Met. Proteínas.ppt

METABOLISMO DE PROTEÍNASMETABOLISMO DE PROTEÍNAS

República Bolivariana de VenezuelaUniversidad del Zulia

Facultad de OdontologíaUnidad Curricular: Bioquímica

MgSc. Ilya Casanova RomeroMgSc. Mery Bell Maldonado EDr. Alex Barboza MDr. Luis Sarmientos

Metabolismo de ProteínasMetabolismo de ProteínasGeneralidadesGeneralidades

Las proteínas son las moléculas más abundantes y diversas del ser vivo desde el punto de vista funcional. Virtualmente, cada proceso de la vida depende de moléculas de esta clase.

En el hueso, la proteína colágena forma una red para el depósito de cristales de calcio, en tanto que en sangre, la hemoglobina y la albúmina plasmática, se encargan de transportar moléculas esenciales para la vida.

Por ejemplo, las enzimas y hormonas polipeptídicas dirigen y regulan el metabolismo del cuerpo, en tanto que las proteínas contráctiles del músculo le permiten moverse.

Metabolismo de Proteínas MgSc. Mery Maldonado


Los aminoácidos (AA) se integran entre sí como sencillos bloques de construcción para formar proteínas las cuales poseen estructuras tridimensionales únicas que las vuelven capaces de desempeñar funciones biológicas específicas. Aunque se han descrito en la naturaleza más de 300 AA diferentes, sólo 20 de ellos suelen encontrarse como constituyentes de las proteínas de los mamíferos.

Cada AA (salvo la prolina) tiene un grupo carboxílico, un grupo amino y una cadena lateral distintiva (“grupo R”) enlazada al átomo del carbono alfa.

La naturaleza de las cadenas laterales es lo que establece la función que desempeña una AA como componente de una proteína.



Debe existir un buen balance nitrogenado en nuestro organismo.

La falta de cualquier AA esencial limita la síntesis proteica.

El elemento crítico en la regulación de este proceso de recambio es el balance nitrogenado reflejado por el Pool de Aminoácidos.

El principal órgano del metabolismo de las proteínas es el HIGADO.

Los AA y proteínas del plasma se mantienen en un nivel constante.

A diferencia de los lípidos y carbohidratos, los AA no se almacenan en el organismo, por lo tanto deben obtenerse de la dieta, sintetizarse de novo u obtenerse a partir de la degradación normal de las proteínas.


Pool de Pool de AminoácidosAminoácidos

libreslibres

Pool de Pool de AminoácidosAminoácidos

libreslibres

Aminoácidos de la dieta

provenientes de proteínas

Fuentes no proteícas

Productos de desecho

nitrogenados

Proteínas de losTejidos y otras

Sustancias que contienen nitrógeno

Catabolismo

Biosíntesis

Metabolismo de ProteínasMetabolismo de ProteínasFuente de AAFuente de AA


Metabolismo de ProteínasMetabolismo de ProteínasDigestión y AbsorciónDigestión y Absorción

En general, las proteínas son muy grandes para que elintestino las absorba, por lo tanto deben hidrolizarse hastaobtener sus AA constitutivos.

Las enzimas proteolíticas que se encargan de la degradación de las proteínas se encuentran en tres órganos diferentes: estómago, páncreas e intestino delgado.

La digestión de las proteínas se inicia en el estómago, el cual secreta HCL y cuya función es matar algunas bacterias y desnaturalizar las proteínas para volverlas más susceptibles a su subsecuente hidrólisis por proteasas.


Proteínas de la dietaProteínas de la dieta

Pepsinas gástricas

(proteasas ácidas)

Tripsina y

Quimiotripsina

Polipeptidos y aminoácidosPolipeptidos y aminoácidos

Oligopeptidos y aminoácidosOligopeptidos y aminoácidos

AminoácidosAminoácidos

Aminopeptidasas

HCl



Estómago

Pancreas

Proteínas de la Dieta

Polipéptidos y AA

Pepsina

ElastasaCarboxipeptidasasTripsinaQuimotripsina

Intestino delgado

Oligolipéptidos y AA

Aminopeptidasas

AA

Boca

Al Hígado



Las células del estómago secretan una endopeptidasa estable en medio ácido en forma de proenzima llamado pepsinógeno, el cual se activa a pepsina produciendo liberación de péptidos y de algunos AA libres provenientes de la dieta.

Al llegar al intestino delgado, los grandes polipéptidos formados son ulteriormente fragmentados a oligopéptidos y AA por un grupo de proteasas pancreáticas.

