Post on 24-Jan-2016
BOLILLA 8: Metabolismo de Aminoácidos. Digestión y absorción. Catabolismo. Transaminación. Desaminación oxidativa y no oxidativa. Descarboxilación. Transporte de amoníaco: síntesis de glutamina. Glutaminasa. Organismos ureotélicos, uricotélicos y amoniotélicos. Ciclo de la urea. Costo energético. Destino del esqueleto carbonado. Aminoácidos cetogénicos y glucogénicos. Compuestos nitrogenados de importancia biológica derivados de aminoácidos.
QUIMICA BIOLOGICA LCB, PB y LB
ME
TA
BO
LIS
MO
IN
TE
RM
ED
IO
Conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en las células y tejidos.
Conocimientos previos:
- Ciclo del nitrógeno.
- Sistemas digestivo, circulatorio, endocrino.
- Estructura química de proteínas y aminoácidos. Nomenclatura.
-Transporte mediado activo. Difusión facilitada.
- Actividad enzimática y su regulación. Acción de cofactores y moduladores.
- Metabolismo. Regulación. Balance energético.
- Glucólisis.
- Ciclo de Krebs.
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Objetivos
- Que al finalizar la clase, sean capaces de:
1) Definir y distinguir aminoácidos esenciales y no esenciales.
2) Diferenciar y formular las reacciones de transaminación y desaminación, comprendiendo su significado biológico.
3) Fundamentar la toxicidad del amoníaco. Explicar su metabolización y excreción en los distintos organismos.
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Quimotripsina
Diversidad de Proteínas
Extraído de Lehninger, 2008.
Proteínas de membrana Luciferasa
HemoglobinaQueratina
AMINOACIDOAMINOACIDO
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
COO-
C
R
H3N+ H
Grupo carboxilo(disociado)
Cadenalateral
Carbono
Grupo amino(protonado)
Repasemos…Repasemos…
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
COO-
CH3N+ H
CH3
AlaninaAla
Algunos aminoácidos que veremos en esta clase
COO-
CH3N+ H
CH2
COO-
AspartatoAsp
COO-
CH3N+ H
CH2
CH2
COO-
GlutamatoGlu
COO-
CH3N+ H
CH2
CH2
CONH2
GlutaminaGln
AA neutro o alifático
AAs ácidos
AA amida
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
COO-
CH3N+ H
CH2
COO-
CH3N+ H
CH2
OH
Fenilalanina Tirosina
COO-
CH3N+ H
CH2OH
SerinaSer
COO-
CH3N+ H
C OHH
CH3Treonina
Thr
AAs hidroxilados
Aminoácidos aromáticos
H2N C
H
R1
CO NH C
H
CO
R2-n
NH C
H
R3
COOH
n
Repasemos…
AA amino terminal AA carboxilo terminal
Uniones peptídicas
AMINOACIDOSAMINOACIDOS##
Aminoácidos esenciales en roedores, insectos, peces*, aves* y humanos**
Aminoácidos no esenciales
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
- No son sintetizados por el organismo. Deben ser incorporados con la dieta. -Mantener el crecimiento y el equilibrio nitrogenado.
Valina Fenilalanina
Leucina Triptofano
IsoleucinaTreonina
Lisina Histidina**
Metionina Arginina**
Alanina Glicina
Serina Tirosina
Cisteína Ac. Aspártico
Ac. Glutámico Glutamina
Asparagina Prolina
- Sintetizados por el organismo.
# Los 20 AAs pueden ser sintetizados por los vegetales.* Peces y aves poseen además otros aminoácidos esenciales.** En humanos, Histidina es esencial en niños y Arginina es parcialmente esencial.
Fuentes exógenas Fuentes endógenas
Proteínas de la dieta ANIMALES Proteínas de membranas, (vegetales o animales) enzimas, hormonas, etc.
Digestión y absorción Degradación
AMINOACIDOS
Transaminación y/ó Desaminación
- Proteínas- Aminoácidos No esenciales- Constituyentes nitrogenados no proteicos: purinas, pirimidinas, porfirinas, ácidos biliares.
