sintesis de proteinas

UNFV / FIIS Síntesis de Proteinas

MICROBIOLOGIA I

DESAMINACION DE LOS AMINOÁCIDOS

Los aminoácidos que se liberan en la proteólisis de las proteínas animales,

vegetales y bacterianas se metabolizan según 2 vías principales:

Desaminación.

Descarboxilación.

Muchos m.o. poseen estos tipos de actividad y lo usan dependiendo del pH del

medio. Por regla general:

Los aminoácidos desaminasan en medio alcalino.

Los aminoácidos descarboxilasan en medio ácido.

La desaminación de los AA tiende a bajar el pH al eliminar NH3 y formar

productos ácidos.

La descarboxilaciones tiene un efecto contrario al eliminar CO2 y producir

aminas alcalinas.

Los aminoácidos desminasas de los m.o. son muy diversas y comprende:

- Enzimas oxidativas ocurre deshidrogenación de sustrato.

- Enzimas no oxidativas.

1º DESAMINACIÓN OXIDATIVA:

Consiste en una deshidrogenación enzimática del AA aminoácido, el cual se

hidroliza por una reacción no enzimática, formando el ácido α cetónico

correspondiente y amoniaco.


MICROBIOLOGIA I

Esta reacción puede ser catalizada por aminoácido oxidasas flavínicas ó por

aminoácido deshidrogenasas que usan piridín nucleótidos.

En animales superiores esta reacción se da en hígado, riñón y otros órganos.

a) L Y D AMINOÁCIDOS OXIDASAS:

Proteus vulgaris, E. coli, Neuroespora crossa, Aspergillus Níger.

Pseudomona aeuroginosa, Penicillium.

- Poseen L – AA inespecíficas actúan con FMN.

- También poseen D – AA oxidasas cuya coenzima es el FAD.

- las AA. Oxidasas flavínicas debido a la naturaleza de sus coenzimas son

autooxidables y actúan en aerobias consumiendo oxígeno y formando agua

oxigenada.

En los m.o. aerobios, el perhidrol, se descompone mediante la catalasa:


MICROBIOLOGIA I

b) L- AMINOACIDO DESHIDROGENASA:

- Poseen bacterias aerobias y anaerobias y operan con:

Piridín nucleótidos (PN) y de acción reversible.

- Debido a la reversibilidad también intervienen en la biosíntesis de AA a partir

de los cetoácidos correspondientes y de NH3.

- Las coenzimas pueden ser NAD y NADP (B. Subtilis y E. Coli resp.).

- El número y la naturaleza de los AA varían.

- Son pocas específicas y actúan sobre L – AA. Son adaptativas y se inducen

por su propio sustrato pero solo se sintetizan y actúan de un modo único en

medio alcalino ( pH 8 – 8,5).

Condición en que la función α amino de los AA no esta ionizada.


MICROBIOLOGIA I

Desaminacion oxidativa por la D – aminoácido oxidasa. La segunda parte de la reacción tiene lugar

espontáneamente

H2O2 O2

R – CH - COOH

FAD FADH2

D - Aminoácido D - Aminoácido

oxidasa

R – C

NH

COOH

NH2

R – C – COOH + NH3

H2O

O=

Cetoácido

=


MICROBIOLOGIA I

METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOS: PRODUCCION DE ENERGIA Y SINTESIS

COOH

H2N - CH

CH2

NAD+ NADH + H+

L – Glutamato

deshidrogenasa

Acido L - glutamico

H2O

CH2

COOH

COOH

H2N = CH

CH2

CH2

COOH

COOH

C = O + NH3

CH2

CH2

COOH

Acido α - cetoglutárico

Desaminacion oxidativa del ácido glutámico, catalizada por la deshidrogenada glutámica


MICROBIOLOGIA I

2º DESAMINACION NO OXIDATIVA

a) DESAMINACION DESATURANTE:

Por acción de la enzima aspartasa se desamina reversiblemente el ácido

L – aspártico formando ácidos insaturados correspondiente: ácido fumárico.