La superficie luminal del intestino contiene aminopeptidasa que degrada repetidamente el residuo N-terminal de los polopéptidos para producir AA libres y pequeños péptidos.

Las células epiteliales del intestino absorben AA libres, los cuales se metabolizarán o liberarán a la circulación general.



Arg

Phe

Leu

COOH

NH2Tripsina

Elastasa

Quimotripsina

Arg COOHNH2

NH2

COOH

Leu COOHNH2

Phe COOHNH2

NH2

COOH

Oligopéptidos

AA Básico

AA Neutros

Arg

NH2

COOH

Phe

NH2

COOH

Leu

NH2

COOH

Carboxi-Peptidasa B

Carboxi-Peptidasa A


La enteropeptidasa (anteriormente llamada enterocinasa) convierte el tripsinógeno entripsina, entonces la enteropeptidasa desata una actividad proteolítica en cascada porque la tripsina es un activador común para todos los cimógenos pancreáticos.

Digestión de las proteínasde la dieta

Existen cinco proteasas pancreáticas principales, las cuales producen la hidrólisis de los AA en sitios susceptibles de acuerdo al tipo de AA que se encuentre formando parte de la proteína, así:

+H3N C - C - NH - C - C - NH - C - C- NH - C - C - NH - C - C - NH - C - C - NH - C - C - NH - C - C - O - =

OH H

=

O

ArgLis

Tripsina

Enteropeptidasa

Quimotripsina Elastasa Carboxipeptidasa ACarboxipeptidasa B

R

H

=

O

R

TrpTirFenMetLeu

H

=

O

=

OH

AlaGliSer

H

R R

H

=

O

=

OH

A

AlaIleLeuVal

BArgLis

Tripsinógeno Quimiotripsinógeno ProelastasaProcarboxipeptidasa AProcarboxipeptidasa B


Metabolismo de Proteínas Metabolismo de Proteínas Remoción de nitrógeno de los AARemoción de nitrógeno de los AA

La presencia del grupo amino alfa protege a los AA de la degradación. La remoción del grupo amino alfa es esencial para la producción de energía a partir de cualquier AA, además de ser un paso obligatorio en el catabolismo de los mismos.

Una vez removido, el nitrógeno puede incorporarse en otros compuestos o puede ser excretado cuando se metabolizan los esqueletos carbonados.


Metabolismo de ProteínasCatabolismo de AA.

TRANSAMINACIÓN:TRANSAMINACIÓN: Es el primer paso en el catabolismo de los AA, donde ocurre la transferencia de sus grupos amino alfa al cetoglutarato alfa.

Los productos son un cetoácido alfa (derivado del AA original) y glutamato. Todos los AA menos Tir y Lis ceden su grupo amino. El alfacetoglutarato desempeña un papel único en elmetabolismo de AA, porque acepta grupos amino procedentes de otros AA, por lo tanto se transforma en glutamato.

El glutamato que se produce por transaminación puede desaminarse en forma oxidativa, o usarse como un donador de grupos amino en la síntesis de AA no esenciales.

Una familia de enzimas llamadas aminotransferasas (conocidas anteriormente como transaminasas) cataliza esta transferencia de grupos amino de un esqueleto carbonado a otro. Estas enzimas se encuentran en el citosol de las células de casi todo el organismo, especialmente en hígado, riñón, intestino y músculo.


-Aminoácido-Aminoácido-Aminoácido-Aminoácido

-Cetoácido-Cetoácido-Cetoácido-Cetoácido

GlutamatoGlutamatoGlutamatoGlutamato

-Cetoglutarato-Cetoglutarato-Cetoglutarato-Cetoglutarato

Fosfato Fosfato de Piridoxalde Piridoxal


Fosfato Fosfato de Piridoxaminade Piridoxamina


AminotransferasaAminotransferasa




CH - NH3+

COO-

R

Aminoácido alfa

AminotransferasaEj: AST (TGO) y ALT (TGP)

C = O

COO-

R

Cetoácido alfa

C = O

CH2

COO-

CH2

O = CCOO-

Cetoglutarato alfa

C = O

CH2

COO-

CH2+H3N = C

COO-

Glutamato



DESAMINACIÓNDESAMINACIÓN OXIDATIVAOXIDATIVA:: A cargo de la enzima glutamato deshidrogenasa, induce la liberación de grupos amino en forma de amonio libre.

Estas reacciones ocurren primordialmente en hígado y riñón; aportan cetoácidos alfa que pueden entrar a la vía central del metabolismo energético, y amonio, que es una fuente de nitrógeno en la síntesis de la urea.

