoácidos básicos

Dentro de los aminoácidos con cadenas laterales muy polares encontramos tres aminoácidos básicos: lisina, arginina e histidina.

Lisina, Lys, KArginina, Arg, R

Histidina, His, H

Aminoácidos ácidos y sus amidas

En este grupo encontramos dos aminoácidos con cadenas laterales de naturaleza ácida y sus amidas correspondientes. Estos son el ácido aspártico y el ácido glutámico (a estos aminoácidos se les denomina normalmente aspartato y glutamato par resaltar que sus cadenas laterales están cargadas negativamente a pH fisiológico). Los derivados sin carga de estos dos aminoácidos son la asparragina y la glutamina que contienen un grupo amida terminal en lugar del carboxilo libre.

Ácido aspártico, Asp, D Asparragina, Asn, N

Ácido glutámico, Glu, EGlutamina, Gln, Q

Estructuras de los aminoácidos Estructura primaria La estructura primaria es la secuencia de

aminoácidos de la proteína. Nos indica qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos aminoácidos se encuentran. La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma que ésta adopte.

Estructura secundaria La estructura secundaria es la disposición de la

secuencia de aminoácidos en el espacio. Los aminoácidos, a medida que van siendo enlazados durante la síntesis de proteínas y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces, adquieren una disposición espacial estable, la estructura secundaria.

Existen dos tipos de estructura secundaria:

1.- La a(alfa)-héliceEsta estructura se forma al enrollarse helicoidalmente sobre sí misma la estructura primaria. Se debe a la formación de enlaces de hidrógeno entre el -C=O de un aminoácido y el -NH- del cuarto aminoácido que le sigue.

2.- La conformación beta En esta dispo2sición los aminoácidos no forman una hélice sino una cadena en forma de zigzag, denominada disposición en lámina plegada.Presentan esta estructura secundaria la queratina de la seda o fibroína.

Estructura terciaria La estructura terciaria informa sobre la disposición de la

estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular.

En definitiva, es la estructura primaria la que determina cuál será la secundaria y por tanto la terciaria.

Esta conformación globular facilita la solubilidad en agua y así realizar funciones de transporte, enzimáticas, hormonales, etc.

Esta conformación globular se mantiene estable gracias a la existencia de enlaces entre los radicales R de los aminoácidos. Aparecen varios tipos de enlaces:1.- el puente disulfuro entre los radicales de aminoácidos que tienen azufre.2.- los puentes de hidrógeno.3.- los puentes eléctricos.4.- las interacciones hidrófobas

Estructura cuaternaria

Esta estructura informa de la unión, mediante enlaces débiles (no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteico. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero.

El número de protómeros varía desde dos, como en la hexoquinasa; cuatro, como en la hemoglobina, o muchos, como la cápsida del virus de la poliomielitis, que consta de sesenta unidades proteicas.

Importancia de los aminoácidos Se combinan para formar proteínas, que

son esenciales para la vida. Si las proteínas se digieren o se

descomponen, los aminoácidos se acaban. El cuerpo humano requiere de muchos aminoácidos para poder descomponer los alimentos, crecer, reparar tejidos corporales y funciones corporales.

METABOLISMO•A diferencia de los lípidos y carbohidratos los aminoácidos no se almacenan en el organismo, sus niveles dependen del equilibrio entre biosíntesis y degradación de proteínas corporales, es decir del balance entre el catabolismo y el anabolismo.

•El cual se conoce como balance nitrogenado por que las proteínas son la principal fuente de nitrógeno.

•En adultos normales los niveles de nitrógeno son regulados por los procesos de excreción de orina y heces

DIGESTIÓN DE PROTEÍNASLa mayoría de los aminoácidos ingeridos en la dieta de los vertebrados, se hallan principalmente en forma de proteínas.

Los aminoácidos sólo pueden incorporarse a las rutas metabólicas en forma libre por ello, las proteínas y péptidos ingeridos en la dieta, son hidrolizados primeramente por enzimas proteolíticas en el tracto intestinal.

Estas enzimas son secretadas por el estómago, páncreas e intestino delgado.

La digestión de proteínas comienza en el estómago. La entrada de proteínas al estómago estimula la secreción de gastrina

Estimula la formación de HCl; Las proteínas globulares se desnaturalizan a pHs ácidos, lo cual ocasiona que la hidrólisis de proteína sea más accesible

En el estómago, la pepsina (MW 33kD), de una sola cadena, es secretada en forma de su zimógeno, el pepsinógeno (MW 40kD) por las células de la mucosa gástrica.