La aspartasa es muy específica requiere de la presencia de biotina y ácido

Adenílico (AMP).

Ejm: E. Coli, Pseudomonas aureginosa, Proteus sp., bacterias propiónicas,

Clostridio, Neusospora crassa.

b) DESAMINACIÓN POR DESHIDRATACIÓN:

Exclusivamente microbiana y característico de los hidroxiaminoácidos:

Se efectúan mediante la serina deshidrasas.

Por el mismo mecanismo se desamina la treonina con formación de NH3 y α

cetobutirato.


MICROBIOLOGIA I

c) DESAMINACIÓN REDUCTORA:

- Exclusiva de bacterias anaeróbias estrictas (Clostridios).

- La reacción consiste en una reducción del AA al ácido saturado

correspondiente, mediante un proceso enzimático en el que el donador de

hidrógeno es un:

d) DESCARBOXILACIONES DE LOS AMINOÁCIDOS:

Degradación de los AA con liberación de CO2 y formación de una amina:

Lo realizan microorganismos proteolíticos o no. Catalizado por: aminoácidos

descarboxilasas que actúan únicamente sobre AA serie L y suelen ser muy

específicas.

Las bases volátiles formadas son responsables del olor de las putrefacciones.

Producen intoxicaciones alimentarias ( carnes en mal estado) sobre todo con

los AA dibásicos.


MICROBIOLOGIA I

SINTESIS Y CATABOLISMO DE LA HISTAMINA

C – CH2CH – COOH

HN N

HistidinaCH

HC

Histidina

descarboxilasa

Diaminaoxidasa

(histaminasa)

Acido imidazolacetico

Histamina – N –

metil transferasaC – CH2CH2NH2

HN N

CH

HC

C – CH2 – COOH

HN N

CH

HC

Histamina

Conjudo con ribosa

C – CH2CH2NH2

CH3N N

CH

HC

C – CH2COOH

CH3N N

CH

HC

Metilhistamina

Monoaminoxidasa

Acido

metilmidazolacetico

NH2


MICROBIOLOGIA I

1.- Aminoácidos alifáticos que son más reducidos que los α – cetoácidos ( alanina,

leucina, izo leucina, norleucina y valina).

2.- Aminoácidos alifáticos con el mismo grado de oxidación que los α – cetoácidos

(serina, treonina, cisteína, metionina, arginina, citrulina y ornitina).

3.- Otros aminoácidos, generalmente menos oxidados que los α – cetoácidos

(histidina, fenilalanina, triptófano, tirosina aspartato y glutamato).

Es posible que en algunos casos se precise α – cetoglutarato, el cual quizás en

conjunción con el glutamato deshidrogenasa.


MICROBIOLOGIA I

FERMENTACIÓN ACOPLADA DE DOS AMINOÁCIDOS

(REACCIÓN DE STICKLAND)

Las bacterias que utilizan la reacción de Stickland son clostridios proteolíticos,

entre los que se encuentran:

C. acetobutilicum. C. indolis.

C. aerofaetidum C. mitelmani.

C. bifermentans. C. saprotoxicum.

C. carnis. C. sordelli.

C. botulinum. C. sporogenes.

C. caproicum. C. sticklandii.

C. Ghoni. C. valerianicum.

C. histolyticum.

Los aminoácidos que actúan como reductores pueden dividirse en tres grupos.


MICROBIOLOGIA I

DIVERISDAD PROCARIOTICA: Dominio Bacteria

Etapas de la oxidación

Alanina

H3C – C – COO-

H

NH2

NAD+

NADH

Piruvato NH3

Etapas de la reduccion

Glicina

H2C – COO-2

2 Pi

H3C – C – COO-

CO2

CoA

Acetil - CoA

NAD+

NADH

Pi

CoA

ADP

ATP

Acetil ~ P

Acetato-

NH2

2 Acetil ~ P

=

O

2 ADP

2 ATP

2 Acetato-

Fosforilacion

a nivel de

sustrato

H3C – C – COO-

H3C – C – COO-

+ 2 NH32

Balance: Alanina + 2 Glicina + 2 H2O + 3ADP + 3 Pi 3 Acetato- + CO2 + 3 NH4+ + 3ATP

Reacción acoplada de oxidacion reduccion

(reacción de Stick land) entre alanina y glicina en

Clostridium sporogenes. Se muestran (entre

corchetes) las estructuras de los substratos clave,

intermediarios y productos que permiten que la

química de la reacción continue adelante.