Degradación Biosíntesis
α - cetoácido amoníaco
NH3
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
¿Cómo se digieren las proteínas de la dieta en el humano?
Extraído de Lehninger, 2008.
SecretinaCO3H-
Colecistoquinina
Pepsinógeno
Digestión de ProteínasI) En el estómago
pH 1,5-2,5 Proenzima
-NH2
GASTRINA
ACETILCOLINA
HISTAMINA
Células Parietales
Células Principales
HCl
Pepsinógeno
Pepsina + péptido de 42 Aa.HCl
Enzima activa
-NH2-NH2
Autocatálisis
Digestión de proteínas en el estómagoDigestión de proteínas en el estómagopor acción de la Pepsinapor acción de la Pepsina
COOCOO--
NHNH33++
Arg
Phe
Leu
PepsinaPepsina
Péptidos de alto PMPéptidos de alto PM
COOCOO --
Phe
Leu
NHNH33
++
NHNH 33++
Arg
COOCOO--
• ES UNA ENDOPEPTIDASA.
• HIDROLASA
• ACTUA SOBRE GRUPOS AMINO DE AMINOACIDOS AROMATICOS HIDROLIZANDO LAS PROTEINAS A POLIPEPTIDOS DE ALTO PM.
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
¿Cómo se digieren las proteínas de la dieta en el humano?
Extraído de Lehninger, 2008.
Secretina
CO3H-Colecistoquinina
SECRECION PANCREATICA
Secretina
Colecistoquinina
Contenido estomacal ácido
HCO3-
Proenzimas
o zimógenos
pH
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
¿Cómo se digieren las proteínas de la dieta en el humano?
Extraído de Lehninger, 2008.
SecretinaCO3H-
Colecistoquinina
Digestión de ProteínasII) En Duodeno e Intestino
Tripsinógeno
Tripsina
Quimotripsinógeno
Procarboxipeptidasas A y B
Enteroquinasa
Proelastasa
Quimotripsina
Carboxipeptidasas A y B
Elastasa
TRIPSINA
INACTIVOS ACTIVOS
QUE TIPO DE ENLACES PEPTIDICOS HIDROLIZAN ??
• Tripsina (endopeptidasa): grupos carboxilo de AA diamiados, por ej. lisina y arginina
• Quimotripsina (endopeptidasa) grupos carboxilo de AA aromáticos, por ej. fenilalanina, tirosina, triptofano .
• Elastasa (endopeptidasa) hidroliza preferentemente enlaces peptídicos adyacentes a AAs de cadena alifática, por ej. Leu, Ala, etc.
• Carboxipeptidasas (exopeptidasas) eliminan AAs carboxilo terminales.
Digestión intraluminal de proteínasDigestión intraluminal de proteínaspor acción de proteasas pancreáticaspor acción de proteasas pancreáticas
COOCOO--
NHNH33++
Arg
Phe
Leu
TripsinaTripsina
QuimotripsinaQuimotripsina
ElastasaElastasa
NHNH33++
Arg
COOCOO--
Phe
NHNH33++
COOCOO--
Leu
NHNH33++
COOCOO--
NHNH33++
COOCOO--
NHNH33++
COOCOO--
OligopéptidosOligopéptidos
Arg COOCOO--NHNH22
AA BásicosAA Básicos
Leu COOCOO--NHNH22
Phe COOCOO--NHNH22
AA NeutrosAA Neutros
Carboxi-Carboxi-Peptidasa BPeptidasa B
Carboxi-Carboxi-Peptidasa APeptidasa A
PeptidasasPeptidasas
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
¿Cómo se digieren las proteínas de la dieta en el humano?
Extraído de Lehninger, 2008.
SecretinaCO3H-
Colecistoquinina
AminoácidosDipéptidosTripéptidos
Absorción intestinal de aminoácidos y péptidosAbsorción intestinal de aminoácidos y péptidos
- Ocurre por - Ocurre por transportadores de aminoácidos y péptidostransportadores de aminoácidos y péptidos del borde en cepillo de las células intestinales.del borde en cepillo de las células intestinales.