GlutamatoGlutamatoGlutamatoGlutamato -Cetoglutarato-Cetoglutarato-Cetoglutarato-Cetoglutarato

Glutamato Glutamato deshidrogenasadeshidrogenasa

NADP+ NADPH

HH22OO NHNH44++


TRANSDESAMINACIÓNTRANSDESAMINACIÓN: Proceso donde se acoplan la transaminación con la : Proceso donde se acoplan la transaminación con la

desaminación.desaminación.

-Aminoácido-Aminoácido-Aminoácido-Aminoácido

-Cetoácido-Cetoácido-Cetoácido-Cetoácido

GlutamatoGlutamatoGlutamatoGlutamato

-Cetoglutarato-Cetoglutarato-Cetoglutarato-Cetoglutarato





AminotransferasaAminotransferasa

NAD(P)

NAD(P)H+H+HH22OO

NHNH44++

Glutamato Glutamato deshidrogenasadeshidrogenasa



Metabolismo de ProteínasToxicidad del Amoniaco

El amoníaco es una base fuerte que puede ocasionar

cambios de pH importantes.

El amoníaco es especialmente tóxico para el cerebro.

Los mecanismo para remover el amoníaco son:

- Convertirlo en Urea en el hígado

- Transportarlo en forma de Glutamina principalmente en el músculo y en el

hígado aun cuando es un mecanismo importante de remoción de amonio en el

sistema nervioso y el mayor mecanismo del cerebro.


Metabolismo de ProteínasTransporte y excreción de Amonio

En la mayoría de los tejidos

Glutamato

Glutamina

ATP + NH3

Sintetasa de glutaminaADP + Pi

Existen dos mecanismos disponibles para el transporte de amonio desde los tejidos periféricos al hígado y su conversión en urea. El primero que se encuentra en la mayoría de los tejidos, utiliza la sintetasa de glutamina, para combinar amonio con glutamato y formar glutamina, una forma no tóxica de transportar el amonio. Ésta es transportada al hígado donde es degradada por la glutaminasa para producir glutamato y amonio libre.HÍGADO

Glutamato

Piruvato

Glucosa

Alanina

Alfacetoglutarato

ATA

GD

NH3

UREAH2O

GLUTAMINASA

El segundo mecanismo de transporte utilizado primordialmente por el músculo incluye la transaminación del piruvato para formar alanina, la cual es transportada vía sanguínea al hígado, donde se convierte en piruvato nuevamente por transaminación, el cual puede ser utilizado por la vía gluconeogénica para formar glucosa, la cual puede entrar a la sangre y ser utilizada por el músculo a través de una vía denominada ciclo de la glucosa-alanina.

PiruvatoAlanina

GlutamatoAlfacetoglutarato

GlucosaMÚSCULO AminoTransferasade Alanina

GD

NH3

Aminoácidos


Metabolismo de ProteínasCiclo de la Urea

La urea es la forma principal de desecho de los grupos amino derivados de los AA; representa cerca del 90% de los componentes nitrogenados de la orina.

Un nitrógeno de la molécula de urea es aportado por el NH3 libre y el otro por el aspartato.

El glutamato es el precursor inmediato tanto del amonio (mediante desaminación oxidativa por la glutamato deshidrogenasa) como del nitrógeno del aspartato (mediante la transaminación del oxalacetato por la aspartato aminotransferasa).

El carbono y el oxígeno de la urea derivan del CO2.

La urea se produce en el hígado y se transporta después en la sangre a los riñones para ser excretada en la orina.


Metabolismo de ProteínasCiclo de la Urea


Metabolismo de ProteínasCatabolismo de los Esqueletos Carbonados


Metabolismo de ProteínasClasificación de los AA

GlucogénicosGlucogénicos y

CetogénicosCetogénicos

Alanina

Asparagina Tirosina

Aspartato

Cisteína

Glutamina

Glutamato

Glicina

Prolina

Serina

Arginina Isoleucina Leucina

Histidina Fenilalanina Lysina

Metionina Triptofano

Treonina

Valina

Esenciales

No E

senciales


Metabolismo de ProteínasValores de Laboratorio

Amoniaco: 10 a 20 mg/100ml 10-80µg/100ml

Alanina aminotransferasa ALT: 0 - 45 UI/L

Aspartato Aminotransferasa AST: 0 - 41 UI/L

Bilirrubina Total: 0,2 - 1,2 mg/100ml (2 - 20,5 µmol/L)

Directa: (Conjugada): 0,1 - 0,4 mg/100ml (< 7 µmol/L)

Indirecta: 0,2 - 0,7 mg/100ml (< 12 µmol/L)

Acido Úrico: Hombres 3 - 9 mg/100ml (0,18 - 0,54 mmol/L)

Mujeres 2,7 - 7,5 mg/100ml (0,15 - 0,45 mmol/L)


Metabolismo de ProteínasDescarboxilación de AA

Las aminas son el producto de la

descarboxilación de aminoácidos.

