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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS

SÍNTESIS

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS

Aminoácidos

funciones:

a. Síntesis de proteínas.

b. Fuente principal de los átomos de nitrógeno que se requieren en diversas rutas de reacción de síntesis.

c. Esqueletos carbonados (las partes no nitrogenadas). Son una fuente de energía Precursores de varias rutas de reacción.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS

• Reserva de aminoácidos : las moléculas de aminoácidos de disposición inmediata para su uso en los procesos metabólicos proceden de:

a. Degradación de las proteínas del alimento.b. Degradación de las proteínas de los tejidos.

• Dependiendo de las necesidades metabólicas se sintetizan determinados aminoácidos o se interconvierten y luego se transportan a los tejidos en los que se utilizan.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁACIDOSSÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS

• Equilibrio nitrogenado; cuando la ingestión de nitrógeno (principalmente aminoácidos) es igual a la pérdida de nitrógeno (adultos sanos).

• Balance positivo de nitrógeno; la ingestión de nitrógeno es mayor que las pérdidas. Se retiene el exceso de nitrógeno, debido a que la cantidad de proteínas tisulares que se sintetizan supera a la cantidad que se degrada (niños que crecen, mujeres embarazadas, pacientes que se recuperan de una enfermedad).

• Balance negativo de nitrógeno; no se puede sustituir las pérdidas de nitrógeno con las fuentes alimenticias. Ejemplo: kwashiorkor, forma de desnutrición que produce una ingestión insuficiente y prolongada de proteínas.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSTRANSPORTE AL INTERIOR DE LA CÉLULA

• Hay intervención de proteínas transportadoras de membrana.

a. Éstas tienen especificidad para los aminoácidos que transportan.

b. El proceso de transporte está ligado al movimiento de Na+ a través de la membrana plasmática (el gradiente que crea el transporte activo de Na+, puede mover moléculas a través de la membrana).

c. Otros sistemas de transporte, independiente de Na+, son responsables del transporte de aminoácidos a través de la porción de la membrana plasmática de los enterocitos en contacto con los vasos sanguíneos.

d. El ciclo de alfa - glutamilo ayuda a transportar algunos aminoácidos al interior de tejidos específicos (cerebro, intestino y riñón).

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS

• Una vez que los aminoácidos están dentro de la célula, sus grupos amino pueden utilizarse para las reacciones de síntesis, mediante dos reacciones:

a. Reacciones de transaminación: Los grupos amino se transfieren desde un alfa-aminoácido a un alfa-cetoácido.

b. Aminación reductora: el NH4+ o el nitrógeno amida de la glutamina o la asparagina se utilizan para suministrar el grupo amino o el nitrógeno amida de determinado aminoácido.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS TRANSAMINACIÓN

• Aminotransferasas.- enzimas localizadas en el citoplasma o en las mitocondrias (eucariotas).

• Especificidad (tipos) ;a. La del alfa – aminoácido, que

dona el grupo alfa - amino.b. La del alfa – cetoácido, que

acepta el grupo alfa – amino.

• La mayoría utilizan glutamato como donador del grupo amino.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS TRANSAMINACIÓN

• Alfa – cetoglutarato / glutamato: Papel estratégico (intermediario del ciclo importante en el metabolismo de del acido citrico) aminoácidos y en el

metabolismo general.

• Oxalacetato / aspartato: Participa en la eliminación del nitrógeno en el ciclo de la urea.

• Piruvato / alanina: Participa en el ciclo de la alanina.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS SÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS TRANSAMINACIÓN

• Requieren la coenzima piridoxal –5´ – fosfato (PLP)que procede de la piridoxina (vitamina B6).

