METABOLISMO DE LAS PROTEINAS Y AMINOACIDOS

1. BIOQUÍMICA
Procesos Metabólicos
UNIDAD 3
Metabolismo de las Proteínas y aminoácidos
TEMA 3
DOCENTE: MSc. YOMAIRA GONZÁLEZ

2. SUBTEMAS
» 1. Características de los aminoacidos.
» 2. Clasificación de aminoácidos: a.- No polares: alifáticos y aromáticos.
» 3. b.- Polares sin carga.
» 5. Tipos de aminoácidos.
» 4. c.-Polares con carga: ácidos y básicos.
» 6. El ciclo de la urea.

3. Objetivo de la clase
» Conocer las características estructurales
comunes de los aminoácidos.
» Clasificar los aminoácidos a partir de su
estructura química y su carga

4. » Son un grupo heterogéneo de moléculas que
poseen unas características estructurales y
funcionales comunes
Aminoácidos
Fuente: Bioquímica de Bynes
» Existen veinte aminoácidos diferentes
especificados en el código genético.
» En las células, estos veinte aminoácidos se unen
mediante enlaces covalentes formando largas
cadenas de combinaciones específicas que
producen un gran número de proteínas
diferentes.

5. » Son unidades estructurales de las proteínas
Aminoácidos
» Existen aminoácidos que son intermediaros de
ciertas rutas metabólicas
» Otros son precursores de muchas sustancias
biológicas que contienen nitrógeno (grupo hemo,
nucleótidos, coenzimas, hormonas,
neurotransmisores, etc.)

6. Fuente: Bioquímica de Galindo A.
Estructura
» Un aminoácido es una molécula orgánica con un
grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH),
un átomo de hidrógeno (H) y un grupo variable
denominado cadena lateral o grupo R
» Dos aminoácidos se combinan en una reacción de
condensación entre el grupo amino de uno y el
carboxilo del otro, liberándose una molécula de
agua y formando un enlace amida que se
denomina enlace peptídico
» Estos dos "residuos" de aminoácido forman un
dipéptido. Si se une un tercer aminoácido se forma
un tripéptido y así, sucesivamente, hasta formar
un polipéptido.

7. » El término proteína se aplica a los polipéptidos,
generalmente mayores a 50 aminoácidos, capaces de
adoptar una estructura tridimensional específica.
» Esta reacción tiene lugar de manera natural dentro de
las células, en los ribosomas.

8. Clasificación
» Se clasifican según la polaridad del Radical R a pH 7.
» A.- No Polares (apolares neutros)
» B.- Polares sin carga (polares neutros)
» C.- Polares con carga
Fuente: bioquímica Truddy McKee

10. Metabolismo de los aminoácidos
» Las moléculas de aminoácidos de disposición
inmediata para su uso en los procesos metabólicos
se denominan reserva de aminoácidos
» En los animales, los aminoácidos de la reserva
proceden de la degradación de las proteínas del
alimento y de la de los tejidos.
» Los productos nitrogenados que se excretan, como
la urea y el ácido úrico, salen de la reserva

11. GENERALIDADES
El nitrógeno presente en la biosfera como
nitrato (NO3-) ó dinitrógeno (N2), debe ser
reducido a amonio (NH4+) para su
incorporación a las proteínas.
El hombre adquiere mayoritariamente el
nitrógeno de las proteínas de la dieta.

12. DIGESTIÓN DE LAS PROTEÍNAS
Proteínas
(dieta)
Enzimas
Hidrolíticas
Absorción
Intestinal
AA
(sangre)
AA
(tejidos)
Aminoácidos
Sin modificación
Transformación
Degradación

13. Las proteínas se digieren mediante la acción de proteasas que hidrolizan los
enlaces peptídicos, previa desnaturalización por el ácido del estómago y calor de la cocción.
Los aminoácidos, dipéptidos y oligopéptidos se absorben en el intestino delgado
Las proteínas ingeridas
se emplean para:
 Síntesis de compuestos nitrogenados
purinas, pirimidinas, grupos hemo, etc.
Fuente de energía durante el ayuno,
directamente, ingresando al ciclo de Krebs e
indirectamente, convirtiéndose en glucosa.
 Síntesis de triacilgliceroles
Síntesis de nuevas proteínas. Enzimas,
proteínas musculares, proteínas plasmáticas,
etc. LAS PROTEÍNAS ESTÁN EN CONTINUO
RECAMBIO.

