en este articulo se describe paso a paso la degradacion de amminoacidos y la sintesis de urea

1. Tema 28. Degradación de proteínas y aminoácidos.
Digestión de las proteínas de la dieta.
Visión general del catabolismo de aminoácidos.
Proteolisis intracelular de proteínas
Transporte del grupo amino de los aminoácidos.
Transaminación.
Desaminación oxidativa.
Transporte de glutamina y alanina.
Eliminación del ión amonio. Ciclo de la urea.
Reacciones y regulación del ciclo.
Toxicidad del grupo amonio.

2. Digestión de las proteínas de la dieta

3. Enzima Proenzima Activador Aminoácido
Carboxil peptidasas
Pepsina A Pepsinogeno A Autoactivación Tyr, Phe, Leu
Pepsina
Serin Proteasas
Tripsina Tripsinogeno Enteropeptidasa Arg, Lys
Tripsina
Quimotripsina Quimotripsinogeno Tripsina Tyr, Trp, Phe, Met,
Leu
Elastasa Proelastasa Tripsina Ala, Gly, Ser
Zinc peptidasas
Carboxipeptidasa A Procarboxipeptidasa A Tripsina Val, Leu, Ile, ALa
Carboxipeptidasa B Procarboxipeptidasa B Tripsina Arg, Lys

4. Estómago:
Célula Endocrina
Pepsinogenos ------- Pepsinas (activas a pH 2)
Intestinal
Proteinas ------ Peptididos + amino acidos
CCK y Secretina
CCK
Célula Pancreatica Célula Epitelial Intestinal
Enteropeptidasa
Tripsinogeno Tripsina
Quimotripsinogeno Quimotripsina
Proelastasa Elastasa
Procarboxipeptidasa Carboxipeptidasa

5. Visión general del catabolismo de aminoácidos en mamíferos
Proteína
Degradación
400g/día 400g/día Síntesis
Proteínas
Proteínas
100g/día
Aminoácidos Ingesta Aminoácidos
100g/día
Degradación del esqueleto carbonado y Excreción del Amonio
Aminoácidos
Transaminación
Esqueletos
carbonados
Biosíntesis de aminoácidos,
nucleótidos y aminas biológicas
α-Ketoácidos
Carbamoil fosfato
Desviación
Ciclo Ciclo del
del ciclo del
de la ácido ácido
urea cítrico cítrico
Oxalacetato
Urea
(producto de excreción del
nitrógeno)
Glucosa
(sintetizada en gluconeogénesis)

6. Degradación de Proteínas
1-Lisosomal
2-Ubiquitina-Proteosoma
1-Lisosomal:
-Proteasas ácidas llamadas Catepsinas.
-Más de 50 enzimas hidrolíticas distintas.
-pH óptimo aproximadamente 5
-Implicadas en la “digestión” del contenido transportado en vesículas endocíticas
-Vía selectiva. Ayuno. Degradación de determinadas proteínas (secuencia KFERQ)
Presentes en hígado, riñón, músculo.
Músculo, debido a la inactividad, denervación, degradación de proteínas vía lisosoma

7. Degradación de Proteínas Intracelular
Degradación de Proteínas Intracelular
Sistema ubiquitina-proteosoma
Sistema ubiquitina-proteosoma
Ubiquitina
Ubiquitina
Proteína pequeña de 8.5 kDa (76 aminoácidos).
Presente en todas las células eucarióticas.
ubiquitin PDB 1TBE
Proteína altamente conservada (3 aa diferentes entre levaduras y mamíferos).
Generalmente sirve como señal para la degradación de proteínas.
Regular la función, la localización y las interacciones proteínas-proteínas.

