METABOLISMO DE PROTEINAS.

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1 METABOLISMO DE PROTEINAS

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4 El hígado genera urea como desecho metabólico de las proteínas (a través del ciclo de la urea). Normalmente una persona adulta tiene alrededor de mg de nitrógeno ureico por 100ml de sangre.

5 Características del nitrógeno
 Muy abundante en la naturaleza Casi químicamente inerte La incorporación de N2 a las moléculas comienza por la fijación del N2 por los organismos procariotas Con el hidrógeno forma el amoníaco (NH3), los nitritos(NO2), los nitratos(HNO3), la hidracina (N2H4) y el aziduro de hidrógeno (N3H, también conocido como azida de hidrógeno o ácido hidrazoico). El amoníaco líquido, anfótero como el agua, actúa como una base en una disolución acuosa, formando iones amonio (NH4+), y se comporta como un ácido en ausencia de agua, cediendo un protón a una base y dando lugar al anión amida (NH2). También se conocen largas cadenas y compuestos cíclicos de nitrógeno, pero son muy inestables. orgánicas

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7 MICR,O ORGANISMOS complejo nitrogenasa Dinitrogenasa Reductasa NADPH
NADH Es la fuente final de los electrones reducción del dinitrógeno. que se requiere para Las moléculas de coenzima reducida ceden los electrones a la proteína hierro-azufre ferredoxina posteriormente los transfiere a la dinitrogenasa reductasa

8 N2: Nitrogeno, NH3: Nitrato H2:Dihidrogeno H+: ion hidrogeno
La incorporación de N2 a las biomoléculas requiere la reducción enzimática de N2 a NH3, con un alto costo energético. Se calcula que por cada mol de N2 reducido a NH3 se gastan 16 moles de ATP, de reacción: N2 + 8 e + 16 ATP + 16 H2O acuerdo a la siguiente 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi + 8 H+ (e = electrones) N2: Nitrogeno, NH3: Nitrato H2:Dihidrogeno H+: ion hidrogeno

9 Aminoácidos que forman parte de las proteínas
Es sustrato para la síntesis de proteínas Glutamato: Fuente de grupos amino de la mayoría de los aa (reacciones de transaminación) Glutamina: Dona grupos amino para muchos procesos biosintéticos (célula y en fluidos extracelulares) Su concentación es mayor que los otros aa y se regula de acuerdo a requerimientos de nitrógeno de célula y del balance osmótico entre citosol y el medio externo.

10 CTP: citidina trifosfato
La citidina trifosfato (abreviadamente CTP, del inglés "cytidine triphosphate") es el nucleótido de citosina. Una molécula clave en el metabolismo de todos los seres vivos. El CTP es una molécula altamente energética, como el ATP, pero su papel en el organismo es más específico que el de éste. Mientras que el papel del ATP es ser la molécula de intercambio energético de la célula, el CTP es utilizado como coenzima en reacciones metabólicas como la síntesis de glicerofosfolípidos y la glucosilación de proteínas. Por otro lado, al igual que el ATP, es uno de los cinco nucleótidos imprescindibles para la síntesis del DNA y del RNA. CTP: citidina trifosfato

11 U: Uradina UMP: Uradina mono fosfato AMP: Adenina mono fosfato

12 Aminoácidos Esenciales Aminoácidos No esenciales
 Arginina (Arg) Alanina (Ala) Prolina (Pro) Glicina (Gly) Serina (Ser) Cisteina (Cys) Asparagina (Asn) Glutamina (Gln) Tirosina (Tyr) Ácido aspártico (Asp)  Valina (Val) Leucina (Leu) Isoleucina (Ile) Fenilalanina (Phe) Metionina (Met) Treonina (Thr) Lisina (Lys) Triptófano (Trp) Histidina (His) Ácido glutámico (Glu)

13 Aminoácido de cadena ramificada (ACR)
Los ACE representan una forma principal de transporte otros tejidos del nitrógeno amino desde el hígado a donde se utiliza para la síntesis de los ANE que se requiere para la síntesis de proteína y ciertos derivados de aminoácidos. Reacciones de transaminación Estas dominan el metabolismo de los aminoácidos. Están catalizadas por un grupo de enzimas denominadas aminotransferasas o transaminasa, los grupos alfa- amino, se transfieren desde un alfa-aminoácido a un alfa- cetoacido