14. No Esenciales
Alanina
Asparagina
Aspartato
Cisteína**
Glutamato
Glutamina
Glicina
Prolina
Serina
Tirosina**
Se pueden sintetizar a
partir de
intermediarios
metabólicos
Esenciales
Arginina*
Histidina*
Isoleucina
Leucina
Lisina
Metionina
Fenilalanina
Treonina
Triptofano
Valina.
No pueden ser
sintetizados y deben
estar presentes en la
dieta.
METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS
* En niños ** En adultos con requerimientos especiales

15. METABOLISMO DEL NITRÓGENO
El nitrógenono tiene lugar de almacenamiento especial en el organismo
En adultos, respecto a las proteínas, cuando ocurre: Síntesis ≈
Degradación, se dice que se mantiene el balance nitrogenado.
Cuando la Síntesis >Degradación, se dice que hay un balance de nitrógeno
positivo. Esto es característico de niños, adultos en recuperaión de
enfermedades o mujeres embarazadas HAY SÍNTESIS NETA DE
PROTEÍNAS.
Cuando Síntesis < Degradación, estamos en presencia de un balance
de nitrógeno negativo. Ocurre especialmente cuando hay deficiencia de aminoácidos
esenciales o en el ayuno.

16. METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS

17. METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS

18. METABOLISMO DE
AMINOÁCIDOS
Los aminoácidos cumplen diferentes funciones en
el metabolismo, no solo actúan como componentes principales de las
proteínas, también representan una fuente de energía y precursores
de otros productos metabólicos.
Ya que el amonio (NH4+) no tiene lugar donde
acumularse, debe ser retiradodel organismoen forma de urea, para ello
debe ocurrirla desaminaciónde los aminoácidos.

19.  Piridoxal fosfato: Desplaza determinados electrones de los
enlaces del carbono αdando como resultado la transaminación,
desaminación, descarboxilación, entre otras reacciones.
 Tetrahidrofolato (FH4): es usado en determinadas rutas de los
aminoácidos para aceptar o donar grupos monocarbonados.
 Tetrahidrobiopterina: cofactor requerido en las reacciones de
hidroxilación de anillos (fenilalanina y tirosina)
COFACTORES EN EL METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS

20. METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS
El inicio de la degradación de un aminoácido se lleva a cabo
con la eliminación de amonio. Ese movimiento de amonio para ser
eliminado en forma de urea puede ocurrir por dos procesos
principales:
 Transaminación. Redistribución del amonio (mas común)
 Desaminación oxidativa. Eliminación total
Seguido a la eliminación del amonio, viene la transformación de
esqueletos carbonados que resultan de la remoción del amonio.

21. Metabolismo de los aminoácidos
Transaminación
» Las transaminasas o aminotransferasas son enzimas muy importantes en la
degradación y también en la síntesis de aminoácidos.
» Estas enzimas, que se encuentran tanto en el citoplasma como en las
mitocondrias

22. TRANSAMINACIÓN
Donación libremente reversible de un grupo amino alfa de un
aminoácido al grupo ceto alfa de un alfa-cetoácido,
acompañado de la formación de un nuevo aminoácido y un nuevo
alfa-
cetoácido.
 Es una reacción reversible
Las enzimas catalizadoras (transaminasas ó aminotranferasas)
presentan isoenzimas con diferentes localizaciones y utilizan piridoxal
fosfato como coenzima
Todos los aminoácidos transaminan, con excepción de Lisina y Treonina

23. Metabolismo de los aminoácidos
Transaminación
» Existen dos transaminasas de gran importancia:
» La GOT o glutamato oxalacetato transaminasa
(también conocida como AST, aspartato
aminotransferasa), TGO
» La GPT o glutamato piruvato transaminasa (también
denominada ALT, alanina aminotransferasa), TGP
» GOT: glutamato (aa) + oxalacetato ↔ aspartato (aa) + a-cetoglutarato
» GPT: glutamato (aa) + piruvato ↔ alanina (aa) + a-cetoglutarato

24. TRANSAMINASAS ó AMINOTRANFERASAS
Glutamato-oxalacetato transaminasa (GOT) ó aspartato
aminotransferasa (AST). Está en el hígado, miocardio, riñón,
encéfalo y musculatura esquelética.
 Glutamato-piruvato transaminasa (GPT) ó alanina
aminotransferasa (ALT). Está presente en concentraciones mucho
más elevadas en el hígado que en los demás tejidos.
La GOT cataliza la siguiente reacción:
Aspartato +α-Cetoglutarato ⇔Oxalacetato +Glutamato
La GPT cataliza esta otra reacción:
Alanina +α-
Cetoglutarato ⇔Piruvato +Glutamato