Las aminas pueden ser biogenas producidas

por microorganismos.

Ej: Cadaverina, Histamina, Putrescina.

Las aminas naturales o fisiológicas son

producto del metabolismo de animales y

plantas y no están asociadas a

microorganismos.

Ej: Espermidina, Espermina


Metabolismo de ProteínasSíntesis de Hemoglobina

-OOC-CH2-CH2-CO~CoA

Succinil CoA

-OOC-CH2-NH2

Glicina

Mitocondria-Aminolevulinato

sintetasa -OOC-CH2-CH2-CO-CH2-NH3

- Acido Aminolevulinico

-OOC-CH2-CH2-CO-CH2-NH3

- Acido Aminolevulinico

++

H2O

-ALA deshidratasa

Porfobilinógeno

sintetasa


Metabolismo de ProteínasSíntesis del grupo Hemo

5 Pasos

Citosol

HEMO

Ferroquelasa

Mitocondria

Fe2+

2 H+

Protoporfirina IX


Metabolismo de ProteínasFormación de Bilirrubina

HEMOHEMO

BiliverdinaBiliverdina

BilirrubinaBilirrubina

O2, NADPH+H+

NADPFe3+

CO

HemeHeme oxigenasaoxigenasa

BiliverdinaBiliverdina reductasareductasa

NADPH+H+

NADP

BilirrubinaBilirrubina

Transportada Transportada por albúminapor albúmina

2 UDP-ac. glucuronico2 UDP-ac. glucuronico

2 UDP2 UDP

BilirrubinaBilirrubinaDiglucoronidoDiglucoronido

BilirrubinaBilirrubinaDiglucoronidoDiglucoronido

BilisBilis

TransferasaTransferasa


Metabolismo de Nucleótidos

Bases PúricasBases Púricas

Adenina (A) (ADN y ARN)

Guanina (G) (ADN y ARN)

BasesBases PirimídicasPirimídicas

Citosina (C) (ADN y ARN)

Timina (T) (ADN)

Uracilo (U) (ARN)

Los nucleótidos se componen de una base nitrogenada, un monosacárido pentosa y uno, dos o tres grupos fosfato. Las bases que contienen nitrógeno pertenecen a dos familias de compuestos: las purinas y las pirimidinas.


Metabolismo de Nucleótidos

Los fosfatos de ribonucleósidos y desoxirribonucleósidos (nucleótidos) son esenciales para todas las células. Sin ellos no pueden producirse ADN ni ARN, y por lo tanto, no pueden sintetizarse proteínas ni las células podrían proliferar.

También sirven como portadores de intermediarios activados en la síntesis de algunos carbohidratos, lípidos y proteínas, y son componentes de varias coenzimas esenciales como la CoA, FAD, NAD+ y NADP+.

Los nucleótidos, como el AMP cíclico (cAMP) y el GMP cíclico (cGMP), sirven como segundos mensajeros en las vías de transducción de señales.

Además, los nucleótidos tienen un papel importante como “moneda energética” de la célula.

Por último, son compuestos reguladores importantes para muchas de las vías del metabolismo intermediario, inhiben o activan enzimas claves.


Metabolismo de NucleótidosSíntesis de nucleótidos de Purina

6 6

ReaccionesReacciones

Metabolismo de NucleótidosSíntesis de nucleótidos de Purina

GlutaminaGlutamina Carbamilfosfato sintasaGlutamatoGlutamato

TMPTMP UTPUTP

CTPCTP

CarbamilfosfatoCarbamilfosfato

++

N-CarbamoilaspartatoN-Carbamoilaspartato

OroatoOroato

Asp

H2O NADP

NADPH+H+ PRPP

OrodidatoOrodidatoUridilato(UMP)

Uridilato(UMP)

CO2

Metabolismo de NucleótidosSíntesis de nucleótidos de Pirimidina

Metabolismo de NucleótidosDegradación de las Bases Púricas

Ácido ÚricoÁcido ÚricoMetabolismo de Proteínas MgSc. Mery Maldonado

Degradación de lasBases Pirimídicas


Metabolismo de ProteínasSíntesis Proteica

La información genética que se almacena en los cromosomas y se transmite a las células hijas mediante la replicación del ADN, se expresa a través de la transcripción del ARN, y en el caso del RNAm, con la traducción ulterior en cadenas polipeptídicas.