MICROBIOLOGIA I

CISTEINA Y METIONINA

1.- La fermentación de la cisteína por Proteus vulgaris y otras bacterias origina

SH2, NH3 y piruvato.

2.- La metioninada metilmercaptano (CH3 – SH), NH3 y α – cetobutirato:

Tanto el SH2 como el metilmercaptano contribuyen al olor putrefacto de la

proteínas en descomposición.

Los dos cetoácidos son ulteriormente descarboxilados oxidativamente a ácidos

monocarboxílicos.


MICROBIOLOGIA I

RUTA QUE CONDUCE DESDE LA TREONINA AL ACETIL - CoA

CH3CHOHCHNH2COOH

Glicina

Serin-hidroximetil-

transferasa

CH2 – C – H Acetaldehido

NAD+

CoA Aldehido-deshidrogenasa

(desacilante)

NADH

CH3CO – S – CoA

Treonina

Glicina

=

O

Acetil - CoA


MICROBIOLOGIA I

PRINCIPALES RUTAS DE CONVERSION DE ARGININA EN AC.

GLUTAMICO EN LOS MAMIFEROS

H2N – C – NHCH2CH2CH2CH(NH2)COOH

Arginina

H2O

arginasa

Urea

H2N CH2CH2CH2CH(NH2)COOHOrnitina

α - Oxoglutarato

Glutamato

Ornitin

transaminasa

H – C – CH2CH2CH(NH2)COOHy – Semialdehido del

acido glutámico

H2O.NAD+

NADH

Semialdehido glutamico

deshidrogenasa

Acido glutamicoHOOCCH2CH2CHCOOH

NH2

NH=

=

O


MICROBIOLOGIA I

Ruta Principal en mamiferos de conversión de Histidina a Ac. Glutámico

CH2CH(NH2)COOH

NHN

NH2

Histidina

Histidin –

amonio – liasa

C = C – COOH

NHN

Acido

urocanico

Acido urocanico

hidratasaH2O

CH2CH2COOH

NHN

=O

H2O

Acido 4 – imidazolon –

5 propionico

Imidazolon -

propionasa

Acido N – formimino -

glutamico

Acido glutamico

formimino -

transferasa5 – formimino – FH4

FH4

Acido glutamico

COOH

HN = CHNHCHCH2CH2COOH

HOOCCHCH2CH2COOH

NH2


MICROBIOLOGIA I

Asimilación de amoniaco en glutamato, catalizada por la glutamato

deshidrogenada

NH3

COO-

C = O

CH2

H – C – NH2

GLUTAMATO

+H2O

CH2

COO-

COO-

CH2

CH2

COO-

Glutamato

deshidrogenasa

α - Cetoglutarato


MICROBIOLOGIA I

12 9 C – S – CoA

O2 NADH + H

H2O NAD

desaturasa

12 9

C – S – CoA

2(NADPH + H)

2NADP

Sistema de elongacion de la

cadena

COO – CH2 – C – S – CoA

CO2 + CoA – SH

=O

=O=O

14 11

C – S – CoA

=O

O2 NADH + H

H2O NAD

desaturasa

14 11 C – S – CoA

=O

8

8 5

20

20

18

18

18:2ω6

18:3ω6

20:3ω6

20:4ω6

En la síntesis de araquidonil coenzima A, a partir de linolcoil coenzima A participa un sistema que

combiana el alargamiento de la cadena y la desaturacion liaría del carbono 1. la nomenclatura ω

designa el numero de carbonos desde la cola del metilo hasta el doble enlace mas proximo; es util

por que el numero ω no cambia cuando se modifica los ácidos grasos insaturados, por el

mecanismo mostrado aquí.