8. Sistema ubiquitina-proteosoma
Sistema ubiquitina-proteosoma
Ubiquitinación de proteínas
Ubiquitinación de proteínas
Implicadas tres tipos de enzimas
E1Enzima activadora de ubiquitina. Dependiente de ATP
Activa el grupo carboxilo del residuo C-terminal (Gly 76).
Formándose un enlace tioester entre la Gly 76 y
un resto de Cys de la enzima
E1
S
NH2

9. Sistema ubiquitina-proteosoma
Sistema ubiquitina-proteosoma
Ubiquitinación de proteínas
Ubiquitinación de proteínas
Implicadas tres tipos de enzimas
E2 Enzima conjugadora de ubiquitina: Transporte de Ub. Activa(?)
Acepta la ubiquitina unida a la enzima E1.
Formándose un enlace tioester entre la Gly 76 y
un resto de Cys de la enzima
E2
S
NH2

10. Sistema ubiquitina-proteosoma
Sistema ubiquitina-proteosoma
Ubiquitinación de proteínas
Ubiquitinación de proteínas
Implicadas tres tipos de enzimas
E3Enzima ligadora de ubiquitina; Reconoce a la proteína sustrato.
Transfiere la ubiquitina desde la enzima E2 al grupo
NH3 (amino epsilon) de una Lys de la proteína
lysine
H O
H3N+ C COO− =
Ubiquitina-Gly-C-NH-Lys-Proteína
CH2
CH2
CH2
Enlace
CH2
+ NH
Isopeptídico
3

11. Sistema ubiquitina-proteosoma
Sistema ubiquitina-proteosoma
Ubiquitinación de proteínas
Ubiquitinación de proteínas
Activación Conjugación Ligación
E1 ATP U U
U
E1 E2
U E3
ADP + Pi

12. Sistema ubiquitina-proteosoma
Sistema ubiquitina-proteosoma
U
U
DUB Gly
Lys
U U
U
U
Mono-ubiquitinación
Poli-ubiquitinación Degradación
Enlaces Lys-Gly (isopeptídico) Proteosoma
Mediada por E3

13. Sistema ubiquitina-proteosoma
Sistema ubiquitina-proteosoma
Ubiquitinación de proteínas
Ubiquitinación de proteínas
Mono-ubiquitinación Poli-ubiquitinación
Internalización de receptores Lys-29
Degradación
Proteoasoma 26S Lys-48
Activación transcripcional
Endocitosis

14. Aspectos generales de la degradación celular de proteínas
Aspectos generales de la degradación celular de proteínas
Es un complejo multiprotéico con actividad proteasa
localizado en el núcleo y en el citoplasma celular de las
células eucarióticas.
Va a degradar aproximadamente el 90% de las proteínas
Proteosoma celulares.
Principalmente proteínas sintetizadas en el interior de la célula

15. Aspectos generales de la degradación celular de proteínas
Aspectos generales de la degradación celular de proteínas
Coeficiente de sedimentación
de 20S
Parte central
(Core Particle)
Formado por 4 anillos
(2α y 2 β) de 7 proteínas
28 proteínas: 18 a 35 kDa 670 a 700 kDa

16. Aspectos generales de la degradación celular de proteínas
Aspectos generales de la degradación celular de proteínas
α
β
β
α
Actividad proteasa
β1 con actividad quimiotripsina con preferencia por restos Tyr o Phe.
β2 con actividad tripsina con preferencia por restos Arg o Lys.
β5 con actividad “post-glutámico” con preferencia por restos Glu
u otros residuos ácidos.

17. Aspectos generales de la degradación celular de proteínas
Aspectos generales de la degradación celular de proteínas
La partícula reguladora 19S (700 kDa) está formada por
varias subunidades
Subunidades con actividad ATPasa
Subunidades con actividad de unión de ubiquitina
La degradación por el proteasoma 26S consume energía

19. Deasminación y Transporte del grupo
amino de los aminoácidos.
Procesos implicados
Transaminación.
Desaminación oxidativa.
Sintesis y Transporte de glutamina y alanina.

