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BOLILLA 8: Metabolismo de Aminoácidos. Digestión y absorción. Catabolismo. Transaminación. Desaminación oxidativa y no oxidativa. Descarboxilación. Transporte.

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1 BOLILLA 8: Metabolismo de Aminoácidos. Digestión y absorción. Catabolismo. Transaminación. Desaminación oxidativa y no oxidativa. Descarboxilación. Transporte de amoníaco: síntesis de glutamina. Glutaminasa. Organismos ureotélicos, uricotélicos y amoniotélicos. Ciclo de la urea. Costo energético. Destino del esqueleto carbonado. Aminoácidos cetogénicos y glucogénicos. Compuestos nitrogenados de importancia biológica derivados de aminoácidos. QUIMICA BIOLOGICA Lic. y Prof. en Ciencias Biológicas

2 Conocimientos previos: - Ciclo del nitrógeno. - Sistemas digestivo, circulatorio, endocrino. - Estructura química de proteínas y aminoácidos. Nomenclatura. - Transporte mediado activo. Difusión facilitada. - Actividad enzimática y su regulación. Acción de cofactores y moduladores. - Metabolismo. Regulación. Balance energético. - Glucólisis. - Ciclo de Krebs. Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

3 Objetivos -Que al finalizar la clase, sean capaces de: 1)Definir y distinguir aminoácidos esenciales y no esenciales. 2)Diferenciar y formular las reacciones de transaminación y desaminación, comprendiendo su significado biológico. 3)Fundamentar la toxicidad del amoníaco. Explicar su metabolización y excreción en los distintos organismos. 4)Explicar el destino metabólico de los esqueletos carbonados de los aminoácidos. Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

4 En el siguiente esquema del metabolismo intermedio identifique y encierre en un círculo las reacciones correspondientes al metabolismo de aminoácidos. ¿Con qué otras vías o ciclos metabólicos se relacionan?

5 AMINOACIDOS # Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS ValinaFenilalanina LeucinaAsparagina CisteínaTriptofano Ac. Aspártico Ac. Glutámico IsoleucinaTreonina GlutaminaArginina LisinaHistidina AlaninGlicina Metionina Prolina SerinaTirosina Junto a cada uno de estos aminoácidos indique si es esencial (E) o no- esencial (NE) en humanos.

6 Fuentes exógenas Fuentes endógenas ………………………… ANIMALES ……………………………. …………………………… ………………………………. …………………………. …………………….. AMINOACIDOS ………………………………………… ……………………………… ……………………………. ……………………………… …………………………….. Degradación Biosíntesis …………………. ………………. Complete el siguiente esquema general del metabolismo de aminoacidos

7 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Digestión de Proteínas exógenas Extraído de Lehninger, Secretina CO 3 H - Colecistoquinina Utilizando los conceptos mencionados en la figura, describa el proceso de digestion de proteínas en humanos. ………………………………… …………………………………. …………………………………..

8 Digestión de Proteínas en Duodeno e Intestino Tripsinógeno ………… Quimotripsinógeno Procarboxipeptidasas A y B ……………. Proelastasa ……………..... ……………………… …………. … … … … … … … … … … ….. INACTIVOS ACTIVOS

9 QUE TIPO DE ENLACES PEPTIDICOS HIDROLIZAN ?? Pepsina Tripsina ENDOPEPTIDASA Quimotripsina Carboxipeptidasas ElastasasEXOPEPTIDASA Peptidasas Una, con una flecha, cada una de las enzimas listadas en la columna izquierda con la actividad enzimática que le corresponde.

10 Digestión intraluminal de proteínas por acción de proteasas pancreáticas COO - NH 3 + Arg Phe Leu ………… …………………. ………… NH 3 + Arg COO - Phe NH 3 + COO - Leu NH 3 + COO - NH 3 + COO - NH 3 + COO - Oligopéptidos Arg COO - NH 2 AA Básicos Leu COO - NH 2 Phe COO - NH 2 AA Neutros …………………. …………………..………………. Coloque el nombre de la enzima que corresponde según la reacción catalizada.

11 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Absorción de aminoácidos, dipéptidos y tripéptidos Aminoácidos Dipéptidos Tripéptidos Mencione los mecanismos y tipo de transportadores involucrados en la absorción de aminoácidos, di y tripéptidos.

12 Distribución de los aminoácidos en el período posprandial La mayor parte de los aminoácidos va a ………………….. Glutamina y Asparragina son metabolizados en ………………………. Aminoácidos de cadena ramificada son utilizados por ………………. ………………………. ¿Cómo son incorporados los aminoácidos en las células de los distintos tejidos? ………………………………………..

13 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Catabolismo de aminoácidos Proteínas intracelulares Proteínas dietariasAminoácidos …………………… Biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y aminas biológicas ………………….. ………………… …………. ………….. …………. ……………. Interconexión Aspartato- arginino succinato CO 2 + H 2 O + ATP Oxalacetato …………. (producto de excreción del nitrógeno) ………………. (gluconeogénesis)

14 Vías de eliminación del grupo α-amino Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS - Reacciones de …………………… - Reacciones de ……………… Oxidativa No Oxidativa

15 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Principales reacciones de transaminación PLP Alanina aminotransferasa (ALT) Glutámico pirúvico transaminasa (GPT) Alanina + COO - C CH 2 CH 2 COO - O α-cetoglutarato COO - C CH 3 O Piruvato + Glutamato GPT - Localización citoplasmática. - Particularmente abundante en hígado, corazón y músculo.