• PLP.- forma activa de la vitamina B6

• Participa en otras reacciones;

a. Racemificaciones (reacciones en las que se forman mezclas de aminoácidos L – y – D).

b. Descarboxilaciones.

c. Modificaciones de la cadena lateral.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS SÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS TRANSAMINACIÓN

1. Formación de una base de Schiff entre el PLP y el grupo alfa – amino de un alfa – aminoácido.

• El PLP se une al lugar activo de la enzima mediante interacciones no covalentes y una base de Schiff (aldimina) formada por la condensación del grupo aldehído del PLP y el grupo amino de un residuo aminoácido.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS TRANSAMINACIÓN

2. Cuando se elimina el átomo de hidrógeno alfa se forma un carbanión y luego éste se estabiliza, por resonancia, mediante la inter-conversión a un intermediario quinoide.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS TRANSAMINACIÓN

3. Luego uno de los tres enlaces del átomo de carbono alfa se rompe selectivamente en los lugares activos de cada tipo de enzimas dependiente de PLP.

a. Rotura del enlace 2 (transaminación) desprotonación inicial del carbono alfa del donador del grupo amino.

b. Rotura del enlace 3 (racemización o eliminación).

c. Rotura del enlace 1 (no se produce la desprotonación inicial y tiene lugar una descarboxilación).

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSTRANSAMINACIÓN

4. Con la cesión de un protón por un ácido general y una hidrólisis posterior se libera desde la enzima, el alfa – cetoácido recién formado.

• Luego, entra en el lugar activo un segundo alfa- cetoácido y se convierte en un alfa-aminoácido al invertirse el proceso de reacción.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS TRANSAMINACIÓN

• Las reacciones de transaminación son ejemplos de un mecanismo de reacción bimolecular ping-pong; el primer sustrato debe dejar el lugar activo antes que entre el segundo.

• Son reversibles. Por tanto, teóricamente es posible sintetizar todos los aminoácidos por transaminación.

• Sin embargo, no existe síntesis neta de un aminoácido si el organismo no sintetiza su alfa cetoácido precursor de forma independiente.

• No existe en las células animales las rutas de reacción para sintetizar: fenil piruvato, alfa – ceto – Beta – hidroxibutirato e imidazol piruvato; deben proporcionarse en la alimentacion: fenil alanina, treonina y la histidina.

• Rutas de Novo. Son las rutas de reacción que sintetizan los aminoácidos a partir de intermediarios metabólicos; no sólo por transaminación.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS SÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS

INCORPORACIÓN DIRECTA DE LOS IONES AMONIO A LAS MOLÉCULAS ORGÁNICAS

Existen dos medios para incorporación de iones amonio en AA y finalmente en otros metabolitos:

1. Aminación reductora de alfa – cetoácidos.2. Formación de las amidas del ácido aspártico y del ácido

glutámico con la consiguiente transferencia del nitrógeno amida para formar otros aminoácidos.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS SÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS AMINACIÓN REDUCTORA

• Aminación directa del alfa – cetoglutarato; catalizada por la glutamato deshidrogenasa (mitocondrias y citoplasma de células eucariotas y de algunas bacterianas).

• Glutamato deshidrogenasa en los eucariotas permite la producción de NH4+ como preparación de eliminación de nitrógeno (función principal).

• La reacción es reversible y cuando hay exceso de amoníaco, la reacción se lleva a la síntesis de glutamato.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FORMACIÓN DE AMIDAS

• Los iones amonio también se incorporan en metabolitos celulares mediante la formación de glutamina (amida del glutamato).

• Cerebro: Es especialmente sensible a efectos tóxicos del NH4+. Tiene abundante glutamina sintasa que convierte el NH4+ en glutamina (neutra, no tóxica). Luego la glutamina pasa al hígado, donde origina desechos nitrogenados.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS

• Cada miembro de los aminoácidos se sintetiza mediante una ruta única.

• Característica común: el esqueleto carbonado de cada aminoácido procede de intermediarios metabólicos de fácil disposición.

• Intermediarios metabólicos de aminoácidos no esenciales:

a. Glicerato – 3 – fosfato.b. Piruvato.c. Alfa – cetoglutarato.d. Oxalacetato.

• La tirosina que se sintetiza a partir de la fenilalanina, aminoácido esencial, es una excepción a esta regla.

SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS

AA ESENCIALES (10): isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano, valina, arginina e histidina. Los últimos son en realidad semiesenciales (esenciales en etapa de crecimiento infantil).

