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Dra. Evelin Rojas Villarroel
   Las proteínas de un organismo provienen de distintos
    orígenes:
         - Proteínas exógenas, vía ingestión
         - Proteínas de reserva, con origen endógeno.
         - Recambio metabólico, con origen endógeno
   El proceso mediante el cual se degradan las proteínas se
    conoce como proteólisis.

   La digestibilidad de las proteínas varía según la configuración
    y composición de los aminoácidos que la componen.

   Las proteínas no son moléculas energéticas por excelencia,
    pero en determinadas condiciones pueden ser usadas para
    proveer de energía.
Proteínas de la Dieta


     Inician su degradación en el estómago (pH ácido, HCl)
   Enzima: Pepsina → endopeptidasa que hidroliza enlaces
peptídicos donde intervienen aminoácidos aromáticos, Met y Leu
             Productos: péptidos tamaño variable


      Continúa de gradación en el duodeno (pH alcalino)
       Enzimas: proteasas pancreáticas e intestinales:
                  Tripsina, quimotripsina ,
             carboxipeptidasas A y B y elastasa.
Productos: Péptidos pequeños (dipéptidos) y aminoácidos libres


          Absorción al torrente circulatorio →hígado:
            Dependiente de la fuente de proteínas
Aminoácidos
                                    ↓
              Absorbidos en vellosidades intestino delgado
                                    ↓
                   Mecanismo de transporte activo :
         •   Mecanismo Simporte (requiere ATP, cotransporte)
                        • Ciclo del γ glutamilo

                                    ↓
                    Pasan a sangre (sistema porta)
                                    ↓
                                 Hígado
                                           Transportados a la células
Almacenados cierto tiempo                  para su metabolismo:

                                           Síntesis de compuestos
                                           Síntesis de proteínas
                                           Catabolismo
Dra. Evelin Rojas Villarroel
Proteínas que sintetiza
                                      el organismo

Proteínas de la dieta
       (30-50%)
                                    Degradación proteica




            Reserva endógena de aminoácidos



                                          Síntesis de moléculas
                                          Renovación y reparación
                                          Celular.
                                          Recambio de proteínas
Eucariotas
               ↓
       Degradan proteínas
          (Proteólisis)



Mecanismo lisosomal   Mecanismo Ubiquitina-proteosoma
   No selectivo                 Selectivo
Lisosoma: organelo
       citoplasmático pH 5,0
                 ↓ Contiene
       Enzimas hidrolíticas
     (proteasas: catepsinas).
Son inactivas a pHs citosólicos.
                ↓
            Degradan: 
   Elementos citoplasmáticos

   encapsulados en membranas
       (vacuolas autofágicas)
 substancias asimiladas por la

    célula mediante endocitosis
   Sistema proteolítico citoplásmico dependiente de
    ATP.
   Ubiquitina (Ubq): proteína monomérica ubicua y
    abundante en eucariotas. Se une covalentemente
    a las proteínas que van a ser degradadas.
   El proceso ocurre en tres etapas
 
   1.- El carboxilo terminal de la Ubq se conjuga
    mediante enlace tioéster con la enzima E1
    (activación). Requiere ATP

   2.- La ubiquitina es transferida luego a un grupo
    sulfidrilo (SH) de la enzima E2.
 
   3.- El complejo ubiquitina-E2 es transferido a un
    grupo ε amino de una Lys de una proteína
    previamente seleccionada para degradarse. Esto
    lo hace la enzima E3.
   La proteína seleccionada es poliubiquitinizada.

  Finalmente, estas señales son reconocidas por el
Proteosoma, sistema protéico encargado de
interpretarlas y posteriormente degradas las
proteínas.
El exceso de aminoácidos (sobre las necesidades
   metabólicas) no pueden almacenarse como los
        ácidos grasos y la glucosa, en tanto



        Degradados o catabolizados en
    Grupo amino y esqueleto carbonado

Parte del nitrógeno de los aminoácidos degradados
    es utilizado para sintetizar las bases púricas y
                    Pirimidínicas .
La degradación o catabolismo de los aminoácidos ocurre
          considerando su estructura, en dos fases:

a) Remoción del grupo amino (para ser excretado)
 Transaminación (formación de nuevos aminoácidos)
 Desaminación oxidativa ( formación de ión amonio)

b) Rompimiento del esqueleto carbonado (para formar
 intermediarios energéticos).
   El grupo α-amino (excepto en lisina, treonina y
    prolina) es transferido a un alfacetoácido ( α-
    cetoglutarato) para formar un nuevo α-aminoácido
    (glutamato) y se libera el cetoácido correspondiente
    al aminoácido inicial.