20. Transaminación Degradación de la mayoría de los Aminoácidos
1 etapa: Transaminación
α-Cetoglutarato + Aspartato ↔ Glutamato + Oxalacetato
α-Cetoglutarato + Alanina ↔ Glutamato + Piruvato

21. Reacción global:
Aminoácido1 + α-cetoácido2
α-cetoácido1 + aminoácido2 Aminoácido R1
Paso 1:
Piridoxal
Aminoácido1 + PLP α-cetoácido1 fosfato
+ PMP
Paso 2:
α-cetoácido2 + PMP aminoácido2 +
PLP Base Schift R1
Transaminación
Determinación de lesiones Hepáticas y Intermediario Carbanion R1
quinoide
cardíacas:
- ALT/GPT
Piridoxamina
- AST/GOT fosfato
α-cetoácido R2
α-cetoácido R1
aminoácido R2
Piridoxal fosfato

22. El glutamato libera amoniaco en el hígado
Desaminación Oxidativa:Glutamato Deshidrogenasa
Mitocondrial
L-glutamato deshidrogenasa
(mitocondria)
L-glutamato α-cetoglutarato
TRANSDESAMINACION.
Aminoácido + α-cetoglutarato cetoácidos + glutamato
Glutamato + NAD(P)+ + H2O α-cetoglutarato + NAD(P)H + H+ + NH4+
Aminoácido + NAD(P) + + H2O cetoácido + NAD(P)H + H+ + NH4+
Transaminación
Transdesaminación
Desaminación oxidativa del glutamato (GDH)

23. Desaminación
Oxidativa del
Glutamato
Glutamato Deshidrogenasa

24. DESAMINACION OXIDATIVA DE CUALQUIER AMINOACIDO.
Aminoácido oxidasa
Aminoácido + FMN + H2O cetoácido + FMNH2 + NH4+
FMNH2 + O2 FMN + H2O2
Catalasa
2 H2O2 2 H2O + O2
Serina deshidratasa
Serina piruvato + NH4+ + H2O
Treonina α-cetobutirato + NH4+ + H2O

25. Origen y Transporte de Amonio
Musculo
Alanina Glutamato
Glutamina NH4+ Aminoácidos
Todos los
tejidos
Precursora de:
Bacterias intestinales
Nucleótidos de
purina y citidina
Aminoazucares
Triptófano, histidina

26. Transporte de Amonio: Alanina y Glutamina
Enzimas implicadas
Síntesis de Alanina
Músculo Esquelético
Alanina aminotransferasa (GPT)
Síntesis de Glutamina
Todos los Tejidos, Músculo Esquelético
Citosólica
Glutamina Sintetasa
Amidación del grupo gamma-carboxilo del glutamato
Glutamato + NH4+ + ATP → Glutamina + ADP + Pi
Degradación de Glutamina
Hígado y Riñón, Otros Tejidos: Mitocondrias
Glutaminasa
Glutamina + H2O → Glutamato + NH4+

27. Transporte de Amonio Músculo
Proteína
Clico Ala/Glucosa
Aminoácidos
α-cetoglutarato Alanina
Transaminación GPT
Glutamato Piruvato
α-cetoácidos ATP
NH4+ Glutamina Sintetasa
Energía
Esqueletos
Carbonados
Glutamina

28. Hepatocitos Periportales Hepatocitos Perivenosos
Alanina / Glutamina
Glutamato
UREA
NH4+ Glutamina
NH4+
Alanina / Glutamina UREA
NH4+ Glutamina
Enterocitos, Linfocitos, Bacterias Intestinales
Sistema Portal Hígado

29. Riñon
α-Cetoglutarato
UREA GDH
NH4+ Glutamato
Glutaminasa
Glutamina
Glucosa
UREA
Glutamina

30. Tema 28. Degradación de proteínas y aminoácidos.
Digestión de las proteínas de la dieta.
Visión general del catabolismo de aminoácidos.
Transporte del grupo amino de los aminoácidos.
Transaminación.
Desaminación oxidativa.
Transporte de glutamina y alanina.
Eliminación del ión amonio. Ciclo de la urea.
Reacciones y regulación del ciclo.
Toxicidad del grupo amonio.

