Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
BOLILLA 9: Metabolismo de Aminoácidos. Digestión y
absorción de Proteínas. Catabolismo de aminoácidos.
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
Desaminación oxidativa del glutamato
Glutamato deshidrogenasa
Glutamato
(+) ADP y GDP
(-) ATP y GTP
α-cetoglutarato
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Desaminación oxidativa por
aminoácido oxidasas peroxisomales
L-aminoácido oxidasa
a-cetoácido + NH4+
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-
E-FAD + H2O2
Catalasa
2 H 2 O + O2
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Desaminación no oxidativa
COOH3 N+
C H
CH2OH
Serina
deshidratasa
PLP
H 2O H 2O
Serina
H3N
+
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
α-cetoglutarato
Ciclo de Krebs
ATP
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
¿Cómo el hace el organismo para evitar la
hiperamonemia y transportar el amoníaco hasta los
sitios de eliminación?
Hígado
Mayoría de los tejidos
Glutamato
Glutamina
sintetasa
Glutamina
Músculo
UREA
Glutamato
Aminoácidos
Glutaminasa
Glutamato
deshidrogenasa
(GDH)
Glutamina
GPT
GPT
Piruvato Alanina
Gluconeogenesis
Glucosa
Alanina
Piruvato
CICLO GLUCOSAALANINA
Glucosa
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Glutaminasa
L-Glutamina
Molécula pequeña
Sin carga
Atóxica
Difusible
Soluble
Elimina NH3 y CO2
Glutaminasa
(mitocondrias de
hígado y riñón)
L-Glutamato
Extraído de Lehninger, 2008.
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Formas de excreción del nitrógeno en
las diferentes especies animales
Ion Amonio
Urea
Animales
amonotélicos: mayoría
de vertebrados
acuáticos.
Acido Urico
Animales ureotélicos:
muchos vertebrados
terrestres y tiburones.
Animales uricotélicos:
pájaros y reptiles.
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Ciclo de la Urea
Mitocondria
(+) N-acetilglutamato
Mg2+
Mg2+
Citosol
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
REGULACION DEL CICLO DE LA UREA
Regulación a corto plazo
Regulación a largo plazo
Carbamil fosfato
sintetasa I
Biosíntesis de
las enzimas
del ciclo
(+) N-Acetil
glutamato
(+) Aumento proteínas
de la dieta
(+) Aumento
degradación proteínas
endógenas (Inanición )
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
GASTO ENERGETICO DEL CICLO DE LA UREA
• Formación de Carbamilfosfato: 2 ATP
• Ingreso de Aspartato: 1 ATP
AMP + PPi
2 Pi
EN TOTAL: 4 uniones ricas en energía ó 3 ATP
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Interconexión del Ciclo de la Urea
con el Ciclo de Krebs
MDH
GOT
MDH
Fumarasa
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Catabolismo de aminoácidos
Proteínas intracelulares
Proteínas dietarias
Aminoácidos
NH4+ Esqueleto carbonado
Catabolismo del nitrógeno
de aminoácidos
Biosíntesis de aminoácidos,
nucleótidos y aminas biológicas
Carbamil fosfato
CICLO DE
LA UREA
α-cetoacidos
Interconexión
Aspartatoarginino
succinato
CICLO DE
KREBS
Oxalacetato
UREA
(producto de excreción
del nitrógeno)
Glucosa
(gluconeogénesis)
CO2 + H2O
+ ATP
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
DESTINO DEL ESQUELETO CARBONADO DE LOS AAs.
Según el destino que siga el esqueleto carbonado, luego de la
separación del grupo amino, los aminoácidos se clasifican en:
•
•
•
Cetogénicos: son precursores de cuerpos cetónicos
a través de la formación de acetoacetato y acetilCoA.
Glucogénicos: son precursores de intermediarios
de la gluconeogénesis aportando piruvato,
oxalacetato, fumarato, succinilCoA o acetoglutarato.
Glucogénicos y cetogénicos: parte de su molécula
es cetogénica y parte es glucogénica.