     Es catalizada por las enzimas aminotransferasas
    (transaminasas).

   Requiere de piridoxal fosfato (Vitamina B6) como
    grupo prostético transportador de grupos amino.
   El glutamato es desaminado oxidativamente:
    Pierde el grupo amino en forma de amonio y libera
    el esqueleto carbonado como α-cetoglutarato.

   Reacción reversible catalizada por la     enzima
    mitocondrial glutamato deshidrogenasa.

   NAD+ o NADP como coenzima

   Es activada por GDP y ADP pero inhibida por GTP y
    ATP.
+ NAD+ + H2O    ↔                     + NH4+ + NAD+ + H+
            (o NADP)                              (o NADPH)


Glutamato                       α-Cetoglutarato




       El ión amnio producto de la desaminación oxidativa del
       glutamato, resulta tóxico para las células. Este debe ser
       transportado al hígado y transformado para ser excretado.
Todos los tejidos extrahepáticos: producen amonio.
                                      ↓
                   Se requiere un sistema de transporte
                                      ↓
            Glutamina sintesasa: Amonio →Glutamina ( no tóxico)



En cerebro : ión amonio + glutamato            En músculo: Ciclo glucosa-alanina
                                                      ↓
                                              Glutamina
                                                      ↓
                                                 Sangre
                                                      ↓
                                      Hígado (glutaminasa)
                                                      ↓
                                      Hidrólisis y liberación
                                        .
                                       e.
Proteínas musculares →


El ión amonio producto de
la degradación de las
proteínas musculares es
llevado al hígado en forma
de alanina a través del
Ciclo glucosa-alanina.




Este proceso le permite al
músculo eliminar el amonio
y disponer de glucosa.
El ión amonio generado finalmente en el hígado es excretado de
                      diferentes maneras:

Animales acuáticos: eliminan directamente amonio
 (amoniotélicos): pueden captar y expulsar cantidades ilimitadas
 de agua.



Animales terrestres: lo transforman en compuesto puesto que
 pueda excretarse sin que haya pérdida importante de agua:
   Aves y reptiles: producen ácido úrico (uricotélicos).
   Mamíferos : producen urea (ureotélicos).
Ruta metabólica que ocurre entre la mitocondria y citosol de la célula
                                hepática.

Consta de 5 reacciones:
•Amonio + bicarbonato + ATP → cabamoil fosfato
          Enzima: cabamoil fosfato sintetasa I (Mitocondria).

2) Carbamoil fosfato + ornitina → citrulina.
         Enzima: ornitina transcarbamilasa (Mitocondria).

3) Citrulina + aspartato + ATP → argininsuccinato
            Enzima: argininsuccinato sintetasa (Citosol)

4) Argininsuccinato → arginina + fumarato
           Enzima: argininosuccinasa.

5) Arginina → Urea + ornitina
           Enzima: arginasa
Reacción global:

            2 NH4 + HCO3 + 3 ATP + H2O →
           urea + 2 ADP + 4 Pi + AQMP + 5 H




Ciclo de Krebs
El flujo del N a través del ciclo de la urea dependerá de:

Composición de la dieta:

        Dieta rica en proteínas: ↑oxidación de los aminoácidos, ↑ amonio,
        ↑producción de urea (enzimas del ciclo sintetizadas a velocidad
        elevada)

          Inanición ( ayuno) severo: ↑degradación de proteínas y aminoácidos;
          ↑ producción amonio, ↑producción de urea (enzimas del ciclo
sintetizadas a velocidad elevada)

Enzima carbamoil-fosfato-sintetasa I:
       Activada alostéricamente por el N – acetilglutamato:
       Acetil-CoA + glutamato→ N acetil glutamato
       N-acetilglutamato sintetasa, ⊕ arginina, se acumula cuando la
                                                producción de urea es lenta
El fumarato generado en el ciclo de la urea se transforma en malato,
luego en oxaloacetato y luego continúa vía ciclo de Krebs formando el biciclo de Krebs
Los esqueletos de carbono liberados durante la
    transaminación y desaminación de los aminoácidos
                              ↓
            Se transforman en siete metabolitos
 (α-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato, oxalacetato,
            piruvato, acetil CoA y acetoacetil)
                              ↓
Oxidan → Ciclo de Krebs hasta CO2 y agua produciendo ATP
                              ↓
    Dependiendo la condición energética del organismo
                              ↓
  Algunos → sustratos en la síntesis de glucosa y cuerpos
                        cetónicos,
Según el metabolito que forme su esqueleto carbonado encontramos
                             aminoácidos:
Glucogénicos: aquellos cuyo esqueleto carbonado se transforman
  en metabolitos que originan glucosa.