31. CICLO DE LA UREA
HÍGADO
Localización: Mitocondrias - Citosol
Reacción Global
NH4+ + HCO3- + Aspartato + 3ATP →
Urea + Fumarato + 2ADP + AMP + PPi
Los dos átomos de N de la urea provienen del NH4+ y del Aspartato

32. Sustratos del Ciclo de la Urea
Hígado
Aminoácidos Alanina Glutamina
Glutamato
Mitocondria
Glutamina
Glutaminasa
Oxalacetato
Glutamato
Asp aminotransferasa
GDH
α-KG NH4+
Aspartato
UREA

33. Eliminación del ión amonio. Ciclo de la urea
Carbamoil-
P sintetasa I
Ornitina Transcarbamoilasa
Carbamoil-P
RIÑON L-Citrulina
Ornitina
Sangre
Ornitina
Urea
L-Citrulina
Arginasa
Argininasuccinato sintetasa Aspartato
Arginina
Arginosuccinato liasa Argininosuccinato
Fumarato
Ornitina Transcarbamoilasa
Argininasuccinato sintetasa
Arginosuccinato liasa
Arginasa

34. Carbamoil
fosfato sintetasa
Ornitin
Transcarbamilasa
Argininsuccinato
Sintetasa
Arginasa
Argininsuccinasa
Animacion

35. Carbamoil-Fosfato Sintetasa
(CPS I) Mitocondrial
CPS II- implicada en la síntesis
de las pirimidinas Citosolica
Condensación y activación
del NH3 y HCO3-

36. Ornitina Transcarbamoilasa
Cataliza la Mitocondrial
transferencia del grupo
carbamoilo del
carbamoil fosfato a
amino de la ornitina

37. Argininsuccinato Sintetasa
Grupo ureido de la citrulina se condensa con
el amino del Asp
Adquisición del
segundo átomo
de nitrógeno de
la urea

38. Argininsuccinasa
Eliminación de
fumarato para formar
Arginina

39. Arginasa
Hidrólisis de la Arginina
para producir UREA y
regenerar Ornitina

40. Regulación del Ciclo de la Urea

41. Conexión entre el ciclo de la urea y el ciclo del ac. cítrico
Fumarato Urea
Malato
Oxalacetato Ciclo de
o la urea
o
o Citosol
o
Aspartato
α-cetoglutarato
Carbamoil
o Glutamato fosfato
o Ciclo del Matriz
ácido mitocondrial
cítrico
o

42. TRASTORNOS METABOLICOS DE LA SÍNTESIS DE UREA.
Enfermedades mentales.
Retraso en el desarrollo.
Coma.
Muerte por gran aumento de la [NH4+] en sangre.
[NH4+] alfacetoglutarato glutamato
Ciclo de Krebs
ATP
Deficiencias genéticas en las enzimas del ciclo de la urea. Terapia:
1) Limitar incorporación de proteínas: aminoácidos esenciales.
2) Eliminar el exceso de amonio
3) Suministro intermediarios del ciclo que falten
A B C

43. Degradación de los Esqueletos
Carbonados
Los 20 aminoácidos convergen
a sólo 7 metabolitos distintos:
Piruvato
Oxalacetato
Fumarato
Succinato
Alpha-Ceto-glutarato
Acetil-CoA
Acetoacetil-CoA

44. Figure 26-12 The pathways converting alanine, cysteine,
.
glycine, serine, and threonine to pyruvate

45. Figure 26-17 Degradation pathways of arginine, glutamate,
.
glutamine, histidine, and proline to α-ketoglutarate

46. Figure 26-18 The pathway of methionine degradation, yielding
cysteine and succinyl-CoA as products .

47. Figure 26-21 The degradation of the branched-chain amino acids (A)
.
isoleucine, (B) valine, and (C) leucine

48. Figure 26-23 .
The pathway of lysine degradation in mammalian liver

49. Figure 26-24 .
The pathway of tryptophan degradation

50. Figure 26-26 .
The pathway of phenylalanine degradation