El pepsinógeno se convierte en pepsina por el corte (catalizado por la misma enzima) de 42 residuos del extremo amino-terminal, proceso que es favorecido por el pH ácido del jugo gástrico.

La pepsina no es muy específica, hidroliza los enlaces en los que intervienen aminoácidos aromáticos, aunque también lo hace donde hay Met y Leu.

El producto de la catálisis de esta enzima son péptidos de tamaño variable y algunos aminoácidos libres.

, se dispara la síntesis de la hormona secretina a la sangre. Esta enzima estimula al páncreas para secretar bicarbonato en el intestino delgado para neutralizar el pH alrededor de 7.0.

La entrada de los aminoácidos en la parte superior del intestino (duodeno) se libera la hormona jugo pancreático secretado al intestino delgado aporta los zimógenos de tripsina, quimotripsina, tripsinógeno, carboxipeptidasas A y B y elastasa.

Como resultado de la acción de la pepsina en el estómago seguida de la acción de las proteasas pancreáticas, las proteínas se convierten en péptidos cortos de diversos tamaños y aminoácidos libres.

Los péptidos se degradan para dar aminoácidos libres por acción de las peptidasas de la mucosa intestinal, particularmente la leucin-amino-peptidasa, que también contiene Zn2+, y separa los restos amino-terminales de los péptidos.

Los aminoacidos si son neutros pasan por difusión facilitada, pero si están cargados pasan por transporte activo secundario (simporte) acoplado al Na+. o Péptidos pequeños por pinocitosis.

Los aminoácidos libres resultantes, son excretados al

torrente sanguíneo, de ahí alcanzan el hígado en donde

tiene lugar la mayoría del metabolismo ulterior, incluida

su degradación.

Durante el crecimiento o el embarazo el consumo de nitrógeno debe superar el excretado, ya que este se utiliza en la síntesis de nuevos componentes tisulares

Balance nitrogen

ado positivo

Balance nitrogen

ado negativo

En los casos de desnutrición proteica, procesos febriles severos , diabetes no controladas o neoplasias, la excreción de nitrógeno supera la ingesta.

Utilización, sin modificación alguna, en síntesis de proteínas especificas

Trasformación en compuestos no proteicos de importancia fisiológica

Degradación, para su utilización con fines energéticos

Durante la ingestión, las proteínas de la dieta son hidrolizadas hasta sus aminoácidos constituyentes, estos son absorbidos en los intestinos y transportados por la sangre hasta los tejidos en los cuales se les ofrece diferentes alternativas metabólicas

AMINOACIDOS

Absorción en el

intestino

Degradación de proteínas

tisulares

Síntesis de aminoácidos

(principalmente en el hígado)

Pool metabólico

Síntesis de proteinas

corporales

SINTESIS DE COMPUESTOS NITROGENADO

S NO PROTEICOS

Producción de energía

amoniaco

cetoacidos

• Urea

• Glucosa

• Cuerpos cetonicos

utilización

Proteínas estructurales de tejido

Proteínas plasmáticas

hemoglobina

enzimas

Proteínas de la leche

Hormonas proteicas

Hormonas

Colina

cratinina

purinas

pirimidas

coenzimas

glutation

Melanina

•Cumplida su vida útil las proteínas son hidrolizadas a sus aminoácidos constituyentes los principales sistemas con esta función son:Lisosoma: contiene proteasas llamadas catepsinasUbicuitina proteosoma

CATABOLISMO DE AMINOACIDOS•Los aminoácidos inician su degradación por un proceso que separa el grupo alfa-amina, el grupo nitrogenado sigue su camino independiente los procesos relacionados con el destino del grupo amina son:

1. TRANSAMINACION2. DISEMINACION

CATABOLISMO DE PROTEINAS

Ubicuitina proteosoma

•La proteína a degradar es marcada por insercion de varias unidades de ubicuitina en tandem catalizada por encima activarte (E1),conjugante(E2),y ligasa (E3)

El proteosma es un cilindro hueco formado por múltiples subunidades , en su superficie interna tiene múltiples sitios con actividad proteolítica.

•La proteína es liberada de la cadena de ubicuitinas e introducida en el proteosoma donde son hidrolisadas a oligopeptidos.

Transaminación 1. El grupo alfa-amina es transferido de un aminoácido a un alfa-

cetoacido.