25. Sustrato dador
Producto desaminado
Ácido aspártico
Oxalacetato
TRANSAMINACIÓN
Enzima - Piridoxal
Enzima - Piridoxamina
Enzima - Piridoxal
Enzima - Piridoxamina
Producto aminado
Sustrato aceptor
Glutamato
α-cetoglutarato
Hay diferentes afinidades por el sustrato inicial pero solo aceptan
oxalacetato o α-
cetoglutarato como segundo sustrato.
Grupos amino convergen a solo 2 aminoácidos

26. TRANSAMINACIÓN
Alanina del músculo
y
de
otros
Glutamina
músculo
tejidos
NH4+, urea
Aminoácidos dieta

27. TRANSPORTADORES DE NH4+
Como producto de la transaminación se genera glutamato
que puede ser descarboxilado oxidativamente y que representa
uno de los principales transportes de amonio al hígado.
Otra vía de transporte del amonio es la glutamina
proveniente del músculo y otros tejidos, la cual se sintetiza con
intervención de glutamina sintetasa a partir de NH4+ + glutamato
con adición de energía en forma de ATP
Glutamato + NH4+ + ATP Glutamina+ ADP + Pi
Glutamina sintetasa
Mg2+

28. TRANSPORTE DE NH4+

29. Metabolismo de los aminoácidos
Desaminación
» La mayoría de los aminoácidos son desaminados por
transaminación, formándose siempre glutamato
» Como consecuencia, se libera en forma de amonio el
nitrógeno recogido de todos los grupos amino de todos los
aminoácidos.
» El amonio se genera principalmente en el hígado, y en el
hombre se elimina habitualmente a través del ciclo de la
urea.

30. DESAMINACIÓN OXIDATIVA
Reacción química que se caracteriza por la ruptura de un grupo
amino. El glutamato es desaminado oxidativamente
en la mitocondria por la glutamato deshidrogenasa, la
única enzima conocida que al menos en
algunos organismos, puede trabajar con NAD+ o NADP+ como coenzima
redox.
Se piensa que la oxidación ocurre con la transferencia de
un ion hidruro del carbono a del glutamato al NAD(P)+ formando a-
iminoglutarato el cual es hidrolizado a a-
cetoglutarato y amonio.

31. +
DESAMINACIÓN OXIDATIVA
El - CG es el sustrato más frecuente en las reacciones de
transaminación Glutamato
 La misma enzima cataliza la reacción inversa.
 Esta reacción provee la mayor parte del NH3+ tisular.
Glutamato deshidrogenasa
+ +

32. GLUTAMINASAS
Otra forma en la que el
amonio viaja al hígado es como
glutamina, la cual es proveniente de
músculo y otros tejidos.
Esa glutamina con
intervención de las glutaminasas es
convertida en glutamato y NH4+ que
sera destinado a la sínteis de urea.
Glutaminasa Glutamato + NH4+
Glutamina + H2O

33. UREOGÉNESIS O CICLO DE LA UREA
La urea es el principal compuesto nitrogenado de la orina en mamíferos
y es formada principalmente en el hígado promovida por tres aminoácidos:
ornitina, citrulina y arginina.
Las reacciones que ocurren se dan en este orden:
1)Formación de carbamoil fosfato a partir de NH4+ y HCO3- en la mitocondria con
inversión de dos moléculas de ATP catalizado por carbamoil fosfato sintetasa I
(este paso no es parte del ciclo)
2)Carbamoil fosfato se une al amino lateral de la ornitina para formar citrulina y
Pi catalizado por la ornitina transcarbamilasa en la mitocondria

34. UREOGÉNESIS
3) La citrulina sale al citoplasma donde se une el segundo átomo de
nitrógeno al ciclo. La enzima argininosuccinato sintetasa cataliza la unión
covalente del grupo amino del aspartato al grupo C=O de la citrulina
grupo que procede del carbamoil fosfato dando como producto
argininosuccinato.
4) El argininosuccinato se escinde por acción de la
liasa en arginina y fumarato.
argininosuccinato
5) Por último la arginina es hidrolizada por la arginasa liberando urea y
regenerando la ornitina, la cual es transportada al interior mitocondrial
donde puede aceptar nuevo carbamoil fosfato para iniciar otro ciclo.