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15 La mayor cantidad de las proteínas en el
cuerpo se encuentran en forma de músculos. Cuando las exigencias de aminoácidos no es son satisfechas, el músculo degradado en aminoácidos, que son de en enviados entonces a la reserva usados aminoácidos consecuencia. para ser

16 A fin de satisfacer las demandas de los tejidos del
cuerpo, el mismo necesita nuevos aminoácidos. La proteína alimenticia es nuestra fuente primaria de aminoácidos. De todos los macronutrientes la proteína es la única con un subsidio diario recomendado (RDA). RDA es corriente en adultos sedentarios es de 0.83 gramos de corporal proteínas por kilogramo de peso

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18 Equilibrio de Nitrógeno =
Nt (consumo total) - Nu (en sudor) cuando la ecuación es =0: equilibrio nitrogenado orina) - Nf (en heces) - Ns (en Proteína adicional es utilizada: Nuevos tejidos ≥ 0: equilibrio de nitrógeno positivo ≤ 0: equilibrio nitrogenado negativo proteína debe ser usada para obtener energía.

19 El cuerpo no almacena la proteína como lo hace con
la grasa (tejido adiposo) o glucosa (glucógeno), que son ambos fácilmente accesibles. Cualquier proteína ingerida, participa en el proceso necesario para mantener el volumen de proteínas, Por lo tanto, el cuerpo debe romper tejido funcional, músculo esquelético, para encontrar energía cuando el equilibrio del nitrógeno es negativo.

20 El Balance Nitrogenado (BN) depende de los siguientes
factores: a) cantidad de proteína ingerida en dieta b) calidad de la proteína ingerida o Valor Biológico (VB), referida al contenido de aminoácidos esenciales c) relación Energía/Nitrógeno de la dieta d) Caracteristicas individuales: edad, estado fisiológico y de salud, actividad y sexo

21 El kwashiorkor Es una forma de mal nutrición que produce una ingestión insuficiente y prolongada de proteínas, Síntomas: •Retraso de crecimiento •Apatía •Ulceras •Hepatomegalia •Diarrea •Descenso de riñones. de la masa y función del corazón y Puede tratarse con una alimentación con gran cantidad de proteínas : leche, huevos y carne (Soya)

22 Metabolismo de los aminoácidos
moléculas de aminoácidos Degradando continuamente sintetizando se requieren para síntesis Otros metabolitos necesidades metabólicas se Proteínas Dependiendo de las sintetizan determinados aminoácidos o se interconvierten y luego se transportan a los tejidos en los que se utilizan.

23 La aminación reductora, o aminación reductiva, es una reacción química que implica la conversión de un grupo carbonilo de una cetona o aldehído en una amina. La aminación reductora, o aminación reductiva, es una reacción química que implica la conversión de un grupo carbonilo de una cetona o aldehído en una amina.

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25 NH4: AMONIO

26 AST FAMILIA DEL ASPARTATO transaminación Oxalacetato mitocondrias
asparagina  lisina  metionina treonina FAMILIA DEL ASPARTATO transaminación Oxalacetato AST mitocondrias isoenzimas AST de citoplasma Células reacción Carbono que influye en el Flujo cataliza es reversible Nitrógeno AST: aspartato transaminasa

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29 ALT o TGP: Alanina aminotransferasa

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32 Regulación síntesis de aminoácidos
Inhibición concertada (regulación alostérica): Más de un modulador, por retroalimentación negativa (generalmente los productos derivados del aa) con efectos aditivos Principal mecanismo: Retroalimentación negativa (inhibición de la 1º reacción por el producto final de la vía) • Generalmente la 1º reacción es irreversible Catalizada por enzimas alostéricas

