SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS

Universidad Privada Antonio Guillermo Urrelo
Facultad de Ciencias de la Salud
Farmacia y Bioquímica
Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera
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Los carbohidratos y los lípidos pueden almacenarse para
luego ser utilizados, según las necesidades del organismo,
las mismas que pueden ser:
- Generación de energía (ATP)
- Biosíntesis.

La mayoría de los organismos (incluidos los mamíferos)
carecen de compuestos de nitrógeno polimérico para ser
almacenados y liberados según la demanda
Los animales deben reponer continuamente
los aportes nitrogenados mediante la
alimentación, pues el nitrógeno se pierde a
través del catabolismo.
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EQUILIBRIO NITROGENADO:
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Se da cuando la ingestión diaria de nitrógeno en los
alimentos es igual a la que se pierde por la excreción y otros
procesos.
BALANCE NITROGENADO:
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Cuando el consumo normal de nitrógeno supera a la pérdida.
Se observa en:
- Embarazo.
- Crecimiento (niños)
- Recuperación después de un periodo de inanición
(convalecencia).
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BALANCE NITROGENADO NEGATIVO?
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Cuando se pierde más nitrógeno del que se ingiere.
Se observa en:
-
vejez.
inanición.
algunas patologías (desnutrición)
por trauma.
caquexia.
ausencia de algún aminoácido esencial.
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En casi todos los tejidos extra hepáticos, el grupo amino del
glutamato es liberado por desaminación oxidativa como
NH4+.
El amonio es llevado al hígado como el grupo amida de la
glutamina. La reacción dependiente de ATP en la cual el
glutamato es convertido a glutamina es catalizada por la
glutamina sintetasa:
L-Glutamato + NH4+ + ATP —> L-Glutamina
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Después de su transporte al hígado, la glutamina es hidrolizada
por la glutaminasa para formar glutamato y NH4+.
Un NH4+ es generado por la glutamato deshidrogenasa que
convierte el glutamato a α-cetoglutarato:
L-Glutamina + H2O —> L-Glutamato + NH4+
L-Glutamato + H2O + NAD+ —> α-Cetoglutarato + NADH + H+ + NH4+
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La mayor parte del amonio producido por la degradación de
Aas es debida a la desaminación oxidativa del L-glutamato.
El resto del amonio es producido por otras reacciones
catalizadas por otras enzimas que veremos a continuación.
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AMBIENTE
ORGANISMO
Biosíntesis
Proteínas
Proteínas
ingeridas
Aminoácidos
Purinas
Pirimidinas
Porfirinas
otros
Degradación
Nitrógeno
Esqueleto de
carbono
Urea
Cetogénicos
Acetoacetato
Acetil-CoA
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(Generación de
Energía)
Glucogénicos
Piruvato
Cetoglutarato
Succinil-CoA
Fumarato
Oxalacetato
Proteínas ingeridas
Catabolismo de proteínas
Poza de
Aminoácidos
circulantes
Desaminación
oxidativa
Cetoácidos
Síntesis de proteínas
Recambio de proteínas
Proteína Estructural
Hormonas
Síntesis de compuestos
nitrogenados no
proteicos
NH3
Ciclo
de la
Urea
Urea
Ciclo de
Krebs
CO2 + H2O +ATP
Hemo
Aminas
Purinas
Pirimidinas
Creatina
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El nitrógeno es obtenido por la gran mayoría de los seres vivos
mediante la proteína adquirida como alimento.
En los vertebrados las proteínas son digeridas para formar Aas por la
acción combinada de las proteasas producidas por el estómago, el
páncreas y las células del epitelio intestinal.
Las células del epitelio intestinal son capaces de absorber los Aas así
formados y transportarlos al torrente sanguíneo, de donde pueden
ser captados por otras células del organismo.
El transporte de Aas a nivel intestinal es estimulado por la presencia
de Insulina.
Los Aas son utilizados por las células para la síntesis de proteínas,
éste es un proceso sumamente dinámico; las proteínas se encuentran
en un proceso continuo de recambio y la mayoría son rápidamente
sintetizadas y degradadas
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AMINOÁCIDO ESENCIAL:
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Adquiridos por la dieta:
Arginina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina,
treonina, triptófano, valina.
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Arginina e histidina
esenciales en periodos de crecimiento.
AMINOÁCIDOS NO ESENCIALES:
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Pueden ser sintetizados en el organismo:
Alanina, aspartato, arpargina, cisteína, glutamato, glutamina, glicina,
prolina, serina, tirosina.
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El esqueleto carbonado de 10 de ellos puede ser derivado de la glucosa.
La cisteína deriva su azufre del Aa esencial metionina.
La tirosina se produce por hidroxilación del Aa esencial fenilalanina.
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Los α-aminoácidos, además de su papel como unidades monoméricas
de las proteínas, son metabolitos energéticos y precursores de muchos
compuestos biológicos importantes que contienen nitrógeno, tales
como el hemo, las aminas fisiológicamente activas, el glutation, las
bases púricas y pirimídicas, creatina, nicotinamida, tiroxina, las
coenzimas nucleotídicas, melanina, y esfingosina.
El exceso de Aas de la dieta ni se acumula para su uso futuro, ni se
excreta. Son convertidos en metabolitos intermediarios comunes tales
como el piruvato, el oxalacetato y el α-cetoglutarato.
Los Aas también son precursores de la glucosa, de los ácidos grasos y
de los cuerpos cetónicos y, por lo tanto, son combustibles metabólicos.
Los intermediarios no aminados más importantes producidos por la
degradación de los aminoácidos son piruvato, intermediarios del Ciclo
de ácidos tricarboxílicos, acetil-CoA y acetoacetato.