2. Reacción catalizada por transaminasas o aminotrasnferasas que utilizan piridoxal fosfato como coenzima.

3. El piridoxal-P sirve de aceptor o transportador del grupo amina convirtiéndose reversiblemente en piridoxamina-P.

4. A excepción de lisina y treonina todos los AA participan en reacciones de Transaminación con piruvato, oxalacetato, o a-cetoglutarato, para formar alanina, aspartato y glutamato respectivamente.

•

•A su vez alanina y aspartato reaccionan con el cetoglutarato.

•En consecuencia todos los grupos amina de los aminoácidos convergen en la formación de glutamato.

DISEMINACION DEL GLUTAMATO

•Catalizado por glutamato deshidrogenasa utiliza NAD o NADP, se forma a-cetoglutarato y amoniaco

•En mamíferos el mecanismo principal de eliminación del amoniaco es el ciclo de la urea.

•A PH de las células el amoniaco de convierte en el ion amonio (NH4+)

Vías Metabólicas Del Amoniaco

•El NH3 producido por desaminaciones en los tejidos y también el generado por bacterias de la flora intestinal. •Llega a la sangre y debe ser eliminado por que es toxico. Uno de los mecanismos principales es la formación de glutamina

• el NH3 se une al glutamato reacción catalizada por glutamina sintetasa requiere ATP.

•La glutamina es hidrolizada a glutamato y NH3 por glutaminasa.

• En el riñón la producción de amoniaco es importante como mecanismo de ahorro de bases, en mamíferos la principal vía de eliminación de el amoniaco es el ciclo de la urea.

CICLO DE LA UREA

5.- Hidrólisis de arginina: Se forma urea y ornitina

4.-Esicion de arginosuccinato: una liasa divide arginosuccinato a fumarato y arginina

3.- síntesis de arginosuccinato: la citrulina se une al aspartato

(arginosuccinato sintetasa) el ATP se hidroliza a AMP y PPi.

2.- síntesis de citrulina: El carbamilo es trasferido a ornitina (ornitina trascabamilasa) se forma citrulina que sale de la mitocondria y continua

con las siguientes etapas en el citosol.

1.- síntesis de carbamilfosfato: condensación de NH3 , Y CO2 y fosfato (carbamilfosfato sintetasa l ) la reacción ocurren el la mitocondria se utiliza 2 ATP. Requiero de N-acetil glutamato.

La urea se produce en el hígado atreves de una serie de reacciones.

(+) N-acetilglutamato (+)Arg

Glu + Acetil-CoA

Destino del esqueleto carbonado de los amino ácidos

Aminoácidos

Glucogenicos

piruvato

Intermediarios del ciclo de

krebs

Cetogenicos Acetil CoA/ acetoacetato

a-CETOGLUTARATO

GLUCONEOGÉNESIS HEPÁTICA

tirosina

fenilalanina

valina

treonina

isoleucina

metionina

arginina

histidina

glutamina

prolina

glutamato

alanina

serina

cisteína

glicina

triptofanotreonina

OXALACETATO

MALATO

SUCCINIL-CoA

FUMARATO

CICLO DE

KREBS

acetil-CoA

piruvato

GLUCOSA

acetil-CoA + acetoacetil-CoA HMG-CoA

ACETOACETATO

fenilalanina

tirosina

isoleucina lisina

triptofano

leucina

Los esqueletos hidrocarbonados son incorporados a vías metabólicas con fines energéticos

PROTEINAS

AMINOACIDOS NUCLEOTIDOS

NH4+

EXCRECION(UREA)

-CETOACIDOS

INT. KREBSPIRUVATO

GLUCOSA o

CO2 + H2O

ACETIL-COA

CUERPOSCETONICOS

o CO2 + H2O

Biosíntesis de aminoácidos

Todos los vertebrados, incluyendo el ser humano, pueden sintetizar los 12 aminoácidos nutricionalmente no esenciales.

Sin embargo, los vertebrados no pueden biosintetizar los 10 aminoácidos reconocidos como nutricionalmente esenciales.

Los intermediarios anfibólicos precursores y los aminoácidos a que dan origen son compuestos intermedios del ciclo del ácido cítrico

Síntesis de los doce aminoácidos no esenciales

• La aminacion reductora del alfa-cetoglutarato es catalizada por la glutamato deshidrogenasa . Además de formar L-glutamato a partir del intermediario anfibólico alfa cetoglutarato.