MICROBIOLOGIA I

RUTAS QUE CONDUCEN AL α – OXOGLUTARATO

ArgininaProlina

y – Semialdehido

glutámico

Histidina Glutamina

Acido glútamico

α - Oxoglutarato


MICROBIOLOGIA I

METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOS

Mitocondria

2ATP + HCO3 + NH3 H4N – C – OPO32-

+ 2ADP + Pi

=

O

Carbamoil fosfato

Ornitina Citrulina

CICLO DE LA

UREA

Arginina

Aspartato

Arginino-

succinato

Citosol

Pumarato

Pi

Citrulina

ATP

AMP + Pi

Ornitina

H2O

Urea

1

2

3

4

5

COO-

HC – NH3+

(CH2)3

NH

O = C – NH2

COO-

H – C – NH3+

(CH2)3

NH3+

COO-

HC

CH

COO-

=

COO-

CH4

HC – NH4

COO-

=

COO-

CH2

HC – NH

COO-

=

COO-

H – C – NH3+

(CH2)3

NH

C

NH4=

COO-

H – C – NH3+

(CH2)3

NH

C

NH4=H2N

El ciclo de la urea tiene lugar parcialmente en la mitocondria y parcialmente en el citosol, incluyendo el

transporte de la ornitidina y de la citrulina a traves de la membrana mitocondrial mediante sistemas de


MICROBIOLOGIA I

transporte especificos. Cinco enzimas participan en el ciclo de la urea: (1) carbonil fosfato sintetasa, (2)

ornitin transcarbamilasa, (3) argininosuccinato sintetasa. (4) argininosuccinasa y (5) arginasa

METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOS

H2O – C – NH2

Ornitina

Arginina

Ciclo de

la ureaCitrulina

Fumarato

Ciclo del

acido

citrico

Malato

ATP

Carbamoil

fosfato 2ADP + Pi 2ATP NAD(P)H

GlutamatoUrea

H2O

Arginino

succinato

-OOC – C = C – COO

-

HH

AMP + PPi

O

=

H2O – C – OPO

O

=

Pi

HCO3- + NH2

NAD(P)+

5 4

α - Cetoglutarato

R – CH – COO-

NH3+

Aminoacido

α - Oxoácido

R – C – COO-

O

=

-OOC – CH2 – CH – COO

-


-

OH

NAD+

NADH


-

O

=

Aspartato

Glutamato

α - Cetoglutarato

R – CH – COO-

NH3+

Aminoacido

α - Oxoácido

R – C – COO-

O

=

3

33

2

1

6

Oxalacetato

El ciclo de la urea y el ciclo del acido cítrico, estan ligados a traves de la formación y degradación del

argininosuccinato. Las enzimas (1) fumarasa y (2) malato deshidrogenada son enzimas del ciclo del acido

cítrico (secciones 19-2G y H). El oxalacetato es desviado del ciclo del acido citrico para formar aspartato a

través de la acción de (3) una aminotransferasa. El ATP es hidrolizado en las reacciones de la (5) carbamoil

fosfato sintetasa I y de la (6) argininosuccinato sintetasa. Este ATP es regenerado por la fosforilación

oxidativa a partir del NAD(P)H producido en las reacciones de la (4) glutamato deshidrogenada y de la (2)

malato deshidrogenada.