- Transporte - Transporte activo Naactivo Na++-dependiente-dependiente y transporte y transporte pasivo pasivo NaNa++-independiente-independiente..
- Necesidad de múltiples transportadores determinados - Necesidad de múltiples transportadores determinados por la por la diferencia de tamaño y cargadiferencia de tamaño y carga de los aminoácidos y de los aminoácidos y péptidos.péptidos.
Transporte intestinal de aminoácidosTransporte intestinal de aminoácidos
Ocurre por varios mecanismos:Ocurre por varios mecanismos: % Relativo para% Relativo para AlaninaAlanina
T. activo dependiente de NaT. activo dependiente de Na++ 75% 75%T. facilitado independiente de NaT. facilitado independiente de Na++ 20% 20%Difusión pasivaDifusión pasiva < 5% < 5%
AminoácidosAminoácidosLUMENLUMENINTESTINALINTESTINAL
ENTEROCITOENTEROCITO
SANGRE SANGRE PORTALPORTAL
AminoácidosAminoácidos
AminoácidosAminoácidos
NaNa++
NaNa++
AminoácidosAminoácidos
NaNa++ KK++
KK++ATP → ADP+Pi
AminoácidosAminoácidos AminoácidosAminoácidos
PéptidosPéptidosLUMENLUMENINTESTINALINTESTINAL
ENTEROCITOENTEROCITO
SANGRE SANGRE PORTALPORTAL
PeptidasasPeptidasascitosólicascitosólicas
AminoácidosAminoácidos
Transporte intestinal de péptidos pequenosTransporte intestinal de péptidos pequenos
AminoácidosAminoácidosPéptidosPéptidos
Transporte activo de di- y tripéptidos acoplado a Transporte activo de di- y tripéptidos acoplado a hidrogenioneshidrogeniones
2H2H++
PéptidosPéptidos HH++
NaNa++
NaNa++
NaNa++KK++
ATP → ADP+Pi
Distribución de los aminoácidos en el período Distribución de los aminoácidos en el período post-prandialpost-prandial
• La mayor parte de los aminoácidos: Hígado.• Glutamina y Asparagina: Intestino y riñón. • Aminoácidos de cadena ramificada: Músculo y cerebro.
¿¿CCóómo son incorporados los aminoácidos en las mo son incorporados los aminoácidos en las células de los distintos tejidos?células de los distintos tejidos?
Difusión facilitada
-Los transportadores se encuentran en todas las células.- Son específicos para grupos de aminoácidos (neutros, catiónicos y de glutamato).
Fuentes exógenas Fuentes endógenas
Proteínas de la dieta ANIMALES Proteínas de membranas, (vegetales o animales) enzimas, hormonas, etc.
Digestión y absorción Degradación
AMINOACIDOS
Transaminación y/ó Desaminación
- Proteínas- Aminoácidos No esenciales- Constituyentes nitrogenados no proteicos: purinas, pirimidinas, porfirinas, ácidos biliares.
Degradación Biosíntesis
α - cetoácido amoníaco
NH3
Vías de eliminación del grupo Vías de eliminación del grupo αα-amino-amino
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
- Reacciones de Transaminación
- Reacciones de Desaminación
Oxidativa
No Oxidativa
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
TransaminaciónTransaminación
α-aminoácido (R’)α-cetoácido (R)α-aminoácido (R) α-cetoácido (R’)
PLP
Aminotransferasa o Transaminasa
PLP: piridoxal fosfato piridoxamina fosfato
• Las reacciones de transaminación son fácilmente reversiblesreversibles y son muy importantes en el metabolismo proteico.