Cetogénicos: aquellos cuyo esqueleto carbonado se transforman en
 metabolitos que originan cuerpos cetónicos.

Mixtos: aquellos cuyo esqueleto carbonado se transforman en
 metabolitos que originan tanto glucosa como cuerpos cetónicos

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                    intermediarios del Ciclo de Krebs
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Metabolismo de aminoácidos y proteínas

  • 1. Dra. Evelin Rojas Villarroel
  • 2. Las proteínas de un organismo provienen de distintos orígenes: - Proteínas exógenas, vía ingestión - Proteínas de reserva, con origen endógeno. - Recambio metabólico, con origen endógeno  El proceso mediante el cual se degradan las proteínas se conoce como proteólisis.  La digestibilidad de las proteínas varía según la configuración y composición de los aminoácidos que la componen.  Las proteínas no son moléculas energéticas por excelencia, pero en determinadas condiciones pueden ser usadas para proveer de energía.
  • 3. Proteínas de la Dieta Inician su degradación en el estómago (pH ácido, HCl) Enzima: Pepsina → endopeptidasa que hidroliza enlaces peptídicos donde intervienen aminoácidos aromáticos, Met y Leu Productos: péptidos tamaño variable Continúa de gradación en el duodeno (pH alcalino) Enzimas: proteasas pancreáticas e intestinales: Tripsina, quimotripsina , carboxipeptidasas A y B y elastasa. Productos: Péptidos pequeños (dipéptidos) y aminoácidos libres Absorción al torrente circulatorio →hígado: Dependiente de la fuente de proteínas
  • 4. Aminoácidos ↓ Absorbidos en vellosidades intestino delgado ↓ Mecanismo de transporte activo : • Mecanismo Simporte (requiere ATP, cotransporte) • Ciclo del γ glutamilo ↓ Pasan a sangre (sistema porta) ↓ Hígado Transportados a la células Almacenados cierto tiempo para su metabolismo: Síntesis de compuestos Síntesis de proteínas Catabolismo
  • 5. Dra. Evelin Rojas Villarroel
  • 6. Proteínas que sintetiza el organismo Proteínas de la dieta (30-50%) Degradación proteica Reserva endógena de aminoácidos Síntesis de moléculas Renovación y reparación Celular. Recambio de proteínas
  • 7. Eucariotas ↓ Degradan proteínas (Proteólisis) Mecanismo lisosomal Mecanismo Ubiquitina-proteosoma No selectivo Selectivo
  • 8. Lisosoma: organelo citoplasmático pH 5,0 ↓ Contiene Enzimas hidrolíticas (proteasas: catepsinas). Son inactivas a pHs citosólicos. ↓ Degradan:   Elementos citoplasmáticos encapsulados en membranas (vacuolas autofágicas)  substancias asimiladas por la célula mediante endocitosis
  • 9. Sistema proteolítico citoplásmico dependiente de ATP.  Ubiquitina (Ubq): proteína monomérica ubicua y abundante en eucariotas. Se une covalentemente a las proteínas que van a ser degradadas.  El proceso ocurre en tres etapas    1.- El carboxilo terminal de la Ubq se conjuga mediante enlace tioéster con la enzima E1 (activación). Requiere ATP  2.- La ubiquitina es transferida luego a un grupo sulfidrilo (SH) de la enzima E2.    3.- El complejo ubiquitina-E2 es transferido a un grupo ε amino de una Lys de una proteína previamente seleccionada para degradarse. Esto lo hace la enzima E3.
  • 10. La proteína seleccionada es poliubiquitinizada.  Finalmente, estas señales son reconocidas por el Proteosoma, sistema protéico encargado de interpretarlas y posteriormente degradas las proteínas.
  • 11.
  • 12. El exceso de aminoácidos (sobre las necesidades metabólicas) no pueden almacenarse como los ácidos grasos y la glucosa, en tanto Degradados o catabolizados en Grupo amino y esqueleto carbonado Parte del nitrógeno de los aminoácidos degradados es utilizado para sintetizar las bases púricas y Pirimidínicas .
  • 13. La degradación o catabolismo de los aminoácidos ocurre considerando su estructura, en dos fases: a) Remoción del grupo amino (para ser excretado) Transaminación (formación de nuevos aminoácidos) Desaminación oxidativa ( formación de ión amonio) b) Rompimiento del esqueleto carbonado (para formar intermediarios energéticos).
