QUIMICA BIOLOGICA
Lic. y Prof. en Ciencias Biológicas
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.
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
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.
4) Explicar el destino metabólico de los esqueletos
carbonados de los aminoácidos.
En el siguiente esquema del
metabolismo intermedio identifique
y encierre en un círculo las
reacciones correspondientes al
metabolismo de aminoácidos.
¿Con qué otras vías o ciclos
metabólicos se relacionan?
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
AMINOACIDOS#
Junto a cada uno de estos aminoácidos indique si es esencial (E) o noesencial (NE) en humanos.
Valina
Leucina
Cisteína
Ac. Aspártico
Isoleucina
Glutamina
Lisina
Alanin
Metionina
Serina
Fenilalanina
Asparagina
Triptofano
Ac. Glutámico
Treonina
Arginina
Histidina
Glicina
Prolina
Tirosina
Complete el siguiente esquema general del metabolismo de aminoacidos
Fuentes exógenas
Fuentes endógenas
…………………………
……………………………
ANIMALES
…………………………….
……………………………….
………………………….
……………………..
AMINOACIDOS
…………………………………………
Degradación
………………….
Biosíntesis
……………….
………………………………
…………………………….
………………………………
……………………………..
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Digestión de Proteínas exógenas
Utilizando los conceptos mencionados en la figura, describa
el proceso de digestion de proteínas en humanos.
…………………………………
…………………………………
………………………………….
………………………………….
…………………………………..
…………………………………..
…………………………………..
…………………………………..
…………………………………..
…………………………………..
…………………………………..
…………………………………..
…………………………………..
…………………………………..
…………………………………..
…………………………………..
Secretina
CO3H-
Colecistoquinina
Extraído de Lehninger, 2008.
Digestión de Proteínas en Duodeno e Intestino
Tripsinógeno
…………….
INACTIVOS
Quimotripsinógeno
Procarboxipeptidasas
AyB
Proelastasa
…………
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
..
ACTIVOS
…………….....
………………………
………….
QUE TIPO DE ENLACES PEPTIDICOS
HIDROLIZAN ??
Una, con una flecha, cada una de las enzimas listadas en la columna izquierda
con la actividad enzimática que le corresponde.
•
•
•
•
•
•
Pepsina
Tripsina
Quimotripsina
Carboxipeptidasas
Elastasas
Peptidasas
ENDOPEPTIDASA
EXOPEPTIDASA
Digestión intraluminal de proteínas
por acción de proteasas pancreáticas
Coloque el nombre de la enzima que corresponde según la reacción catalizada.
NH3+
………………….
…………
NH3+
NH3+
Arg
NH3
COO-
+
Oligopéptidos
NH3+
……………….
………………….
Phe
Phe
COO-
Leu
COO-
AA Básicos
COO-
Arg
NH3+
…………
COO-
NH2 Arg
…………………..
COONH2 Phe COONH2 Leu COO-
Leu
COO-
AA Neutros
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Absorción de aminoácidos, dipéptidos y tripéptidos
Mencione los mecanismos y tipo de transportadores involucrados en la absorción
de aminoácidos, di y tripéptidos.
Aminoácidos
Dipéptidos
Tripéptidos
Distribución de los aminoácidos en el período posprandial
• La mayor parte de los aminoácidos va a …………………..
• Glutamina y Asparragina son metabolizados en ……………………….
• Aminoácidos de cadena ramificada son utilizados por ……………….
……………………….
¿Cómo son incorporados los aminoácidos en las
células de los distintos tejidos?
………………………………………..
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Catabolismo de aminoácidos
Proteínas intracelulares
Proteínas dietarias
Aminoácidos
……………………
Biosíntesis de aminoácidos,
nucleótidos y aminas biológicas
…………………..
………….
…………..
………….
(producto de excreción
del nitrógeno)
…………………
Interconexión
Aspartatoarginino
succinato
………….
…………….
Oxalacetato
……………….
(gluconeogénesis)
CO2 + H2O
+ ATP
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Vías de eliminación del grupo α-amino
- Reacciones de ……………………
Oxidativa
- Reacciones de ………………
No Oxidativa
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Principales reacciones de transaminación
COO-
COOH 3N +
C
C H +
CH3
O
CH2
CH2
Alanina
aminotransferasa
(ALT)
PLP
Glutámico pirúvico
transaminasa (GPT)
COOCOO
C
-
H 3N +
CH2
O +
CH2
CH3
COO-
COOAlanina
α-cetoglutarato
C H
Piruvato
Glutamato
GPT
- Localización citoplasmática.
- Particularmente abundante en hígado, corazón y músculo.
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Principales reacciones de transaminación
COO-
COOH 3N
+
C H
CH2
-
COO
Aspartato
C
+
O
CH2
Aspartato
aminotransferasa
(AST)
CH2
PLP
Glutámico oxalacético
COO- transaminasa (GOT)
α-cetoglutarato
COOC
O
COOH 3N +
+
CH2
COO
-
Oxalacetato
GOT
- Localización >> mitocondrial y < citoplasmática.
- Particularmente abundante en hígado y corazón.