Glutamato

• La biosíntesis de la gIutarnina a partir de glutarnato es catalizada por la glutamino sintetasa (figura 30-2). La reacción muestra tanto semejanzas corno diferencias con Ia reacción de la glutamato deshidrogenaca.

Glutamina

• La transaminacidn del piruvato forma L-alanina y la del oxalacetato forma L-aspartato . La transferencia del grupo alfa amino del glutamato a estos intermediarios Anfibolicos

alanina y aspartato

• La formación de asparagina a partir del aspartato, catalizada por la asparagina, sintetasa , es semejante a la síntesis de glutamina.Asparagina

• La serina se forma a partir del intermediario glucoliíico D-3-fosfoglicerato. El grupo alfa hidroxilo es oxidado a un grupo 0x0 por el NAD' y después transaminado para formar fosfoserina, que es desfosforilada a serina.

Serina

• La sintesis de a glicina en Ins tejidos de marnireros pueden producirse de varias maneras. El citosol del higado contiene glicina transaminasas que cataliixn la síntesis de la glicina a partir del glioxilato y del glutarnato o de la alanina

Glicina • En 30s mamíferos y en algunas otras formas de vida, la prolina se biosintetiza a partir del glutamato por reversion de las reacciones del cataholismo de la prolinaProlina

• La cisteina, aunque no esencial para la nutrición por sí misma, se forma a partir de la metionina (nutricionalmente esencial) y la serina (no esencial para la nutrición)Cisteína

• La tirosina se forma a partir de la fenilalanina en la reacción catalizada por la fenilalaninhidroxilasa Asl, mientras que la fenilalanina es un aminoácido nutricionalmente esencialTirosina

• Puesto que la prolina sirve como un precursor de la hidroxiprolina, tanto la prolina como la hidroxiprolina son miembros de la familia de aminoácidos del glutamatoHidroxiprolina

• La hidroxilisina de la colágena se origina directamente de la lisina de la dieta y no de la hidroxilisina de la misma. Antes de que la lisina sea hidroxilada, primero debe incorporarse en la uni6n peptídica.

Hidroxilisina

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

¿ QUE SON LOS RIBOSOMAS?•Los ribosomas son complejos macromoleculares de proteínas y ácido ribonucleico (ARN) que se encuentran en el citoplasma, en las mitocondrias y en los cloroplastos.

•Son un complejo molecular encargado de sintetizar proteínas a partir de la información genética que les llega del ADN transcrita en forma de ARN mensajero (ARNm).

CODON Como se sabe la clave de la traducción reside en el código

genético, compuesto por combinaciones de tres nucleótidos consecutivos -o tripletes- en el ARNm. Los distintos tripletes se relacionan específicamente con tipos de aminoácidos usados en la síntesis de las proteínas.

Cada triplete constituye un codón: existen en total 64 codones, 61 de los cuales sirven para cifrar aminoácidos y 3 para marcar el cese de la traducción. Tal cantidad deriva de una relación matemática simple: los cuatro nucleótidos (A, U, C y G)se combinan de a tres, por lo que pueden generarse 64 (43).

A =ADENINAU=

URACILO C = CITOCINA G= GUANINA

SINTESIS PROTEICA El ARN mensajero es el que lleva la información para la síntesis de

proteínas, es decir, determina el orden en que se unirán los aminoácidos.

La síntesis de proteínas o traducción tiene lugar en los ribosomas del citoplasma celular.

Los ARNt consiste en tomar del citosol a los aminoácidos y conducirlos al ribosoma en el orden marcado por los nucleótidos del ARNm, que son los moldes del sistema

Los aminoácidos son transportados por el ARN de transferencia (ARNt) , específico para cada uno de ellos y son llevados hasta el ARN mensajero (ARNm), dónde se aparean el codón de éste y el anticodón del ARN de transferencia, por complementariedad de bases, y de ésta forma se sitúan en la posición que les corresponde

La síntesis de las proteínas comienza con la unión entre sí de dos aminoácidos y continúa por el agregado de nuevos aminoácidos -de a uno por vez- en uno extremos de la cadena.

Las moléculas intermediarias entre los codones del ARNm y los aminoácidos son los ARNt, los cuales tienen un dominio que se liga específicamente a uno de los 20 arninoácidos.

Cada tipo de ARNt lleva antepuesto el nombre del aminoácido que transporta. por ejemplo, leucinil-ARNt para el aminoacil-ARNt de la leucina, lisinil-ARNt para el de la lisina, fenilalanil-ARNt para el de la fenilalanina, metionil-ARNt para el de la metionina, etc.

