proteínas y aa
TRANSCRIPT
Metabolismo de proteínas y aminoácidos
El organismo digiere entre 60 y 100 gramos diarios de proteínas.
Se suman entre 35 y 200 g de proteínas endógenas (jugos digestivos, descamación celular).
Sólo se pierden por las heces entre 6 y 12 g de proteínas o sus productos, correspondientes a 1-2 g de N2.
Hidrolasas que rompen los enlaces peptídicos.
Clases de enzimas:◦ Endopeptidasas◦ Exopeptidasas
Aminopeptidasas Carboxipeptidasas
Fases: Gástrica-Pancreática-Intestinal
Jugo gástrico: ◦ HCl ( pH=2 ), funciones:
Matar los gérmenes Desnaturalizar las proteínas: más digeribles
◦ Pepsinas: La pepsina A, se activa a pH ácido. Ataca enlaces peptídicos de aminoácidos aromáticos. Generada a partir de pro enzima pepsinógeno, que pierde 44 aa a
partir del amino terminal por auto activación (a pH <5) o por auto catálisis (la misma pepsina).
Si bien libera aa y polipéptidos, su importancia radica en que ellos estimulan a la colecistoquinina del duodeno.
Sangre
Jugo pancreático rico en endopeptidasas y carboxipeptidasas. Todas se activan en la luz intestinal.◦ La enteropeptidasa , enteroquinasa
secretada por las células epiteliales, activa al tripsinógeno, eliminando 6 aa del amino terminal.
◦ La tripsina se auto cataliza luego y activa además la quimo tripsina, elastasa, y las carboxipeptidasas A y B.
◦ El jugo pancreático tiene además un inhibidor de tripsina.
Tripsinógeno
Enteroquinasa
Tripsina
TripsinógenoQuimotripsinógenoPro elastasaPro Carboxipeptidasa APro Carboxipeptidasa B
TripsinaQuimotripsinógenoElastasaCarboxipeptidasa ACarboxipeptidasa B
Enzima Proenzima Activador Punto de acción R
Pepsina A PepsinógenoAutoactivación Pepsina Tyr,Phe,Leu
Tripsina TripsinógenoEnteropeptidasa Tripsina Arg,Lys
Quimotripsina Quimotripsinógeno Tripsina Tyr,Trp,Phe,Met,Leu
Elastasa Proelastasa Tripsina Ala,Gly,Ser
Carboxipeptidasa A Procarboxi.A Tripsina Val,Leu,Ile,Ala
Carboxipeptidasa B Procarboxi.B Tripsina Arg,Lys
La digestión gástrica y la pancreática generan un 60% de oligopéptidos entre 2 y 8 aminoácidos.
La superficie intestinal es rica en amino peptidasas A y N (actúan sobre oligo péptidos con NH2 terminal ácido y neutro) así como en di peptidasas.
Di o tri péptidos con prolina, hidroxiprolina, son absorbidos directamente.
El intestino absorbe aminoácidos libres y pequeños péptidos. Aunque la gradiente de concentración es favorable, se requiere
un transportador (se demuestra por discriminación D y L, gasto de energía y dependencia de temperatura).
Los transportadores son sodio dependientes. Existen hasta siete transportadores por grupos de
aminoácidos : neutros, aromáticos, imino ácidos, etc.
Se absorben entre 60 y 100 g de aminoácidos cada día. Aproximadamente el 40% son no esenciales, de ellos 12 g corresponden a ácido glutámico.
El glutámico se absorbe muy lentamente debido a que en el enterocito se le somete a una transaminación, por ello se absorbe como alanina y produce cetoglutarato que es responsable de las necesidades calóricas del mismo enterocito, luego ayuda a la absorción de otros aminoácidos.