C H
CH2
CH2
COO-
Glutamato
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Desaminación oxidativa del glutamato
Glutamato deshidrogenasa
Glutamato
(+) ADP y GDP
(-) ATP y GTP
α-cetoglutarato
TRANSDESAMINACION
TRANSAMINACION
Aminoácido
a-cetoglutarato
NADH + H+
GDH
Transaminasa
a-cetoácido
DESAMINACION OXIDATIVA
NAD+
Glutamato
+
NH4+
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Desaminación oxidativa por
aminoácido oxidasas peroxisomales
L-aminoácido oxidasa
a-cetoácido + NH4+ + E-FMNH2
L-aminoácido + H2O + E-FMN
E-FMNH2 + O2
L-aminoácido oxidasa
E-FMN + H2O2
D-aminoácido oxidasa
a-cetoácido + NH4+ + E-FADH2
D-aminoácido + H2O + E-FAD
D-aminoácido oxidasa
E-FADH2 + O2
2 H2 O 2
E-FAD + H2O2
Catalasa
2 H 2 O + O2
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Desaminación no oxidativa
COOH3N+
C H
CH2OH
Serina
deshidratasa
PLP
H 2O H 2O
Serina
H 3N
+
C H
O + NH4+
C
CH3
Piruvato
COO-
-
COO
COO-
Treonina
deshidratasa
C
O
H C OH
PLP
CH2
CH3
H 2O H 2O
CH3
Treonina
+ NH4+
α-cetobutirato
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Toxicidad del amoníaco
Glutamato deshidrogenasa
Glutamato
α-cetoglutarato
- Indica con flechas el efecto del incremento de amoníaco en las células
sobre la producción de energía metabólica.
α-cetoglutarato
Ciclo de Krebs
ATP
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
¿Cómo hace el organismo para evitar la hiperamonemia
y transportar el amoníaco hasta los sitios de
eliminación?
Hígado
Mayoría de los tejidos
Glutamato
,,,,,,,,,,,,,,,,,,
……………
Glutamina
Músculo
………..
…………
………..
Glutamato
Aminoácidos
…………….
…………………
………….
………………
Glutamina
GPT
GPT
Piruvato Alanina
……………………
Glucosa
Alanina
Piruvato
…………………..
……………………
Glucosa
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Ciclo de la Urea
- Engloba en un círculo las
reacciones que ocurren en
la mitocondria.
(+) ……………………
Mg2+
- Describe la regulación del
Ciclo de la Urea.
Mg2+
Citosol
- Es un ciclo que consume
o produce energía?.
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Formas de excreción del nitrógeno en
las diferentes especies animales
Ion Amonio
Urea
Animales
amonotélicos: ……….
…………………………
…………………………
Acido Urico
Animales ureotélicos:
………………………….
…………………………..
Animales uricotélicos:
…………………..
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
En los cuadros, escriba los aminoácidos cetogénicos y glucogénicos, según
corresponda.
Cuerpos
cetónicos
Ciclo de
Krebs
Glucosa
Treonina
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Completar:
ALDH
CoA-SH + ATP Acetato
FADH2
ADP
Acetato
tioquinasa
Acetil-CoA
………….
………….
FAD+
………………
……………..
…………….
…………….
………….
………………….
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Completar:
…
………..
………………..
…
………..
…………….
……………….
………………
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
En esta vía de degradación
de Fen y Tyr, identifique y
diga qué intermediario/s o
producto/s son glucogénicos
y cuál/es cetogénicos.
Esquematice las reacciones
hasta glucosa y cuerpos
cetónicos partiendo de los
precursores que
correspondan.
Tioquinasa
Fenilalanina
hidroxilasa
Transaminación
Descarboxilación
Oxidación
Hidrólisis
H4B
O2
4 etapas
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA
Completar:
……………
Histidina
Tirosina
…………..
……………………
(……)
Triptofano
……………
CO2
………
Glutamato
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
¿Qué pasa con el metabolismo del NH3 y de los
aminoácidos en las plantas? ¿Cuál es su función?
Absorción del nitrógeno por las plantas
N2
……
….
……
NO3-
AAs
………………..
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
- Une con flechas los conceptos de plantas, enzimas y localización, relacionados entre sí.
Plantas
Enzimas
Localización
Nódulo radical
Nitrato reductasa
Leguminosas
Citosol
Nitrito reductasa
No leguminosas
Nitrogenasa
Cloroplastos y/o
protoplastos
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
PEP carboxilasa
Origen del NH4+??
………………….
……………….
…………
…………
………….
……………
…………..
(PLP)
Proteínas
Clorofila
Acs. Nucleicos
……………
……………
…………….
……………
Ferredoxina red.
(cloroplastos)
NADH o NADPH
(protoplastos)
Glutamina y Asparagina son las amidas vegetales, importantes para
acumular nitrógeno, principalmente en órganos de almacenamiento.
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Síntesis de aminoácidos
(en plantas se sintetizan todos,
Inclusive los esenciales)
Via de las
pentosas P
Via de las
pentosas P
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).
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METABOLISMO DE LIPIDOS