El primer codón que se traduce en los ARNm es siempre el triplete AUG. cuya información codifica al aminoácido metionina . Por lo tanto, este codón cumple dos funciones: señala el sitio de comienzo de la traducción -caso en el cual recibe el nombre de codón de iniciación

PROCESOLa síntesis de las proteínas se divide en tres etapas, llamadas de iniciación , de alargamiento y de terminación.

. a) Iniciación. La subunidad ribosómica más pequeña se une al extremo 5´ de una molécula de ARNm. La primera molécula de ARNt, que lleva el aminoácido modificado fMet, se enchufa en el codón iniciador AUG de la molécula deARNm. La unidad ribosómica más grande se ubica en su lugar, el ARNt ocupa el sitio P (peptidico). El sitio A (aminoacil) está vacante. El complejo de iniciación está completo ahora.

Alargamiento. Un segundo ARNt con su aminoácido unido se mueve al sitio A y su anticodón se enchufa en el mRNA. Se forma un enlace peptidico entre los dos aminoácidos reunidos en el ribosoma. Al mismo tiempo, se rompe el enlace entre el primer aminoácido y su ARNt. El ribosoma se mueve a lo largo de la cadena de ARNm en una dirección 5´ a 3´ y el segundo ARNt, con el dipéptido unido se mueve al sitio P desde el sitio A, a medida que el primer ARNt se desprende del ribosoma. Un tercer ARNt se mueve al sitio A y se forma otro enlace peptÍdico. La cadena peptídica naciente siempre está unida al tRNA que se está moviendo del sitio A al sitio P, y el ARNt entrante que lleva el siguiente aminoácido siempre ocupa el sitio A. Este paso se repite una y otra vez hasta que se completa el polipéptido.

c) Terminación. Cuando el ribosoma alcanza un codón de terminación (en este ejemplo UGA), el polipéptido se escinde del último ARNt y el ARNt se desprende del sitio P. El sitio A es ocupado por el factor de liberación que produce la disociación de las dos subunidades del ribosoma

NutriciónPor todas las funciones que realizan, los alimentos proteicos son imprescindibles en nuestra dieta de todos los días. Los requerimientos proteicos diarios para un adulto se sitúan entre 0,8-1 gramo por cada kilo de peso corporal.

Como regla general, se recomienda que los adultos consuman entre 45 y 65 gramos de proteínas diarias, dependiendo de su peso (a mayor peso, mayores requerimientos).

•Todos los vertebrados, incluyendo al ser humano, pueden sintetizar los 12 aminoácidos nutricionalmente no esenciales a partir de intermediarios anfibolicos o de otros aminoácidos provenientes de la dieta. Sin embargo, los vertebrados no pueden biosintetizar los 10 aminoácidos reconocidos como nutricionalmente esenciales.

Requerimiento de aminoácidos en el ser humano

Esenciales para la nutrición:Arginina

felinananinaHistidina

IsoleucinaLeucina

MetioninaTreonina Triptofano

valiina

No esenciales para la nutrición :Alanina

AsparaginaAspartato cisteina Glicina

GlutamatoGlutamina

HdroxilisinaHidroxiprolina

ProlinaSerina

tirocina

Debe tenerse en cuenta que los requerimientos de este nutriente varían en determinadas situaciones de la vida, por ejemplo durante la lactancia las mujeres necesitan cantidades adicionales de proteínas debido a la producción de leche.

También aumentan las necesidades cuando se acaba de pasar una enfermedad o una lesión grave.

Alimentos ricos en proteínas

FUNCIONES

Enzimática

Hormonal

Contráctil

Funcionan como amortiguadores

De trasporte

defensa

De sostén

Receptora

Función EnzimáticaLas enzimas son moléculas de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas, siempre que sean termodinámicamente posibles: Una enzima hace que una reacción química que es energéticamente posible

FUNCION HORMONAL

Las "hormonas" son sustancias secretadas por células especializadas, localizadas en glándulas de secreción interna o glándulas endocrinas (carentes de conductos), o también por células epiteliales e intersticiales cuyo fin es la de afectar la función de otras células. También hay hormonas que actúan sobre la misma célula que las sintetizas (autocrinas).