Luz intestinal Superficie Luminal
Enterocito Capilar
K+Polipéptidos
Aminoácidos libres(40%)
Oligopéptidos(60%)
Estómago
Pepsina
Pancreas
TripsinaQuimotripsinaElastasaCarboxipeptidasas
Borde en cepillo
Endopeptidasa:AminopeptidasaDipeptidasa
Aminoácidos
DipéptidosTripéptidos
Na+
Na+
H+
H+
Na+
K+
ATP
ADP
Aminoácidos
Oxidación (valor calórico):◦ AA glucogénicos--------- Glucosa--------- energía◦ AA cetogénicos ----------Acetil CoA -------- energía
Biosíntesis de otros metabolitos:◦ Hem (de la hemoglobina) succinil CoA+ glicina---- amino
levulínico◦ Colina: Fosfatidil colina, Fosfatidil serina, Fosfatidil
etanolamina◦ Nucleótidos: purínicos y pirimidínicos◦ Síntesis proteica◦ Aminas biógenas: hormona, neurotrasmisores◦ Carnitina: Lisina + metionina◦ Fosfocreatina: Arginina, glicina, metionina
Aminoácido Precursor Mecanismo
Alanina Piruvato Transaminación
Glutamato Ceto glutarato Transaminación
Aspartato Oxalacetato Transaminación
Serina 3P glicerato Intermedio:fosfoserina
Glicina Serina Requiere tetrahidrofolato
Metionina Homociteina Requiere 5metil tetrahidrofolato
Cisteina Serina Intermedio cistationina
Tirosina Fenil alanina Coenzima biopterin
Prolina Arginina Intermedio:glutamato semialdehido
Arginina Glutamato Intermedio: ornitina
A partir de ceto ácidosA partir de otros aminoácidos
Alanina, Aspartato y Glutamato son formados a partir de cetoácidos corres-pondientes: piruvato, oxalace-tato y cetoglutarato, que pro-vienen del metabolísmo de los carbohidratos.
Esto se produce gracias a la transaminación.
El glutamato es producido más comúnmente a partir la reversa de la desaminación oxidativa catalizada por la glutamato deshidrogenasa.
Piruvato Alanina
aminoácido
cetoácidoaminotra
nsferasa
Oxalacetato Aspartato
aminoácido
cetoácidoaminotransfera
sa
Cetoglutarato Glutamato
aminoácido
cetoácidoaminotransferasa
Cetoglutarato Glutamato
NH3+NADH
NADGlutamato
deshidrogenasa
Glutamina: se sintetiza a partir del glutamato en presencia de ATP, NH3 y glutamina sintetasa. Es el mayor mecanismo de detoxificación de amonio en el cerebro.
Asparagina: se sintetiza a partir de aspartato, en presencia de glutamina, ATP y la enzima asparragina sintetasa. La asparraginasa que hidroliza la asparragina se usa en el tratamiento de leucemia dado que esta última es necesaria a ese tipo de células
Glutamato + ATP+NH3 Glutamina + ADP + H + Pi
Glutamina sintetasa
Aspartato +Glutamina+ATP Asparragina+AMP+Ppi+H
Asparragina sintetasa
Se forma a partir de 3-P glicerato del metabo-lismo de carbohidratos.
Sufre oxidación con formación de NADH (energía?)y produce 3-fosfo piruvato
Recibe un grupo amino del glutamato por transaminación y forma 3-fosfoserina la que al hidrolizar el ácido fosforico deja un grupo alcohol.
Fosfogliceratodeshidrogenasa
3-fosfoglicerato 3-fosfopiruvato
GlutamatoCetoglutarato
3-fosfoserina Serina
Fosfatasa
Aminotransferasa
Es sintetizada a partir de la serina, mediante la remoción de un grupo hidroximetil y la acción de una serina hidroximetil trans-ferasa.
Actúa como receptor tetrahidrofolato.
Glicina
N5N10 Metilentetrahidrofolato
Tetrahidrofolato
Serina hidroximetil transferasa
Serina
Se sintetiza a partir del glutamato.
Comprende dos fenómenos de óxido- reducción, por lo tanto hay gasto de energía.