35. UREOGÉNESIS

36. NH4++ HCO3- + 2A
TP
Ornitina + Carbamil fosfato
Carbamil fosfato + 2ADP + Pi + 2H+
Carbamilfosfato
sintetasa
Ornitina
transcarbamilasa
Citrulina
Citrulina+Aspartato
Argininosuccinato
sintetasa
Argininosuccinato+AMP + PPi + 2H+
Argininosuccinato
liasa
Arginasa
Argininosuccinato
Arginina
Arginina + Fumarato
Ornitina + Urea
UREOGÉNESIS

37. REGULACIÓN DE LA UREOGÉNESIS
Existen dos tipos de control:
1.A largo plazo, influida por el contenido de proteínas en la
dieta, de este modo las actividades enzimáticas disminuyen
mucho con una dieta pobre en proteínas reduciendo la
excreción de urea por la orina. Al aumentar la ingesta proteica
se incrementa la actividad enzimática y por ende la eliminación
de urea.
2.A corto plazo, ejercido sobre la carbamoil fosfato sintetasa I,
que es activada alostéricamente por glutamato dependiendo
de los niveles de arginina y glutamato.
↑[ Glutamato ] indican la necesidad de eliminar el exceso de
grupos amino de aminoácidos .
↑ [ arginina ] reflejan la existencia de intermediarios del ciclo
de la urea capaces de aceptar los grupos carbamilo generados
en la reacción de la carbamoil fosfato sintetasa I

38. UREOGÉNESIS Y CICLO DE KREBS
Bicicleta de Krebs

39. Fuente: Bioquímica de Harper

40. Trastornos metabólicos relacionados con
cada reacción del ciclo de la urea.
Carbamoil fosfato sintetasa I
» Se observa hiperamonemia en niños con esta
deficiencia, que conduce al retraso mental.
» Se caracteriza por NH4 elevado en:
» Sangre
» Hígado
» Orina
Fuente: Bioquímica de Harper

41. Trastornos metabólicos relacionados con
cada reacción del ciclo de la urea.
Ornitina transcarbomilasa
» su deficiencia acumula amoníaco y aminoácidos en
sangre. Es la más frecuente y causa retraso mental y
muerte.
Fuente: Bioquímica de Harper

42. Trastornos metabólicos relacionados con
cada reacción del ciclo de la urea.
» su falta ocasiona el aumento de citrulina en sangre y
consecuente excreción en orina (citrulinemia). Es
benigna y se trata con un suplemento de arginina.
Fuente: Bioquímica de Harper
Argininosuccinato sintetasa

43. Trastornos metabólicos relacionados con
cada reacción del ciclo de la urea.
» Produce altas concentraciones de arginosuccinato en
sangre, líquido céfaloraquídeo y la orina.
Fuente: Bioquímica de Harper
Argininosuccinato liasa

44. Trastornos metabólicos relacionados con
cada reacción del ciclo de la urea.
» su déficit conduce a una enfermedad muy rara que
provoca deficiencias en el sistema nervioso central. Se
trata con aminoácidos esenciales pero sin arginina.
Fuente: Bioquímica de Harper
Arginasa
» Provoca Hiperargininemia

45. Todos los tejidos tienen cierta capacidad para síntesis y remodelación de
aminoácidos. El hígado es el sitio principal de metabolismo de los aminoácidos.
En tiempos de buena suplementación dietaria, el nitrógeno es eliminado vía
transaminación, desaminación y síntesis de urea. Los esqueletos carbonados
pueden conservarse como carbohidratos o como ácidos grasos.
Los aminoácidos pueden ser glucogénicos, cetogénicos o ambos.
Los glucogénicos son los que generan piruvato o intermediarios del ciclo de
Krebs. Los cetogénicos (Lys y Leu) generan sólo acetil-CoA o acetoacetil-CoA.
En períodos de ayuno, los esqueletos carbonados se utilizan como fuente de
energía, rindiendo CO2 y HO
DESTINO DE ESQUELETOS CARBONADOS

46. El destino del esqueleto carbonado
Fuente: Bioquímica de los compuestos esenciales

47. Bibliografía
» Harvey R., F. D. (2011). Bioquímica 5 edición.
Buenos Aires: Wolters Kluwer.
» MacKee Trudy, M. J. (2003). Bioquímica la base
molecular de la vida tercera edición. España:
Mc Graw Hill.
» Murray R., B. D. (2013). Harper Bioquímica
ilustrada 29 edición. Colombia: Mc Graw Hill.
» Freduchi E., B. I. (2015). Bioquímica conceptos
esenciales. México: Panamericana.
» MathewsC., V. H. (2002). Bioquímica.
Madrid: Pearson.
» Baynes J., D. M. (2011). Bioquímica
Médica. España: Elsevier.