• Todos los aminoácidos (excepto lisina y treonina) participan en reacciones de transaminación con los α-cetoácidosα-cetoácidos:
• α-cetoglutarato
• oxaloacetato
• piruvato
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Principales reacciones de transaminación
PLP
Alanina aminotransferasa
(ALT)
Glutámico pirúvico transaminasa (GPT)
COO-
CH3N+ H
CH3
Alanina
+
COO-
C
CH2
CH2
COO-
O
α-cetoglutarato
COO-
C
CH3
O
Piruvato
COO-
CH3N+ H
CH2
CH2
COO-
+
Glutamato
GPTGPT- Localización citoplasmática.- Particularmente abundante en hígado, corazón y músculo.
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
PLP
Aspartato aminotransferasa
(AST)
Glutámico oxalacético transaminasa (GOT)
Principales reacciones de transaminación
COO-
C
CH2
CH2
COO-
O
+
α-cetoglutarato
COO-
CH3N+ H
CH2
COO-
Aspartato
+
COO-
CH3N+ H
CH2
CH2
COO-
Glutamato
COO-
C
CH2
COO-
O
Oxalacetato
GOTGOT- Localización >> mitocondrial y < citoplasmática.- Particularmente abundante en hígado y corazón.
Vías de eliminación del grupo Vías de eliminación del grupo αα-amino-amino
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
- Reacciones de Transaminación
- Reacciones de Desaminación
Oxidativa
No Oxidativa
Glutamato α-cetoglutarato
Glutamato deshidrogenasa
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Desaminación oxidativa del glutamatoDesaminación oxidativa del glutamato
(+) ADP y GDP
(-) ATP y GTP
GDH
TRANSDESAMINACION
TRANSAMINACION DESAMINACION OXIDATIVA
Aminoácido cetoglutarato
Glutamatocetoácido
NADH + H+
NAD+
NH4++
Transaminasa
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Desaminación oxidativa por Desaminación oxidativa por aminoácido oxidasasaminoácido oxidasas peroxisomales peroxisomales
D-aminoácido + H2O + E-FAD
E-FADH2 + O2
D-aminoácido oxidasa
D-aminoácido oxidasaE-FAD + H2O2
-cetoácido + NH4+
+ E-FADH2
L-aminoácido oxidasa
L-aminoácido oxidasaE-FMNH2 + O2 E-FMN + H2O2
L-aminoácido + H2O + E-FMN -cetoácido + NH4+
+ E-FMNH2
2 H2O2 2 H2O + O2
Catalasa
Vías de eliminación del grupo Vías de eliminación del grupo αα-amino-amino
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
- Reacciones de Transaminación
- Reacciones de Desaminación
Oxidativa
No Oxidativa
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Desaminación no oxidativaDesaminación no oxidativa
COO-
CH3N+ H
CH2OH
Serina
COO-
C
CH3
O
Piruvato
+ NH4+
PLP
Serina deshidratasa
H2O H2O
COO-
CH3N+ H
C OHH
CH3
Treonina
PLP
Treonina deshidratasa
H2O H2O
COO-
C
CH2
CH3
O
α-cetobutirato
+ NH4+
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Metabolismo de aminoácidosMetabolismo de aminoácidos
Proteínas intracelulares
Proteínas dietarias Aminoácidos
Esqueleto carbonadoNH4+
Biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y aminas biológicas
Carbamil fosfato α-cetoacidos
CICLO DE LA UREA
CICLO DE KREBS
Interconexión Aspartato-arginino
succinato
CO2 + H2O + ATP
OxalacetatoUREA
(producto de excreción del nitrógeno)
Glucosa(gluconeogénesis)C
atab
oli
smo
del
nit
róg
eno
d
e am
ino
ácid
os
Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Bibliografía
1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007).2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).
Bibliografía Complementaria
1- CAMPBELL Y FARREL, “Bioquimica”, Thomson Eds., 4ta. Ed., (2005).2- SALISBURY Y ROSS, “Fisiología vegetal”, Grupo Ed. Iberoamericana, (1994).3- HILL, WYSE Y ANDERSON, “Fisiología animal”, Ed. Med. Panamericana,(2006), Madrid, España.4- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010).