MICROBIOLOGIA I

CATABOLISMO Y PRODUCCION DE ENRGIA

Catabolismo de la Prolina y de la hidroxiprolina

HN

H2O

COOH

N

COOH

1/2O2

H2O

H – C – CH2CH2CH(NH2)COOH

HOOCCH2CH2CH(NH2)COOH

H2O.NAD

NADH

Acido glutamico

y – semialdehido del

acido glutamico

prolinoxidasa

Prolina

(espontanea)

Acido ∆ - pirrolin

5 - carboxilico

∆ - pirrolin

deshidrogenasa


MICROBIOLOGIA I


MICROBIOLOGIA I

Ciclo del

acido citrico

α - cetoglutarato

Oxalacetato

Glucolisis

Glutamato

Aspartato

Prolina

Glutamida

Ornitina Arginina

Lisina

Asparragina

Homoserina

Metionina

Treonina Isoleucina

Piruvato

Alanina

Acido α - cetoisovalérico

Valina

Leucina

Acido 3 - fosfoglicerico

Fosfoenolpiruvato +

eritrosa – 4 fosfato

Serina

Acido folico

Corismato

Glicocola

CisteinaH2S

Serina

Acido antranilico

Fenilalanina

Tirosina

Familia aromática

Fosforibosil pirifosfato Histidinol Histidina

Triptofano


MICROBIOLOGIA I

VIA DE BIOSINTESIS DE TRIPTOFANO, FENILALANINA Y TIROSINA

Eritrosa – 4 – P Fosfo-

enolpiruvato

COOH

CO

CH2

HO – C – H

H – C – OH

CH2O

H – C – OH

P

COOH

HO OH

OH

COOH

OH

COOH

Siquimato Corismato

O – C

CH2

COOH

=

Antranilato

NH2

Triptófano

HN

CHNH2

CH2

COOH

OH

OH

HO COOH

O =

Acido 5 -

DeshidroquinicoPrefenato

OH

CH2HOOC

COOH

CO

CH2

Fenil – piruvato

COOH

CO

CH2

COOH

CHNH2

CH2

OH OH

Tirosina

p – Hidroxi

fenil –

piruvato

COOH

CHNH2

CH2

Fenilalanina

COOH

CO

Acido 3 – Desoxi – D –

arabinoheptulonico – 7 P


MICROBIOLOGIA I

Fosfoenol

piruvatoEritrosa 4 fosfato

1 2 3

SAHP sintetasa (1, 2, 3)

(TYR) (PHE) (TRP)

DAHP

Corismato

Tirosina Triptófano

Fenilanina


MICROBIOLOGIA I

REGULACION DE ENZIMAS POR INHIBICION DE RETROALIMENTACION

CH3

H – C – OH

COOH

Enzima 1H – C – NH3

Enzima 2 Enzima 3 Enzima 4 Enzima 5

A B C DCH2

H – C – CH3

COOH

H – C – NH3

CH3

Inhibicion por retroalimentacion: la

isoleucina inhibe a la enzima 1

Isoleucina (aminoacido

de productofinal)Treonina (aminoacido

de sustrato)

En este ejemplo, la primera enzima en la via metabólica que convierte la treonina (un sustrato de aminoácidos) en isoleucina (un producto de los

aminoácidos) se inhibe cuando la concentración de isoleucina es alta. Si a una celula le hace falta isoleucina, la primera enzima no se inhibe, y la

vía avanza con rapidez. A medida que se acumula isoleucina, esta se une a la primera enzima y gradualmente bloquea la via. Una ves que las

concentraciones de isoleucina bajan y hay menos moléculas que inhiban la enzima, la vía reanuda su producción.


MICROBIOLOGIA I

TRANSAMINACION

Sustrato dador

Acido aspartico

Oxalacetato

Enzima Piridoxial

Enzima – Piridoxamina

(base Schiff)

Producto aminado

Sustrato aceptor

Modelo General:

Ejemplo:

Enzima Piridoxial

Enzima - Piridoxamina

Glutamato

α - cetoglutarato


MICROBIOLOGIA I

REGULACION SECUECIAL DEL PRODUCTO FINAL

A

B

C

D

E F

H

P3

GP1

P2

Triptofano

Tirosina

Fenlalanina

La enzima inicial es regulada por productos intermedios.

Cada producto controla su propio ciclo

sintesis de proteinas

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