CONTRÁCTILLa miosina es una proteína fibrosa, cuyos filamentos tienen una longitud de 1,5 µm y un diámetro de 15 nm, y está implicada en la contracción muscular, por interacción con la actina.La miosina es la proteína más abundante del músculo esquelético. Representa entre el 60% y 70% de las proteínas totales y es el mayor constituyente de los filamentos gruesos.

•La actina es una familia de proteínas globulares que forman los microfilamentos.•Puede encontrarse como monómero en forma libre, denominada actina G, o como parte de polímeros lineales denominados microfilamentos o actina F.

•que son esenciales para funciones celulares tan importantes como la movilidad y la contracción de la célula durante la división celular.

AmortiguadoresEsta propiedad se debe a la existencia de:

1. Grupos ionizables de las cadenas laterales de los aminoácidos Asp, Glu, Lys, Arg, His, Tyr, Cys.

2. Grupos COOH y NH2 terminales

Por este motivo, las proteínas poseen un considerable poder amortiguador en una amplia zona de pH. Aunque cada AA tiene unos grupos ionizables con unas constantes de ionización (pKa) características, el valor de dichas constantes puede verse ligeramente modificado por el entorno proteico.

Transporte

• Son biomoléculas que catalizan (incrementan la velocidad en la que se alcanza el estado de equilibrio en las reacciones químicas)

• Hacen posible que las reacciones esenciales se produzcan de forma ordenada, regulada y adaptada a las necesidades del organismo (recuperan su estado inicial después de cada reacción y sin modificar el equilibrio químico).

• Hacen compatibles las necesidades metabólicas de la célula (temperatura, pH, presión del medio celular.

• Son especificas y actúan en un determinado tipo de reacción (exoenzimas y endoenzimas).

• Todas las reacciones bioquímicas son catalizadas por enzimas.

• Algunas consisten enteramente de proteínas y otras tienen porciones no proteicas llamadas cofactores (iones metálicos-grupo prostético o sustancias orgánicas-coenzimas). RNA – riboenzimas.

ENZIMAS C, H, O, Ni y S

Propiedades:

NOMENCLATURA

Se denominan con la terminación –asa, tomando como base el tipo de reacción que catalizan.

Su clasificación

1) Oxidorreductasas: catalizan reacciones de oxido y reducción (transferencia de electrones).

2) Tranferasas: catalizan reacciones de transferencia de grupos químicos; la transferencia de una molécula a otra de grupos amino, carboxilo, carbonilo, metilo, acido glucosilo o fosforilo.

3) Hidrolasas: catalizan el rompimiento de enlaces o de moléculas, con partición de agua, entre enlaces, carbono y cualquier otro átomo (reacciones de hidrolisis-transferencia de grupos funcionales al agua).

4) Liasas: cambian dobles enlaces por eliminación de grupos químicos (ruptura y formación de enlaces).

5) Isomerasas: catalizan transferencia o reordenamientos de grupos dentro de moléculas dando formas isomericas.

6) Ligasas: catalizan la formación de enlace entre dos sustratos, con energia aportada por la hidrolisis de ATP.

1.- Oxidorreductasascatalizan reacciones de oxido-reducción

Ejemplos:Deshidrogenasas, oxidasas, oxigenasas, reductasas, peroxidasas

2.-TRANSFERASASCatalizan el traspaso de grupos químicos,

excepto el H.

Ejemplos:TransaminasasTransacetilasasFosfotransferasastranscarboxilasas

3.- HIDROLASAScatalizan la ruptura de enlaces por la adición de una

molécula de agua (reacciones de hidrólisis).

Ejemplos:EsterasasFosfatasaspeptidasas

4.-LIASASCatalizan la adición o eliminación de un grupo químico

a una doble ligadura

Ejemplos:Descarboxilasasdeshidratasasdesaminasas

5.-ISOMERASASCatalizan cambios geométricos o estructurales dentro

de la misma molécula (isómeros).

Ejemplos:mutasas

epimerasas

6.-LIGASASPermiten la unión de dos moléculas simultáneamente a

la degradación del ATP u otro enlace químico.

Ejemplos:Acetil-CoA sintetasa

Enzimas activadoras de aminoácidos

PARTES DE ENZIMA•Sitio Activo: Sitio de la enzima al cual se unen el o los sustratos y ocurre la reacción.( tamaño, forma, unión, interacción, especificidad). Aquí se lleva El evento catalitico.

