METABOLISMO

DE PROTEINAS

El hígado genera urea como desecho metabólico de las proteínas (a través del ciclo de la urea). Normalmente una persona adulta tiene

alrededor de 8.0 - 20.0 mg de nitrógeno ureico por 100ml de sangre.

Características del nitrógeno

Muy abundante en la naturaleza

Casi químicamente inerte

La incorporación de N2 a las moléculas

comienza por la fijación del N2 por los

organismos procariotas

orgánicas

MICR,O ORGANISMOS

complejonitrogenasa

DinitrogenasaReductasa

NADPH

Dinitrogenasa

NADH

Es la fuente final de los electronesreducción del dinitrógeno.

que se requiere para

Las moléculas de coenzima reducida ceden loselectrones a la proteína hierro-azufre ferredoxinaposteriormente los transfiere a la dinitrogenasa reductasa

La incorporación de N2 a las biomoléculas requiere lareducción enzimática de N2 a NH3, con un alto costoenergético.

Se calcula que por cada mol de N2 reducido a NH3 segastan 16 moles de ATP, dereacción:

N2 + 8 e + 16 ATP+ 16 H2O

acuerdo a la siguiente

2 NH3 + H2+ 16 ADP +16 Pi + 8

H+(e = electrones)

N2: Nitrogeno, NH3: Nitrato H2:Dihidrogeno H+: ion hidrogeno

Glutamato: Fuente de grupos amino de la mayoría de los aa

(reacciones de transaminación)Glutamina:

Dona grupos amino para muchos procesos biosintéticos (célula y en fluidos extracelulares)

Su concentación es mayor que los otros aa y seregula de acuerdo a

requerimientosdenitrógeno de célula y del balance

osmóticoentre citosol y el medio externo.

Aminoácidos que forman parte de las proteínasEs sustrato para la síntesis de proteínas

CTP: citidina trifosfato

U: UradinaUMP: Uradina mono fosfatoAMP: Adenina mono fosfato

Aminoácidos Esenciales Aminoácidos No esenciales

Arginina (Arg)

Alanina (Ala) Prolina (Pro) Glicina (Gly) Serina (Ser) Cisteina (Cys) Asparagina (Asn) Glutamina (Gln) Tirosina (Tyr)Ácido aspártico (Asp)

Valina (Val)

Leucina (Leu) Isoleucina (Ile) Fenilalanina (Phe) Metionina (Met) Treonina (Thr) Lisina (Lys) Triptófano (Trp) Histidina (His)

Ácido glutámico (Glu)

Aminoácido de cadena ramificada (ACR)

Los ACE representan una forma principal de transporteotros tejidosdel nitrógeno amino desde el hígado a

donde se utiliza para la síntesis de los ANE que serequiere para la síntesis de proteína y ciertos derivadosde aminoácidos.

Reacciones de transaminación

Estas dominan el metabolismo de los aminoácidos.Están catalizadas por un grupo de enzimas denominadasaminotransferasas o transaminasa, los grupos alfa-amino, se transfieren desde un alfa-aminoácido a un alfa-cetoacido

La mayor cantidad de las proteínas en elcuerp

ose encuentr

anen

forma

demúsculo

s.

Cuando las exigencias de aminoácidos

noes

son

satisfechas,

el músculodegrada

doen

aminoácidos,

que

sondeen

enviados

entonces

a la reservausados

aminoácidosconsecuencia.

para

ser

A fin de satisfacer las demandas de los tejidos del

cuerpo, el mismo necesita nuevos aminoácidos.

La proteína alimenticia es nuestra fuente primaria

de aminoácidos.De todos los macronutrientes la proteína es la única

con un subsidio diario recomendado (RDA).

RDA es corriente en adultos sedentarios es de 0.83gramos

decorporal

proteínas

por

kilogramo

de

peso

Equilibrio de Nitrógeno =

Nt (consumo total) - Nu (ensudor)

cuando la ecuación es

=0: equilibrio nitrogenado

orina) - Nf (en heces) - Ns (en

≥ 0: equilibrio de nitrógeno positivo

≤ 0: equilibrio nitrogenado negativo

proteína debe ser usada paraobtener energía.

Proteína adicional es utilizada:

Nuevos tejidos

El cuerpo no almacena la proteína como lo hace conla grasa (tejido adiposo) o glucosa (glucógeno), que son ambos fácilmente accesibles.