33 Moléculas derivadas de aminoácidos
Precursores de: aminoácidos Porfirinas (glicina): Precursores del HEMO Enzimas) (Hb / Mb /Citocromos / Los citocromos son proteínas que desempeñan una función vital en el transporte de energía química en todas las células vivas. Las células animales obtienen la energía de los alimentos mediante un proceso llamado respiración aerobia; las plantas capturan la energía de la luz solar por medio de la fotosíntesis. Los citocromos intervienen en los dos procesos. Se trata de metaloporfirinas (proteínas que tienen un anillo compuesto de 4 pirroles, llamado porfirina, que encierra un átomo metálico por enlaces coordinados), del tipo hemo, es decir, es el hierro, cuyo estado de oxidación varía de +3 a +2, el que forma parte del anillo. El átomo metálico es el que da al citocromo el color oscuro característico. Hay tres grandes tipos de citocromos llamados a, b y c, clasificados en función del espectro de absorción y del tipo de grupo hemo. Citocromo b, contienen hierro-protoporfirina IX (existen 15 clases de porfirinas aunque solo la IX aparece en la naturaleza), conocida como hemo b. Citocromo c, contienen el grupo hemo c, que a diferencia de los otros hemos se une directamente ( y no por enlaces coordinados) a la proteína, concretamente a través de dos cisteínas que forman sendos enlaces tiol. Citocromo a, Contienen hemo a que es una forma modificada de la protoporfirina IX. Es importante mencionar que los citocromos a de la cadena de transporte están asociados a átomos de cobre, que seran oxidados reducidos por los Fe de las porfirinas, pero nunca el Cu formará parte de los grupos hemo. Creatinina (lisina y arginina): Precursor de fosfocreatina, fosforilación a nivel sustrato de ADP en músculo de HEMO; HIERRO Los citocromos ; son proteínas que desempeñan una función vital en el transporte de energía química en todas las células vivas.

34 Moléculas derivadas de aminoácidos
Precursores de: Glutatión (glicina, glutamato y cisteina): Amortiguador redox, mantiene los grupos sulfidrilos de las enzimas en estado reducido El azufre se encuentra principalmente en las proteinas, en forma de sulfhidrilo o grupos disulfuro. Como el oxígeno, el azufre típicamente tienen una valencia de 2, aunque puede también tener una valencia de 6, como en el ácido sulfúrico. El azufre se encuentra en ciertos aminoácidos y proteínas en la forma de grupos sulfhidrilo (simbolizados como -SH). Dos grupos sulfhidrilo pueden interactuar para formar un grupo disulfuro (simbolizado como -S-S-). Por convención, los átomos de azufre están representados por esferas amarillas en los modelos moleculares. Oxido nítrico, mensajero biológico ( Arginina): Neurotransmisor, proceso de coagulación, control de la hipertensión sanguínea El termino redox representa procesos de reducción y oxidación que ocurren simultaneamente en soluciones acuosas

35 Moléculas derivadas de aminoácidos
Precursores de: Aminas biológicas / Neurotransmisores: Tirosina: Catecolaminas: Dopamina, norepinefrina epinefrina. Parkinson: baja producción dopamina Esquizofrenia: alta producción dopamina y Glutamato: GABA (aminobutirato), neurotransmisor inhibitorio Episodios epilépticos: baja producción

36 Esqueletos carbonados
Eliminación del grupo AMINO CATABOLISMO Degradación Se elimina en la síntesis de urea Esqueletos carbonados (las partes no nitrogenadas).

37 Los esqueletos carbonados se degradan
productos metabólicos: para formar siete Sintetizar glucosa Producir energía Acetil-CoA Acetoacetil-CoA Piruvato Alfa- cetoglutarato Succinil-CoA Fumarato Oxalacetato. Sintetizar ácidos grasos

38   Alanina Serina Glicina Cisteína Treonina Aminoácidos que
cuya degradación implica al Piruvato Aminoácidos que forman acetil-CoA puede dividirse de acuerdo a si el Piruvato en es un intermediario en la formación de acetil- CoA  Leucina Lisina Triptófano Tirosina Fenilalanina Aminoácidos que se convierten en acetil-CoA mediante rutas que no implican al piruvato

39  Arginina Prolina Histidina Glutamato glutamina Aminoácidos que forman alfa- cetoglutarato  Metionina Isoleucina Valina Aminoácidos que forman succinil-CoA