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La degradación de los aminoácidos los convierte en intermediarios
del ciclo del ácido cítrico o sus precursores, de modo que pueden ser
metabolizados a CO2 y H2O o utilizados en la gluconeogénesis.
De hecho, la degradación oxidativa de los aminoácidos representa
entre el 10 y el 15% de la energía metabólica generada por los
animales.
Los 20 aminoácidos "'estándar" (los aminoácidos de las proteínas)
tienen esqueletos de carbono muy diferentes, por lo que sus
conversiones a intermediarios del ciclo del ácido cítrico siguen vías
muy diversas.
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Comprende tres etapas fundamentales:
◦ Desaminación o transaminación : el grupo amino debe
ser convertido en amonio.
◦ Incorporación del amoniaco a la síntesis de urea.
◦ Conversión de los esqueletos carbonados en
intermediarios comunes que puedan ser reutilizados
como fuente de energía o en otras rutas metabólicas
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DESAMINACIÓN O TRANSAMINACIÓN:
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La primera reacción en la degradación de los Aas es casi siempre
la eliminación de su grupo α-amino con el objeto de excretar el
exceso de nitrógeno y degradar el esqueleto de carbono restante.
En los vertebrados terrestres el exceso de nitrógeno se excreta
como urea, sintetizada a partir de amonio y aspartato.
El esqueleto carbonado es degradado o convertido en glucosa.
La mayoría de los aminoácidos pierden su grupo amino por el
proceso de transaminación:
Aa + α-cetoglutarato
Glutamato + oxaloacetato
α-cetoácido + glutamato
α-cetoglutarato + aspartato
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AMINOTRANSFERASAS:
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Las aminotransferasas (o transaminasas) son un conjunto de
enzimas del grupo de las transferasas, que transfieren grupos amino
desde un metabolito a otro, generalmente aminoácidos.
Estas enzimas son inducibles, porque su actividad puede
aumentarse por la acción de diversas hormonas como la tiroxina o
los glucocorticoides, su reacción es libremente reversible y su
constante de equilibrio está cercana a la unidad.
Las transaminasas necesitan de una coenzima llamada piridoxal
fosfato (derivado de la piridoxina o vitamina B6) para ejercer su
función.
Esta coenzima actúa como transportador del grupo amino entre los
sustratos, alternando su estructura entre la forma
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TRANSAMINASAS COMO PRUEBA DIAGNÓSTICA:
Glutamato + oxalacetato
Glutamato + oxalacetato
SGOT
SGPT
Α-cetoglutarato + aspartato
Α-cetoglutarato + aspartato
SGOT: Glutamato-oxalacetato transaminasa sérica.
Infarto de miocardio.
SGPT: Glutamato-piruvato transaminasa sérica.
Hepatopatías.
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DESAMINACIÓN O TRANSAMINACIÓN:
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La transaminación ocurre por mecanismos enzimáticos multisustrato de tipo
“ping-pong”
Las aminotransferasas catalizan la transferencia del grupo α-cetoglutarato,
formando glutamato, el cual puede ser desaminado oxidativamente en las
mitocondrias hepáticas liberando un ion amonio (NH4+).
Este mecanismo de acción se da en dos pasos:
1. El grupo amino de un Aa es transferido a la enzima, produciendo
el correspondiente α-cetoácido y la enzima aminada.
Aa + enzima →
α-cetoácido + enzima-NH2
2. El grupo amino es transferido al cetoácido aceptor (el αcetoglutarato) formando el Aa producto (el glutamato) y
regenerando la enzima.
α-Cetoglutarato + enzima-NH2 → enzima + glutamato
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El fosfato de piridoxal se fija a la enzima
formando una base de Schiff con la lisina 268
de la enzima. Un residuo de Arginina en el
sitio activo ayuda a orientar los sustratos
fijándose a sus grupos α-carboxilato
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La degradación de aminoácidos ocurre en todos los tejidos, no solo
en el hígado.
Por ejemplo, los músculos utilizan aminoácidos como combustible
durante los periodos largos de ejercicio, así como durante el ayuno
prolongado.
En el músculo como en el hígado, el primer paso para catabolizar
aminoácidos es la supresión del grupo amino.
Sin embargo el músculo carece de la maquinaria enzimática
necesaria para procesar el amoniaco que es un producto sumamente
tóxico.
Por lo tanto el nitrógeno debe ser liberado en una forma que pueda
ser transportada al hígado para su conversión a urea.
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Todos los aminoácidos "estándar" son degradados a uno de estos
siete intermediarios metabólicos: piruvato, α-cetoglutarato,
succinil-CoA, fumarato, oxalacetato, acetil-CoA o acetoacetato
Por lo tanto, los aminoácidos pueden dividirse en dos grupos según
su ruta catabólica:
◦ Aminoácidos glucogénicos, cuyos esqueletos de carbono se
degradan a piruvato, α-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato u
oxalacetato y son, por lo tanto, precursores de la glucosa.
◦ Aminoácidos cetogénicos, cuyos esqueletos de carbono son
degradados a acetil-CoA o acetoacetato y pueden ser convertidos
en ácidos grasos o cuerpos cetónicos
Aas
Aas
Piruvato
Oxalacetato
AcetilCoA
AcetoacetilCoA
GLUCONEOGÉNESIS
CHOs
CETOGÉNESIS
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Cuerpos
cetónicos
SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS
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Cualquier excedente de aminoácidos sobre las necesidades
del organismo se degrada.
Se elimina NH3 (tóxico)
NH3
H2N-CO-NH2
orina
GLUTAMINA
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HÍGADO: principal lugar de degradación de los Aas
CO2 + NH4
H2N-CO-NH2
Amoniaco
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Aspartato
LUGAR: hepatocitos, principalmente células periportales.
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GRACIAS