La vía de síntesis de proteínas se llama traducción, porque el “lenguaje” de la secuencia de nucleótidos en el RNAm se traduce a una secuencia en el lenguaje de una secuencia de AA.

El proceso de traducción requiere un código genético a través del cual se expresa la información contenida en la secuencia de ácidos nucleicos para producir una secuencia específica de AA.

Cualquier alteración en la secuencia de ácidos nucleicos puede conducir a la inserción de una AA inapropiado en una cadena polipeptídica, originándose una mutación.


Metabolismo de ProteínasEtapas de la Síntesis Proteica

Activación de los aminoácidos

Iniciación de la Cadena Polipeptídica

Elongación de la Cadena Polipeptídica

Terminación de la Cadena Polipeptídica

Modificación de la Cadena Polipeptídica


Metabolismo de ProteínasSíntesis Proteica


Metabolismo de ProteínasComponentes necesarios para la Traducción

Incluyen todos los AA que se encuentran en el producto terminado, el ARNm que va a traducirse, las moléculas de RNAt, ribosomas funcionales, fuentes de energía y enzimas, así como factores proteicos necesarios para la iniciación, elongación y terminación de la cadena polipeptídica.

A. Aminoácidos: Todos los AA que aparecerán al final de la proteína terminada deben estar presentes al momento de la síntesis.

B. ARN de transferencia: Se necesita al menos un tipo de RNAt por cada AA.

1. Sitio de unión con un AA: Cada ARNt tiene en su extremo 3’ un sitio de unión para un AA específico; se dice que un AA unido con un ARNt está activado.

2. Anticodón: Cada ARNt tiene además una secuencia de nucleótidos de tres bases, el anticodón, el cual reconoce una codón específico en el ARNm. Este codón especifica la inserción del AA en la cadena polipeptídica creciente por ese ARNt.


Metabolismo de ProteínasActivación de AA


F. Factores Protéicos: Los factores de iniciación, elongación y terminación (o liberación) son necesarios para la síntesis de péptidos. Algunos de ellos tienen función catalítica, otros parecen estabilizar la maquinaria de síntesis.

Metabolismo de ProteínasComponentes necesarios para la Traducción

G. Se necesitan ATP y GTP como fuente de energía: Se requiere la división de cuatro enlaces de alta energía para la adición de un AA a la cadena polipeptídica en crecimiento: dos del ATP en la reacción de la sintesasa de aminoacil-ARNt, y dos más de GTP (uno para unir el aminoacil-ARNt con el sitio A y otro para el paso de traslado).


Metabolismo de ProteínasInicio de la Cadena Polipeptídica

La iniciación compromete el ensamblaje de los componentes del sistema de traducción antes que se forme un enlace peptídico. Estos componentes incluyen dos unidades ribosomales, el ARNm que va a traducirse, el aminoacil-ARNt especificado por el primer codón del mensaje, GTP (que proporciona energía al proceso) y factores de iniciación que facilitan el ensamble de este complejo de iniciación.



Subunidad ribosomal pequeña ARNm



Subunidad Subunidad Ribosómica GrandeRibosómica Grande

AminoácidosAminoácidos


Metabolismo de ProteínasElongación

La elongación consiste en la adición de AA al extremo carboxilo de la cadena en crecimiento. El ribosoma se mueve del extremo 5’ al 3’ del ARNm que se traduce.


Metabolismo de ProteínasTerminación

La terminación ocurre cuando uno de los tres codones de terminación llega al sitio A, los cuales son conocidos como factores de liberación: RF-1, que reconoce los codones de terminación UAA y UAG; RF-2 que reconoce UGA y UAA, y RF-3 que se une con GTP y estimula la actividad de RF-1 y RF-2.


Metabolismo de ProteínasTerminación

ProteínaProteína

Factor de LiberaciónFactor de Liberación

Estos factores hacen que la proteína recién formada se libere del complejo ribosomal, y al mismo tiempo, separan el ribosoma del ARNm.


Metabolismo de ProteínasModificación de la CadenaPolipeptídica


Sólo esforzándonos y trabajando duro podremos alcanzar nuestras metas.No conozco otra manera.

Renny Otolina


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