Cualquier proteína ingerida, participa en el procesonecesario para mantener el volumen de proteínas,

Por lo tanto, el cuerpo debe romper tejido funcional, músculo esquelético, para encontrar energía cuando el equilibrio del nitrógeno es negativo.

El Balance Nitrogenado (BN) depende de los siguientesfactores:

a) cantidad de proteína ingerida en dieta

b) calidad de la proteína ingerida o Valor Biológico(VB), referida al contenido de aminoácidos esenciales

c) relación Energía/Nitrógeno de la dieta

d) Caracteristicas individuales:edad, estado fisiológico y de salud, actividad y sexo

El kwashiorkorEs una forma de mal nutrición que produce unaingestión insuficiente y prolongada de proteínas,

Síntomas:•Retraso de crecimiento•Apatía•Ulceras•Hepatomegalia•Diarrea•Descenso deriñones.

de la masa y función del corazón y

Puede tratarse con una alimentación con gran cantidadde proteínas : leche, huevos y carne (Soya)

moléculas deaminoácidos

Degradandocontinuament

e

sintetizando

Otrosmetaboli

tos

necesidades metabólicas se

Proteínas

Dependiendo de lassintetizan determinados aminoácidos o se interconvierteny luego se transportan a los tejidos en los que se utilizan.

se requieren para síntesis

Metabolismo de los aminoácidos

La aminación reductora, o aminación reductiva, es una reacción química que implica la conversión de un grupo carbonilo de una cetona o aldehído en una amina.

NH4: AMONIO

asparagina

lisina

metionina

treonina

FAMILIA DEL ASPARTATO

transaminación

Oxalacetato

AST mitocondriasisoenzimas

ASTde

citoplasmaCélulas

reacciónCarbono

influye en el

Flujo

quecataliza esreversible Nitrógeno

AST: aspartato transaminasa

ALT o TGP: Alanina aminotransferasa

Regulación síntesis de aminoácidosInhibición concertada (regulación alostérica):

Más de un modulador, por retroalimentación negativa(generalmente los productos derivados del aa) con efectosaditivos

Principal mecanismo:Retroalimentación negativa (inhibición de la 1º reacciónpor el producto final de la vía)

••

Generalmente la 1º reacción es irreversibleCatalizada por enzimas alostéricas

Moléculas derivadas dePrecursores de:

aminoácidos

Porfirinas (glicina):Precursores del HEMO Enzimas)

(Hb / Mb /Citocromos /

Creatinina (lisina y arginina):Precursor de fosfocreatina, fosforilación a nivelsustrato de ADP en músculo

de

HEMO; HIERROLos citocromos ; son proteínas que desempeñan una función vital en el transporte de energía química en todas las células vivas.

Moléculas derivadas de aminoácidosPrecursores de:

Glutatión (glicina, glutamato y cisteina):Amortiguador redox, mantiene los grupos sulfidrilos de las enzimas en estado reducido

Oxido nítrico, mensajero biológico ( Arginina):Neurotransmisor, proceso de coagulación, control de la hipertensión sanguínea

El termino redox representa procesos de reducción y oxidación que ocurren simultaneamente en soluciones acuosas

Moléculas derivadas de aminoácidosPrecursores de:

Aminas biológicas / Neurotransmisores:Tirosina:Catecolaminas: Dopamina, norepinefrina epinefrina.Parkinson: baja producción dopaminaEsquizofrenia: alta producción dopamina

y

Glutamato:GABA (aminobutirato), neurotransmisor inhibitorioEpisodios epilépticos: baja producción

Eliminación delgrupo AMINO

CATABOLISMO

Degradación

Se elimina en

lasíntesis de ureaEsqueletos

carbonados(las partes

nonitrogenada

s).

Los esqueletos carbonados se degradanproductos metabólicos:

para

formar siete

Sintetizar

glucosa

Producirenergía

Acetil-CoA

Acetoacetil-CoA

Piruvato

Alfa- cetoglutar

ato Succinil-

CoA Fumarato Oxalacetat

o.