  • 14. El grupo α-amino (excepto en lisina, treonina y prolina) es transferido a un alfacetoácido ( α- cetoglutarato) para formar un nuevo α-aminoácido (glutamato) y se libera el cetoácido correspondiente al aminoácido inicial.  Es catalizada por las enzimas aminotransferasas (transaminasas).  Requiere de piridoxal fosfato (Vitamina B6) como grupo prostético transportador de grupos amino.
  • 15.
  • 16. El glutamato es desaminado oxidativamente: Pierde el grupo amino en forma de amonio y libera el esqueleto carbonado como α-cetoglutarato.  Reacción reversible catalizada por la enzima mitocondrial glutamato deshidrogenasa.  NAD+ o NADP como coenzima  Es activada por GDP y ADP pero inhibida por GTP y ATP.
  • 17. + NAD+ + H2O ↔ + NH4+ + NAD+ + H+ (o NADP) (o NADPH) Glutamato α-Cetoglutarato El ión amnio producto de la desaminación oxidativa del glutamato, resulta tóxico para las células. Este debe ser transportado al hígado y transformado para ser excretado.
  • 18. Todos los tejidos extrahepáticos: producen amonio. ↓ Se requiere un sistema de transporte ↓ Glutamina sintesasa: Amonio →Glutamina ( no tóxico) En cerebro : ión amonio + glutamato En músculo: Ciclo glucosa-alanina ↓ Glutamina ↓ Sangre ↓ Hígado (glutaminasa) ↓ Hidrólisis y liberación . e.
  • 19. Proteínas musculares → El ión amonio producto de la degradación de las proteínas musculares es llevado al hígado en forma de alanina a través del Ciclo glucosa-alanina. Este proceso le permite al músculo eliminar el amonio y disponer de glucosa.
  • 20. El ión amonio generado finalmente en el hígado es excretado de diferentes maneras: Animales acuáticos: eliminan directamente amonio (amoniotélicos): pueden captar y expulsar cantidades ilimitadas de agua. Animales terrestres: lo transforman en compuesto puesto que pueda excretarse sin que haya pérdida importante de agua:  Aves y reptiles: producen ácido úrico (uricotélicos).  Mamíferos : producen urea (ureotélicos).
  • 21. Ruta metabólica que ocurre entre la mitocondria y citosol de la célula hepática. Consta de 5 reacciones: •Amonio + bicarbonato + ATP → cabamoil fosfato Enzima: cabamoil fosfato sintetasa I (Mitocondria). 2) Carbamoil fosfato + ornitina → citrulina. Enzima: ornitina transcarbamilasa (Mitocondria). 3) Citrulina + aspartato + ATP → argininsuccinato Enzima: argininsuccinato sintetasa (Citosol) 4) Argininsuccinato → arginina + fumarato Enzima: argininosuccinasa. 5) Arginina → Urea + ornitina Enzima: arginasa
  • 22. Reacción global: 2 NH4 + HCO3 + 3 ATP + H2O → urea + 2 ADP + 4 Pi + AQMP + 5 H Ciclo de Krebs
  • 23. El flujo del N a través del ciclo de la urea dependerá de: Composición de la dieta: Dieta rica en proteínas: ↑oxidación de los aminoácidos, ↑ amonio, ↑producción de urea (enzimas del ciclo sintetizadas a velocidad elevada) Inanición ( ayuno) severo: ↑degradación de proteínas y aminoácidos; ↑ producción amonio, ↑producción de urea (enzimas del ciclo sintetizadas a velocidad elevada) Enzima carbamoil-fosfato-sintetasa I: Activada alostéricamente por el N – acetilglutamato: Acetil-CoA + glutamato→ N acetil glutamato N-acetilglutamato sintetasa, ⊕ arginina, se acumula cuando la producción de urea es lenta
  • 24. El fumarato generado en el ciclo de la urea se transforma en malato, luego en oxaloacetato y luego continúa vía ciclo de Krebs formando el biciclo de Krebs
  • 25. Los esqueletos de carbono liberados durante la transaminación y desaminación de los aminoácidos ↓ Se transforman en siete metabolitos (α-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato, oxalacetato, piruvato, acetil CoA y acetoacetil) ↓ Oxidan → Ciclo de Krebs hasta CO2 y agua produciendo ATP ↓ Dependiendo la condición energética del organismo ↓ Algunos → sustratos en la síntesis de glucosa y cuerpos cetónicos,
  • 26. Según el metabolito que forme su esqueleto carbonado encontramos aminoácidos: Glucogénicos: aquellos cuyo esqueleto carbonado se transforman en metabolitos que originan glucosa. Cetogénicos: aquellos cuyo esqueleto carbonado se transforman en metabolitos que originan cuerpos cetónicos. Mixtos: aquellos cuyo esqueleto carbonado se transforman en metabolitos que originan tanto glucosa como cuerpos cetónicos En condiciones fisiológicas la mayor parte de los aminoácidos originan intermediarios del Ciclo de Krebs