40  Aspartato Asparagina Aminoácidos que forman oxalacetato

41 Ruptura de un grupo amino
Los aminoácidos que se degradan para formar acetil-CoA o acetoacetil-CoA se denominan cetogénicos, debido a que pueden convertirse en ácidos grasos o en cuerpos cetónicos. Los esqueletos carbonados de los aminoácidos glucogénicos, que se degradan a Piruvato o a un intermediario del acido cítrico, pueden utilizarse a continuación en la gluconeogénesis. Piruvato: Alanina, Serina, Glicina, Cisteína, Treonina. Ruptura de un grupo amino Eliminación del grupo amino Desaminación 2 reacciones Desaminación oxidativa Transaminación Transferencia del grupo amino a un ceto-ácido Ruptura de un grupo amino

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45 Serina y treonina deshidrasas
La serina y la treonina no son sustratos de reacciones de transaminación. Sus grupos amino se eliminan por las enzimas hepáticas serina deshidratasa y treonina deshidratasa, que requiere piridoxal fosfato. Los esqueletos carbonados producto de estas reacciones son el Piruvato y el alfa-cetobutirato respectivamente.

46 Ureasa bacteriana Una fuente importante del amoniaco del hígado (aproximadament e el 25%) se produce por la acción de determinadas bacterias del intestino que contienen la enzima ureasa. La urea presente en la sangre circula a través de las membranas celulares dentro de la luz intestinal. Una vez hidrolizada la urea por la ureasa bacteriana para formar amoniaco, esta última sustancia difunde de vuelta a la sangre, que la transporta al hígado.

47 Hans Krebs y Kurt Henseleit
Ruta cíclica que se denomina ciclo de la urea. Descubierto por: Hans Krebs y Kurt Henseleit Formación de la urea AMONIACO UREA ASPARTATO CO2 El ciclo de la urea es un proceso metabólico en el cual se procesan los derivados proteicos y se genera urea como producto final.

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49 NH4 y HCO3 Síntesis de urea (hepatocitos) formación de carbamoil
Catalizador: carbamoil fosfato sintetasa I. Reacción Irreversible requiere dos moléculas de ATP formación de carbamoil fosfato 1.- activar el HCO3 (bicarbonato) 2.- fosforilar el carbamato

50 citrulina. + Orinitina carbamoil fosfato citoplasma + aspartato
Catalizador: ornitina transcarbamoilasa carbamoil fosfato citrulina. + Orinitina citoplasma + aspartato Catalizador: arginosuccinato sintasa arginosuccinato Reacción reversible

51 urea + ornitina Fumarato + Arginina Arginosuccinato Finalmente se
liasa Fumarato + Arginina precursor inmediato de la urea Arginosuccinato arginasa cataliza la hidrólisis de la arginina Finalmente se elimina en la orina por el riñón Se difunde fuera de los hepatocitos al torrente sanguíneo urea + ornitina

52 Los ureotélicos son aquellos animales que excretan urea como principal catabolito nitrogenado, es decir, que excretan el exceso de nitrógeno en forma de urea.[1] [2] Son ureotélicos los peces elasmobranquios, los anfibios, los reptiles quelonios y todos los mamíferos (con excepción del dálmata, el cual es uricotélico).[3] Este término fue acuñado en 1916 por el bioquímico italiano Antonio Clementi.[4] [5] [6

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54 Regulación del ciclo de urea
El ciclo de la urea funciona solo para eliminar el exceso de nitrógeno. En las dietas de alto contenido proteico los esqueletos de carbono de los aminoácidos son oxidados para energía o almacenados como grasa y glicógeno, pero el nitrógeno amino debe ser excretado.

55 Regulación del ciclo de urea
Cuando las proteínas dietéticas aumentan significativamente, las concentraciones de las enzimas se elevan. De regreso a una dieta balanceada, los niveles de las enzimas decrecen. Bajo condiciones de inanición, los niveles de las enzimas se elevan mientras las proteínas son degradas y los esqueletos de carbono de los aminoácidos son usados para proporcionar energía, incrementando así la cantidad de nitrógeno que debe ser excretado.

56 Regulación del ciclo de urea
La regulación a corto plazo: Carbamoil fosfato sintetasa (CPS-I, relativamente inactiva) Activadores alostéricos: • N-acetilglutamato. • arginina, la cual es un efector acetilglutamato sintasa. alostérico positivo de N-