Enzimasdesconocidas
Glutamato semialdehido
Pirrolin 5, carboxilato
Pirrolin 5 carboxilatoreductasa
Prolina
Glutamato
ATP
Se forma a partir de la fenilalanina por una hidroxilasa.
La reacción es reversible, luego la tirosina, no esencial depende de la fenilalanina esencial.
La enzima sólo se encuentra en el hígado
Tetrahidrobiopterín dihidrobiopterín
Fenil alanina hidroxilasa
Fenil alanina Tirosina
Provienen inicialmente del N de la atmósfera.
Se transforma de N2 a NH3 por algas, micro organismos y plantas.
El ser humano sintetiza 11 de los veinte aminoácidos necesarios. Los otros debe consumirlos, son los esenciales.
N2 en la atmósfera
NH4+ NO
2-
NO3-
NH4+
Aminoácidosproteínas
proteínas
Sintetiza aminoácidos a partir de alfa ceto ácidos.
Se les llama transaminasas o aminotransferasas.
La enzima está asociada al piridoxal fosfato. Forma activa de la vitamina B6, generando temporalmente piridoxamina fosfato.
alanina cetoglutarato
piruvato glutamato
cetoglutarato
aspartato
oxalacetato
C=O H
O3P-CH2- OH
NCH3
CH2-NH2
O3P-CH2- OH
NCH3
Piridoxal fosfato Piridoxamina fosfato
Desaminación oxidativa: libera los grupos NH2- como NH4 libre. Reac-ciones que ocurren en hígado y ri-ñón, dando cetoácidos y NH4+.
Reacción llevada a cabo por la deshidrogenasa glutámica, con coenzimas NAD o NADP, pero actúa en ambas direcciones.
NH3 deaminoácidos
Cetoácido
cetoglutarato
NH3 delglutamato
NH3
+NADH(NADPH)
aminotransferasa Glutamato deshidrog.
NAD(NADP)
cetoglutarato
glutamato
Deshidrogenasaglutámica
La remoción del alfa amino grupo es la primera etapa en el catabolismo de los aminoácidos.
Las reacciones características son:◦ Transaminación y ◦ Desaminación oxidativa
Estas reacciones generan aspartato y amonio que son las fuentes últimas del nitrógeno de la urea.
Depende del lecho ecológico donde viva el animal:◦ Los peces excretan amoniaco, por cuanto es de fácil
disolución en el agua.◦ Las aves excretan ácido úrico (uricotélicos) deben consevar
bajo peso y retener agua o lo que excretan con el guano, alto contenido de ác.úrico semisólido.
◦ Los mamíferos excretan urea (ureotélicos) compuesto altamente soluble.
Aunque el amonio está involucrado en la formación de urea por el hígado, su nivel mientras se dirige de los tejidos hacia el hígado para su transformación en urea debe mantenerse bajo, por ser tóxico.
Los tejidos producen amonio:◦ De los aminoácidos: mediante la amino transferasa y glutamato
deshidrogenasa.◦ De la glutamina: Los riñones forman amonio de la glutamina por
acción de la glutaminasa. Este amonio se excreta como amoniaco. ◦ De la acción bacteriana en el intestino.◦ De las aminas de la dieta, o de las purinas y pirimidinas.
La proteína celular es degradada con la muerte celular planificada o apoptosis.
La vida media de las proteinas es variable. Desde horas como la insulina, hasta meses como la hemoglobina.
La selección de la proteína para degradarse depende de su unión con un polipéptido de 76aa llamado ubiquitina.
Las proteínas consumidas en exceso no se almacenan, se usan de inmediato para energía
Riñón
Hígado
Músculo
Una parte del amonio circulante lo hace como glutamina sintetizada en el hígado. Lo produce la glutamino sintetasa del hígado y el fenómeno opuesto la glutaminasa del riñón.