AA NO ESENCIALES (12): alanina, asparagina, aspartato, cisteína, glutamato, glutamina, glicina, serina, tirosina, prolina, hidroxiprolina e hidroxilisina.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS FAMILIAS

• De acuerdo a la semejanza de las rutas de síntesis hay 6 familias:

A. glutamato.B. serina.C. aspartato.D. piruvato.E. aromáticos.F. histidina

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METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOSSINTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL GLUTAMATO

Comprende:

A. Glutamato.B. Glutamina.C. Prolina.D. Arginina.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL GLUTAMATO

Glutamato

• Alfa cetoglutarato puede convertirse en glutamato mediante:

a. Reacciones de aminación reductora.

b. Transaminación.

• Transaminación: en eucariotas tiene una función esencial en la síntesis de la mayoría de moléculas de glutamato.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSFAMILIA DEL GLUTAMATO

Glutamato:

1. Componente de proteínas

2. Precursor de aminoácidos

3. Neurotransmisor excitador

4. Precursor del GABA ( ácido gamma amino butírico); por descarboxilación

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL GLUTAMATO

• Conversión del glutamato en glutamina.

• Cataliza la enzima glutamina sintasa.

• Tejidos: hígado, cerebro, riñón, músculo e intestino.

• Aminoácidos ramificados:fuente importante de los grupos amino en la síntesis de glutamina.

• Glutamina funciones:a. Síntesis proteicab. Donador del grupo amino en reacciones de

biosíntesis; Síntesis de purinas. Síntesis de pirimidinas. Amino azúcares.c. Almacenamiento y transporte de NH4+d. Riñón e intestino; fuente de energía.

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL GLUTAMATO

La prolina es un derivado cíclico del glutamato (3 pasos después de la fosforilación del glutamato por la gamma -glutamil quinasa).

a. Gamma – glutamil fosfato se reduce a glutamato – gamma – semialdehido.

b. Ciclación espontánea del glutamato-gamma-semialdehido para formar pirrolina-5-carboxilato.

c. La pirrolina-5-carboxilato se reduce a prolina por la pirrolina-5-carboxilato reductasa

La prolina puede sintetizarse también a partir de la ornitina un intermediario del ciclo de la urea

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL GLUTAMATO

Arginina

A. Su síntesis comienza con la acetilación del grupo alfa-amino del glutamato

B. El N-acetil-glutamato se convierte en ornitina

C. La ornitina se convierte en arginina (ciclo de la urea)

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DE LA SERINA

Comprende:

1. Serina2. Glicina3. Cisteína

Obtienen su esqueleto carbonado a partir del intermediario glicolítico; glicerato – 3-fosfato

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METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOSSINTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS FAMILIA DE LA SERINA

La serina:

Síntesis por una ruta directa desde el glicerato-3-fosfato

Reacciones de deshidrogenación, transaminacion e hidrólisis

Precursora de:

A. EtanolaminaB. esfingosina

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METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOSSINTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS FAMILIA DE LA SERINA

Glicina: Conversión de serina en

glicina ( fuente principal)

Reacción única catalizada por la serina hidroximetiltransferasa ( requiere de piridoxal fosfato)

Otra fuente de glicina: colina

Glicina; neurotransmisor inhibidor del sistema nervioso central

Serina y glicina: contribuyen a rutas de biosíntesis conocidas como metabolismo de un carbono

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DE LA SERINA

Cisteína: su esqueleto carbonado proviene de la serina

Enzimas involucradas en la conversión de serina a cisteína:

a. Cistationina-sintasab. Gamma-cistationasa

Requieren piridoxal-fosfato

La síntesis de cisteína es importante para el metabolismo del azufre

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL ASPARTATO

Comprende:

A. AspartatoB. AsparaginaC. LisinaD. MetioninaE. Treonina

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL ASPARTATO

Aspartato: se forma a partir del oxaloacetato en una reacción de transaminación

La enzima que cataliza la reacción es la aspartato transaminasa ( AST ), también conocida como transaminasa glutámico oxalacética (TGO); ésta es la transaminasa más activa.