•Sitio Alostérico: Sitio distinto al sitio activo, a este se une una sustancia llamada "regulador alostérico"

ESTRUCTURA DE LAS ENZIMAS• Cofactores (coenzima o grupos prostéticos): son en general moléculas

pequeñas, orgánicas e inorgánicas, que requiere la enzima para su actividad. Muchas vitaminas funcionan como coenzimas

• Apoenzima: parte proteica de la enzima • Holoenzima: es la apoenzima mas el cofactor (enzima completa ya

activa)

Sitio ActivoSitio

Alostérico

Componentes de una reacción enzimática

El caso mas simple de reacción enzimática implica:

La reacción de un sustrato (S) con un enzima (E) para

formar el complejo enzima-sustrato (ES).

El complejo se descompone originando el producto (P)y liberando a la enzima.

S + E COMPLEJOS-E P + E

Mecanismo de acciónLa presencia de los enzimas disminuyen la energía de activación aumentando así su velocidad.

Modelos de acción 1.- MODELO LLAVE CERRADURA

Sólo el sustrato que tiene la forma complementaria puede encajar en el centro activo del enzima cuya forma es fija.

(explica la especificidad)

2.- MODELO CONFORMACIÓN INDUCIDA

El centro activo con forma similar a la de su sustrato específico se modifica cuando éste se introduce en él hasta encajar

perfectamente.

(explica la especificidad)

CINETICA ENZIMATICA

Def. de Cinética: estudia la velocidad de cambio entre el estado inicial de reactantes y productos y su estado final.

EL MODELO DE MICHAELIS – MENTEN (1913)

La actividad enzimática es afectada por una serie de factores externos e internos que pueden ser físicos, químicos y biológicos.

• Temperatura: es óptima en entre 40° y 45° para enzimas humanas.• pH : es óptimo entre valores de 5 y 9.• Concentración de enzima• Concentración de sustrato: afecta la velocidad de reacción catalizada

por enzimas, mayor sustrato, menor velocidad.

EFECTO DEL pH

1.Efecto del pH. Al comprobar experimentalmente la influencia del pH en la velocidad de las reacciones enzimáticas se obtienen curvas que indican que las enzimas presentan un pH óptimo de actividad. El pH puede afectarse de varias maneras:

• El centro activo puede contener aminoácidos con grupos ionizados que pueden variar con el pH.

• La ionización de aminoácidos que no están en el centro activo puede provocar modificaciones en la conformación de la enzima.

• El sustrato puede verse afectado por las variaciones del pH.

Algunas enzimas presentan variaciones peculiares. La pepsina del estómago, presenta un óptimo a pH=2, y la fosfatasa alcalina del intestino a un pH= 12

2.La temperatura. Influye en la actividad. El punto óptimo representa el máximo de actividad. A temperaturas bajas, las enzimas se hallan "muy rígidas" y cuando se supera un valor considerable (mayor de 50 oC) la actividad cae bruscamente porque, como proteína, la enzima se desnaturaliza.

La temperatura

Inhibición Enzimática• Inhibición: Disminución de la actividad de una enzima por acción de un inhibidor

– Irreversible• El inhibidor se une fuertemente a la enzima y producen cambios permanentes en las moléculas de enzimas, deteriora su capacidad catalítica.

– Ejemplos:» La ampicilina: Modifica covalentemente una transpeptidasa responsable de la síntesis de la paredcelular bacteriana» La aspirina: Modifica covalentemente una ciclooxigenasa que produce señales inflamatorias

– Reversible• El inhibidor se une a la enzima por enlaces débiles, y el complejo se encuentra en equilibrio con las formas libres.

Enfermedades metabólicas producidas por enzimas defectuosas

Enfermedad de Hartnup

Trastorno metabólico hereditario que comprende el mecanismo de transporte de determinados aminoácidos como triptófanos e histidina en el intestino delgado y los riñones. Este trastorno se caracteriza por una disminución de la absorción intestinal y de la reabsorción renal de aminoácidos neutros. El defecto se encuentra en un transportador de aminoácidos situado en el borde en cepillo del yeyuno y el túbulo proximal. La descomposición del triptófano no absorbido por las bacterias intestinales genera ácidos indolicos que se absorben y posteriormente eliminan por la orina en grandes cantidades.

Enfermedad de la Gota

Afecta a las articulaciones y esta provocada por una concentración elevada de acido úrico en sangre y tejidos debido a fallos metabólicos que conducen a la sobreproducción de nucleótidos de purina por la vía de síntesis de novo; de esta manera, se depositan cristales insolubles de urato sódico en las articulaciones y también en los túbulos renales.