Glutamato
Glutamina Glutamato
Glutamina
Glutaminosintetasa(hígado)
Glutaminasa(riñón)
Un ser humano con una dieta normal, 300g de carbohidratos, 100 g de grasa y 100g de proteínas debe excretar aproximadamente 16,5 g de nitrógeno al día , 95% en la orina y 5% en las heces.
La urea representa del 80 a 90% del N2 que sale por la orina.
La urea se produce en el hígado, se libera a la sangre y se excreta por el riñón.
Se requieren bicarbonato (fuente de CO2),una molécula de amonio, un grupo amino del aspartato y 3 moléculas de ATP.
Carbamil fosfato
enzima
enzima
Citrulina
Aspartato
Arginino succinato
Fumarato
Urea
Arginina
Ornitina
La síntesis de carbamil fosfato es el 1er paso de la síntesis de urea. El CO2 proviene del bicarbonato, la energía y el grupo fosfato de dos moléculas de ATP.
La enzima encargada es la Carbamil fosfato sintetasa I
El carbamil fosfato se une a la ornitina con la ornitin transcarbamilasa para formar citrulina. Estas dos reacciones son mitocondriales. Las restantes son citosólicas.
Carbamil fosfato
enzima
enzima
Citrulina
Aspartato
Arginino succinato
Fumarato
Urea Arginina
Ornitina
citosolcitosol
mitocondriamitocondria
La citrulina formada sale al citosol donde se une al aspártico, mediante una arginino succínico sintetasa y el gasto de un ATP.
El arginino succínico libera fumarato y forma arginina por una arginino succinasa y esta última por una arginasa libera urea y forma nuevamente ornitina que cierra el ciclo.
Arginina succinato
fumarato
aspartato
arginina
citrulina
ornitinaCarbamil fosfato
La síntesis de proteínas requiere de todos los aminoácidos, tanto los esenciales como los no esenciales.
Los esenciales deben venir en la dieta, mientras que los no esenciales pueden ser sintetizados a partir de otros intermediarios comunes del metabo-lismo.
GlucogénicosGluco y cetogénicos Cetogénicos
Alanina TirosinaAsparaginaAspartatoCisteinaGlutamatoGlutaminaGlicinaProlinaSerinaArginina Isoleucina LeucinaHistidina Fenilalanina LisinaMetionina TriptofanoTreoninaValina
No
esen
cial
Ese
ncia
les
Luego de la eliminación del grupo amino el esqueleto carbonado de los aminoácidos se cataboliza a sustratos para biosíntesis de carbohidratos o lípidos.
Se clasifican entonces en glucogénicos y cetogénicos
DESTINO DEL ESQUELETO CARBONADO DE LOS AMINOÁCIDOSGlucogénicos Cetogénicos Glucogénicos y cetogénicosAla Hip Leu IleArg Met LisAsp Pro FenCis Ser TirGli Tre TriGlu ValHis
La asparragina por una asparraginasa pierde NH4 y se transforma en aspártico que por un transaminasa produce oxalacetato
La glutamina por una glutaminasa pierde NH4 y produce glutamato que por transaminación produce ceto glutárico.
La prolina se oxida a dehidroprolina, luego se hidrata a glutamato semialdehido y luego se oxida a glutamato
La arginina , vía síntesis de urea gene ra ornitina, la que da lugar por transaminación y oxidación a glutamato.
La alanina forma piruvato por transaminación.
La glicina se transforma en serina por una hidroximetil transferasa. La serina por una deshidratasa se transforma en piruvato
La metionina, isoleucina y la valina se catabolizan a succinil CoA
Todos los aminoácidos que forman piruvato, generan acetil CoA vía la piruvato deshidrogenasa.
Además la fenilalanina, tirosina, triptofano, lisina y leucina forman Acetil CoA directamente.
La metionina se condensa con ATP para formar S-adenosil metionina o Metionina activa.
La metionina activa es un donante de un átomo de carbono pero puede en último término generar propionil CoA.