Funciones:

a. Fuente de nitrógeno (formación de urea)

b. Fuente del fumarato, intermediario del ciclo del ácido cítrico

c. Precursor de nucleótidos

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL ASPARTATO

La asparagina se forma por transferencia del grupo amida desde la glutamina, por la asparagina sintetasa que requiere ATP

La síntesis de los otros miembros, la inicia la aspartatoquinasa, que requiere de ATP y fosforila el grupo carboxilo de la cadena lateral del aspartato, formándose beta- aspartilfosfato

El aspartato-beta-simialdehido producto de la reducción del Beta-aspartilfosfato, representa un punto de ramificación importante en la síntesis de aminoácidos en vegetales y animales

El aspartato-beta-semialdehido es el precursor de la lisina ( ácido dihidropicolínico) metionina y treonina (homoserina)

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL PIRUVATO

Comprende:

A. AlaninaB. ValinaC. LeucinaD. isoleucina

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL PIRUVATO

La alanina se sintetiza a partir del piruvato en un único paso

La enzima que cataliza la reacción es la alanina aminotransferasa (citoplásmica y mitocondrial)

El ciclo de la alanina contribuye al mantenimiento de la glucosa sanguínea

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL PIRUVATO

Síntesis de valina y leucina:

Comienza con la condensación de piruvato con hidroxietil-TPP ( un producto de descarboxilación de un intermediario piruvato-pirofosfato de tiamina) catalizado por la ácido acetohidroxi-sintasa

El producto de la reacción ; alfa cetoisovalerato es el precursor de :

A. L-leucinaB. L-valina

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DEL PIRUVATO

Síntesis de isoleucina :

• Participa el hidroxietil-TPP que se condensa con el alfa-cetobutirato ( procedente de la L-treonina)

• Se forma alfa-ceto-alfa-hidroxibutirato que es el precursor de la isoleucina

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA AROMÁTICA

Comprende :

A. FenilalaninaB. TirosinaC. Triptófano

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA AROMÁTICA

El anillo bencénico de los aminoácidos aromáticos se forma por la ruta del SIKIMATO

Los carbonos del anillo bencénico proceden de la eritrosa-4-fosfato y el fosfoenilpiruvato

La condensación de estas moléculas da el 2-ceto-3-desoxi-arabinoheptulosonato-7-fosfato molécula que se convierte en corismato

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA AROMÁTICA

o El corismato ( intermediario de la ruta del SIKIMATO)

o Punto de ramificación en la síntesis de varios compuestos aromáticos :

1. Prefenato ; precursor de a. Fenilalaninab. Tirosina

2. Antranilato; precursor de:a. Triptófano

3. Ácido-4-hidroxibenzoico; precursor de: a. Ubiquinonasb. Síntesis de plastoquinonac. Tocoferoles

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSFAMILIA AROMÁTICA

Triptófano: es el precursor de la serotonina

• Varias células dentro del sistema nervioso central

• Tubo digestivo• Plaquetas sanguíneas• Mastocitos

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSFAMILIA AROMÁTICA

• Tirosina : catecolaminas (derivados)

a. Dopaminab. Noradrenalinac. Adrenalina

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS FAMILIA DE LA HISTIDINA

Histidina se forma a partir de tres moléculas:

A. Fosforribosilpirofosfato (PRPP) cinco carbonosB. ATP ( anillo de adenina; un nitrógeno y un carbono)C. Glutamina (un nitrógeno)

La síntesis comienza con la condensación del PRPP con el ATP para formar fosforribosil- ATP, luego éste se hidroliza a fosforribosil-AMP

Después ocurre la transferencia del grupo amino de la glutamina al fosforribosil-AMP, para formar:

A. Imidazol-glicerol-fosfato, que es el precursor de la histidinaB. El 5´-fosforribosil-4-carboxamida-5-aminoimidazol, el otro producto de la

reacción participa en la síntesis de purinas

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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOSFAMILIA DE LA HISTIDINA

Histidina : precursor de la histamina

1. Mediador de reacciones alérgicas

2. Estimulador de la producción de ácido gástrico

3. Neurotransmisor encefálico