Síndrome de Leigh

La enfermedad de Leigh es una enfermedad neurometabolica congénita rara, producida por un déficit de piruvato decarboxilaxa o del complejo Citocromo C Oxidasa (COX), enzimas de origen mitocondrial. Este síndrome esta causado por mutaciones del ADN mitocondrial.

Albisnismo o Hipopigmentación

El cuerpo es incapaz de producir o distribuir melanina (pigmento), debido a defectos genéticos; el cuerpo no transforma el aminoácido tiroxina en la sustancia conocida como melanina. Debido a que no ocurrre la transformación del aminoácido Y (tyr) en melanina por accion de la enzima tiroxinasa.

ENFERMEDAD DE LA ORINA EN JARABE DE ARCE

Una enfermedad debida a una deficiencia de las enzimas que metabolizan los aminoacidos ramificados valina, leucina e isoleucina. La acumulacion de estos aminoacidos resulta en una encefalopatia y neurodegeneracion que, si no se tratan adecuadamente, pueden conducir al coma y a la muerte.

La Fenilcetonuria Rara enfermedad hereditaria en la cual existe una ausencia de fenilalanina hidroxilasa y por ello no se metaboliza adecuadamente el aminoacido fenilalanina . Por lo tanto se acumula excesivamente; puede producir retraso mental si no se trata a tiempo.La Porfiria

Es un grupo de trastornos provocados por anormalidades del metabolismo del grupo hemo, las cuales pueden ser provocadas por causas genéticas o adquiridas. Esta enfermedad es provocada por el mal funcionamiento de un grupo de enzima, llamadas porfirinas, que se sintetizan a partir de el acetato y la glicina; las porfirinas más importantes que existen en la naturaleza son la uroporfirina, coproporfirina y la protoporfirina, esta última esta presente en la hemoglobina.

Prion

Es una proteína patógena que tiene alterada su estructura terciaria, teniendo un incorrecto plegamiento; sólo esta compuesto por aminoácidos son los responsables de las encefalopatías espongiformes transmisibles.Ejemplos: encefalopatía espongiforme bovina (EEB, también conocida como "enfermedad de las vacas locas") en el ganado y la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ) en humanos.

En el ser humano

Es interesante destacar que para las enfermedades prionicas humanas existe un sensibilidad genética para ciertos homocigotos en el Codón 129 del gen, los homocigotos Metionina y también Valina tienen más susceptibilidad a padecer la enfermedad.

Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ).

Es la más frecuente; se presenta de forma esporádica, que representa un 90% de los casos registrados de la enfermedad (un caso por cada millón de habitantes, aproximadamente) a partir de los 50-60 años de edad. Un 1% se considera de origen infeccioso debido a practicas médicas, hay casos de infección por vía serológica (transfusión sanguínea) y, antiguamente, por el empleo terapéutico de hormonas hipofisarias derivadas de animales o de cadáveres humanos infectados, así como ciertos injertos de duramadre, trasplantes de córnea. Pero únicamente en un 10-15 por ciento de los casos el origen es genético. Se han registrado alrededor de 20-30 mutaciones diversas en del gen PRNP. La muerte sobreviene alrededor de los 4-6 meses a partir del diagnostico.•Insomnio familiar fatal.

Trastorno del sueño habitualmente de origen genético, producido por una mutación N178D en la secuencia del PrP. Se conocen 40 casos hereditarios10 y un escaso número sin causa genética.

•Nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. Transmitida. Se inició en Gran Bretaña en los años 90 y se ha relacionado con la ingesta de productos procedentes de reses afectadas de la que, por esa razón, se denomina encefalopatía espongiforme bovina. La edad de comienzo es significativamente menor que ECJ, siendo la media de edad de 27 años, duración de la enfermedad es de aproximadamente 14 meses, produciendo la muerte del individuo.

•Enfermedad de Gerstmann-Straüssler-Scheinker. De origen genético.

•Kuru. Transmitida. Restringida a poblaciones de Papúa Nueva Guinea y relacionada con prácticas caníbales. Se considera una enfermedad en extinción. Presenta un periodo de incubación muy variable que oscila desde los 4 años hasta los 40 años. Esta relacionado con el consumo de cerebros humanos infectados como acto ritual.

•Encefalopatía espongiforme familiar asociada a una nueva mutación en el gen

PrP. Individualizada en una sola familia brasileña, es hereditaria y autosómica dominante.