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Cuerpos
cetónicos
Ciclo de
Krebs
Glucosa
Treonina
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Cuerpos
cetónicos
Ciclo de
Krebs
Glucosa
Treonina
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
ALDH
CoA-SH + ATP Acetato
FADH2
ADP
Acetato
tioquinasa
Acetil-CoA
Treonina
Aldolasa
FAD+
Ser-HO-metil
transferasa
Serina
deshidratasa
PDH
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Cuerpos
cetónicos
Ciclo de
Krebs
Glucosa
Treonina
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Cuerpos
cetónicos
Ciclo de
Krebs
Glucosa
Treonina
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Asparaginasa
Aspartato
aminotransferasa
o GOT
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Cuerpos
cetónicos
Ciclo de
Krebs
Glucosa
Treonina
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Cuerpos
cetónicos
Ciclo de
Krebs
Glucosa
Treonina
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Fenilalanina
hidroxilasa
Transaminación
Descarboxilación
Oxidación
Hidrólisis
Tioquinasa
H4B
O2
4 etapas
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
AMINOACIDOS COMO PRECURSORES EN LA
BIOSINTESIS DE AMINAS BIOLOGICAS
• Muchas de las aminas biológicas
formadas por descarboxilación de algunos
aminoácidos son sustancias de
importancia funcional
• Para este proceso de síntesis el
organismo utiliza piridoxalfosfato (PLP)
como coenzima
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA
• Histamina, Tiramina, Triptamina.
• Acido g-aminobutirico (GABA)
• Catecolaminas (Dopamina, Noradrenalina
y Adrenalina)
• Hormonas Tiroideas
• Melatonina
• Serotonina
• Creatina
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA
BIOLÓGICA
Histamina
Histidina
Tirosina
Tiramina
Descarboxilasa
(PLP)
Triptofano
Triptamina
CO2
GABA
Glutamato
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA
BIOLÓGICA
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
La histamina posee acción vasodilatadora, disminuye la presión
sanguínea, colabora en la constricción de los bronquiolos,
estimula la producción de HCl y estimula la pepsina en
estómago, se libera bruscamente en respuesta al ingreso de
sustancias alérgenas en los tejidos.
Tiramina y triptamina son sustancias vasoconstrictoras.
El
Acido
γ-aminobutírico
(GABA)
es
un
compuesto
funcionalmente muy importante, ya que es un intermediario
químico regulador de la actividad neuronal, actuando como
inhibidor o depresor de la transmisión del impulso nervioso.
Las catecolaminas, Dopamina, Noradrenalina y Adrenalina, se
producen en el sistema nervioso y en la medula adrenal. Son
vasoconstrictores en algunos tejidos y vasodilatadores en
otros, aumentan la frecuencia cardíaca, son relajantes del
músculo bronquial, estimulan la glucógenolisis en músculo y la
lipólisis en tejido adiposo.
Química Biológica
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Qué pasó con el metabolismo del NH3 y aminoácidos
en las plantas??
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Fijación del Nitrógeno en las plantas
NADH
NADPH
Nitrogenasa
NH4+
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
Plantas que no pueden fijar N2
(mayoría de los cultivos excepto leguminosas)
Fuentes importantes de nitrógeno: NO3- y NH4+
Citosol
NO3-
Nitrato reductasa
NADH + H+
-
NO2 + 3H2O +
2H+
NO2- + H2O
NAD+
Nitrito reductasa
LUZ
Ferredoxina
Cloroplastos o Protoplastidios
NH4+ + 2H2O + 1.5 O2
AMINOACIDOS
PROTEINAS
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
Química Biológica
PEP carboxilasa
Aspartato
aminotransferasa
Asparagina
sintetasa
(PLP)
Proteínas
Clorofila
Acs. Nucleicos
Glutamina
sintetasa
Glutamato
sintasa
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
Ciclo fotorrespiratorio del Nitrógeno.
Interacción del metabolismo de CH y de AAs en una hoja
Cloroplasto
Peroxisoma
MDH
Mitocondria
GQ
Catalasa
Fosfatasa
NH4+
Glicolato oxidasa
Xilema
5- Glu-Gliox. Aminotransferasa
6- Ser-Gliox. Aminotransferasa
7- Gli descarboxilasa
8- Ser HO-metiltransferasa
9- HOpiruvato reductasa
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 AMINOACIDOS (Bolilla 9)