16 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS PLP Aspartato aminotransferasa (AST) Glutámico oxalacético transaminasa (GOT) Principales reacciones de transaminación COO - C CH 2 CH 2 COO - O + α-cetoglutarato Aspartato + Glutamato COO - C CH 2 COO - O Oxalacetato GOT - Localización >> mitocondrial y < citoplasmática. - Particularmente abundante en hígado y corazón.

17 Glutamatoα-cetoglutarato Glutamato deshidrogenasa Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Desaminación oxidativa del glutamato (+) ADP y GDP (-) ATP y GTP

18 GDH TRANSDESAMINACION TRANSAMINACIONDESAMINACION OXIDATIVA Aminoácido cetoglutarato Glutamato cetoácido NADH + H + NAD + NH Transaminasa

19 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Desaminación oxidativa por aminoácido oxidasas peroxisomales D-aminoácido + H 2 O + E-FAD E-FADH 2 + O 2 D-aminoácido oxidasa E-FAD + H 2 O 2 -cetoácido + NH E-FADH 2 L-aminoácido oxidasa E-FMNH 2 + O 2 E-FMN + H 2 O 2 L-aminoácido + H 2 O + E-FMN -cetoácido + NH E-FMNH 2 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 Catalasa

20 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Desaminación no oxidativa Serina COO - C CH 3 O Piruvato + NH 4 + PLP Serina deshidratasa H2OH2OH2OH2O Treonina PLP Treonina deshidratasa H2OH2OH2OH2O COO - C CH 2 CH 3 O α-cetobutirato + NH 4 +

21 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Toxicidad del amoníaco Glutamatoα-cetoglutarato Glutamato deshidrogenasa α-cetoglutarato Ciclo de KrebsATP - Indica con flechas el efecto del incremento de amoníaco en las células sobre la producción de energía metabólica.

22 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS ¿Cómo hace el organismo para evitar la hiperamonemia y transportar el amoníaco hasta los sitios de eliminación? Mayoría de los tejidos HígadoMúsculo,,,,,,,,,,,,,,,,,, …………… Glutamina Glutamato Glutamina ……….. ………… ……….. ……………. ………………… …………. ……………… ……. GPT Aminoácidos Piruvato Glucosa ………………….. …………………… Alanina ……………………

23 Mg 2+ Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Ciclo de la Urea (+) …………………… Citosol - Engloba en un círculo las reacciones que ocurren en la mitocondria. - Describe la regulación del Ciclo de la Urea. - Es un ciclo que consume o produce energía?.

24 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Formas de excreción del nitrógeno en las diferentes especies animales Ion Amonio Urea Acido Urico Animales amonotélicos: ………. ………………………… Animales ureotélicos: …………………………. ………………………….. Animales uricotélicos: …………………..

25 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Cuerpos cetónicos Glucosa Ciclo de Krebs Treonina En los cuadros, escriba los aminoácidos cetogénicos y glucogénicos, según corresponda.

26 ………….…………. …………………………….. …………….……………. …………. ………… ………… Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS AcetatoALDH FAD + FADH 2 Acetil-CoA Acetatotioquinasa CoA-SH + ATP ADP …………………. Completar:

27 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS ……………….. …………….……………….……………… … ……….. … Completar:

28 4 etapas Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Fenilalaninahidroxilasa H4BO2H4BO2 Transaminación Descarboxilación Oxidación Hidrólisis Tioquinasa En esta vía de degradación de Fen y Tyr, identifique y diga qué intermediario/s o producto/s son glucogénicos y cuál/es cetogénicos. Esquematice las reacciones hasta glucosa y cuerpos cetónicos partiendo de los precursores que correspondan.

29 SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Histidina …………… CO 2 ………….. …………… Glutamato ……… Triptofano Tirosina …………………… (……) Completar:

30 SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

31 ¿Qué pasa con el metabolismo del NH 3 y de los aminoácidos en las plantas? ¿Cuál es su función? Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

32 N2N2 …… …. …… AAs NO 3 - Absorción del nitrógeno por las plantas ………………..

33 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Plantas Leguminosas No leguminosas Enzimas Nitrato reductasa Nitrito reductasa Nitrogenasa Localización Nódulo radical Citosol Cloroplastos y/o protoplastos - Une con flechas los conceptos de plantas, enzimas y localización, relacionados entre sí.

34 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS ………………………… …………….…………… Ferredoxina red. (cloroplastos) NADH o NADPH (protoplastos) ……………………….. Proteínas Clorofila Acs. Nucleicos ………………….………………. PEP carboxilasa Glutamina y Asparagina son las amidas vegetales, importantes para acumular nitrógeno, principalmente en órganos de almacenamiento. (PLP) Origen del NH 4 + ?? ………… ………….

35 Síntesis de aminoácidos (en plantas se sintetizan todos, Inclusive los esenciales) Via de las pentosas P Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

36 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Bibliografía 1- BLANCO A., Química Biológica, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007). 2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008). Bibliografía Complementaria 1- CAMPBELL Y FARREL, Bioquimica, Thomson Eds., 4ta. Ed., (2005). 2- SALISBURY Y ROSS, Fisiología vegetal, Grupo Ed. Iberoamericana, (1994). 3- HILL, WYSE Y ANDERSON, Fisiología animal, Ed. Med. Panamericana,(2006), Madrid, España. 4- LIM M.Y., Lo esencial en Metabolismo y Nutrición, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010).


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