Sintetizar

ácidos

grasos

Alanina Serina Glicina Cisteína Treonina

Aminoácidos

cuya degradaci

ón implica al Piruvato

Aminoácidos queforman acetil-CoApuede dividirse de acuerdo a si el Piruvato en es un intermediario en la formación de acetil- CoA

Leucina Lisina Triptófano Tirosina Fenilalanina

Aminoácidos quese convierten en acetil-CoA mediante rutas que no implican al piruvato

ArgininaProlina Histidina Glutamato glutamina

Aminoácidos que formanalfa-

cetoglutarato

MetioninaIsoleucinaValina

Aminoácidos que

forman succinil-CoA

AspartatoAsparagina

Aminoácidos que

forman oxalacetato

Los

aminoácidos

que

se degradan

para

formar

acetil-CoA

oacetoacetil-CoA

se denominan

cetogénicos,

debido

a quepueden convertirse en ácidos grasos o en cuerpos

cetónicos.Los esqueletos carbonados de los aminoácidos glucogénicos,que

se degradan

a Piruvato

o a un intermediario

del

acidocítrico, pueden

utilizarsea continuación

enlagluconeogéne

sis.

Eliminación del

grupo amino

Desaminación2 reacciones

Desaminación

oxidativa

Transaminación

Transferencia del grupo aminoa un ceto-ácido

Piruvato:Alanina,

Serina,

Glicina,

Cisteína,

Treonina.

Ruptura de un grupo amino

Serina y treonina deshidrasasLa serina y la treonina no son sustratos de reacciones detransaminación.Sus grupos amino se eliminan por las enzimas hepáticasserina

deshidratasa

y treonina

deshidratasa,

que

requierepiridoxal

fosfato.Los esqueletos carbonados producto de estas reaccionesson el Piruvato y el alfa-cetobutirato respectivamente.

Ureasa bacterianaUna fuent

eimportante

del

amoniaco

del

hígado(aproximadame

nteel 25%

)se produc

epor

la acción

dedeterminadas bacterias del intestino que contienen la enzimaureasa.La urea presente en la sangre circula a través de lasmembranas celulares dentro de la luz intestinal.Una vez hidrolizada la urea por la ureasa bacteriana paraformar amoniaco, esta última sustancia difunde de vuelta a lasangre, que la transporta al hígado.

Ruta cíclica que se

denomina ciclo de la urea.

Descubierto por:

Hans Krebs y Kurt Henseleit

Formación

delaure

aAMONIACO

UREA

CO2

ASPARTATO

El ciclo de la urea es un proceso metabólico en el cual se procesan los derivados proteicos y se genera urea como producto final.

NH4

yHCO3Síntesis de

urea(hepatocito

s)Catalizador:carbamoil fosfato sintetasa I.Reacción

Irreversible requiere dosmoléculas de ATP

formación de

carbamoil

fosfato1.- activar el HCO3

(bicarbonato)

2.- fosforilar elcarbamato

Catalizador:ornitina

transcarbamoilasacarbamoil

fosfato citrulina.+

Orinitina citoplas

ma

+aspartat

o

Catalizador:

arginosuccinato

sintasaarginosuccinato

Reacciónreversible

Arginosuccinatoliasa

Fumarato

+ Argininaprecursor inmediato

de la urea

Arginosuccinato

arginasa

cataliza la

hidrólisis de la

arginina

Finalmente se

elimina en la

orina por el riñónSe difunde

fuerade los

hepatocitos al torrente sanguíneo

urea

+ ornitina

Regulación del ciclo de ureaEl ciclo de la urea funciona solo para eliminar el exceso denitrógeno.

En las dietas de alto contenido proteico los esqueletos decarbono de los aminoácidos son oxidados para energía o almacenados como grasa y glicógeno, pero el nitrógeno amino debe ser excretado.

Regulación del ciclo de ureaCuando las proteínas dietéticas aumentan significativamente, las concentraciones de las enzimas se elevan.De regreso a una dieta balanceada, los niveles de las enzimas decrecen.Bajo condiciones de inanición, los niveles de las enzimas se elevan mientras las proteínas son degradas y los esqueletos de carbono de los aminoácidos son usados para proporcionar energía, incrementando así la cantidad de nitrógeno que debe ser excretado.

Regulación del ciclo de ureaLa regulación a corto plazo: Carbamoil fosfato sintetasa(CPS-I, relativamente inactiva)

Activadores alostéricos:

• N-acetilglutamato.• arginina, la cual es un efectoracetilglutamato sintasa.

alostérico positivo de N-