METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS UNSL-LIC. NUTRICIÓN QCA. BIOLÓGICA Tema 8 METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS - Digestión de proteínas y Absorción de aminoácidos. Metabolismo de aminoácidos- Degradación y eliminación de Nitrógeno: Reacciones de Transaminación, Desaminación oxidativa del Glutamato, Desaminación No oxidativa. - Ciclo de la Urea. - Catabolismo del esqueleto carbonado: Aminoácidos Glucogénicos y Cetogénicos. Funciones precursoras de los Aminoácidos. Importancia de las vitaminas en el funcionamiento de estas vías.

Origen del amoníaco (NH3) Reacciones de Desaminación: oxidativa del Glutamato y no oxidativas (en todos los tejidos) Bacterias intestinales (alimentos nitrogenados) y posterior absorción EL AMONIACO (NH3) y EL IÓN AMONIO (NH4+) SON TÓXICOS DEBEN SER ELIMINADOS (hígado, riñón)

(reacción irreversible, ¿Cómo se transporta el NH3 tóxico? Transporte de NH4+ en forma de Glutamina Glutamina sintetasa (reacción irreversible, en mitocondrias, Todos los tejidos) L-Glutamato Glutamina sintetasa Glutamina sintetasa Molécula con 2 restos aminados Forma segura de transporte de N Transporte hacia hígado y riñón L-Glutamina

Glutaminasa ¿Cómo se elimina el NH3? Glutaminasa (mitocondrias de hígado y riñón) Extraído de Lehninger, 2008. L-Glutamina L-Glutamato Glutaminasa Molécula pequeña Sin carga Atóxica Difusible Soluble Elimina NH3 y CO2

Desde tejidos periféricos al Hígado o Riñón Importancia de Glutamina Transporte de NH4+ Desde tejidos periféricos al Hígado o Riñón Importancia de Glutamina Feduchi, Blasco, Romero, Yañez. Bioquímica. 1° Edición (GuíaTP Qca. Biológica, 2017)

Desde Músculo al Hígado Ciclo de la Glucosa - Alanina Transporte de NH4+ Desde Músculo al Hígado Ciclo de la Glucosa - Alanina LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).

Toxicidad del amoníaco Generalizando…. Toxicidad del amoníaco Mecanismos que determinan la toxicidad del NH3 Afectan el metabolismo energético (cerebro es el más sensible) Acumulación de Glutamina: sangre, tejidos, líquido cefalorraquídeo En cerebro produce edema, aumento de presión intracraneal Inhibición de lanzadera Malato-Aspartato: aumento de síntesis de Glutamina reduce niveles de Glutamato, esto inhibe la lanzadera Mal-Asp. Aumenta Lactato, NADH y disminuye pH cerebral Activación de la Glicólisis: NH3 aumenta actividad de Fosfofructoquinasa, Aumenta Lactato y NADH Inhibición del Ciclo de Krebs: aumento de síntesis de Glutamato por Glutamato deshidrogenasa, drenaje de alfa ceto-glutarato del Ciclo de Krebs y disminución de la actividad del C de Krebs

Habíamos advertido: SE ESTUDIARÁ en METABOLISMO de AMINOÁCIDOS !! Lanzadera del Malato-Aspartato EN AEROBIOSIS Habíamos advertido: SE ESTUDIARÁ en METABOLISMO de AMINOÁCIDOS !! 3 ATP H producidos en el citosol H que pasaron a la mitocondria Reducción de Glutamato por síntesis patológica de Glutamina = Inhibición de la Lanzadera de Malato-Aspartato = Aumenta NH4+ tóxico

Toxicidad del amoníaco (Inhibición del Ciclo de Krebs) Glutamato α-cetoglutarato Glutamato deshidrogenasa α-cetoglutarato Ciclo de Krebs ATP Valores normales de NH3: 5-30 mM en sangre

ELIMINACION DEL AMONIACO AMONOTELICOS: Especies acuáticas como peces óseos. URICOTELICOS: Aves y reptiles UREOTELICOS: Animales terrestres y el hombre CICLO DE LA UREA NH3 Acido úrico Urea

MITOC. CITOSOL Ciclo de Krebs ¿Cómo se elimina el NH3? Desaminación oxidativa o Glutaminasa MITOC. CITOSOL (HÍGADO) Ciclo de Krebs transaminación Aminoácidos OXALACETATO

¿De dónde provienen los restos de NH4+ que se incorporan a la Urea? 1° Grupo amino entrante: -Desde Glutamato por Glutamato deshidrogenasa mitocondrial -Desde Glutamina por Glutaminasa CICLO DE LA UREA 2° Grupo amino entrante: Desde Aspartato por Transaminación

GASTO ENERGETICO DEL CICLO DE LA UREA Formación de Carbamilfosfato: 2 ATP Ingreso de Aspartato: 1 ATP AMP + PPi 2 Pi EN TOTAL: 3 ATP ó 4 uniones ricas en energía

PROPIEDADES DE LA UREA Molécula pequeña, sin carga. Difusible Soluble Atóxica El 50% de su peso es nitrógeno. Permite la eliminación de 2 productos de desecho: CO2 y NH3 Valores Normales: 25-30 gr de urea diarios

Ciclo de Krebs y Ciclo de la Urea Interconexión entre Ciclo de Krebs y Ciclo de la Urea Fumarasa (citosólica) GOT Oxalacetato MDH Fumarasa (mitocondrial) MDH: malato deshidrogenasa GOT: glutámico-oxalacético transaminasa

Catabolismo de aminoácidos Proteínas intracelulares Proteínas dietarias Aminoácidos Esqueleto carbonado NH4+ Biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y aminas biológicas Carbamil fosfato α-cetoacidos CICLO DE LA UREA CICLO DE KREBS Interconexión Aspartato-arginino succinato CO2 + H2O + ATP Oxalacetato UREA (producto de excreción del nitrógeno) Glucosa (gluconeogénesis) Catabolismo del nitrógeno de aminoácidos (GuíaTP Qca. Biológica, 2016)

METABOLISMO DE PROTEÍNAS Y AMINOÁCIDOS LIC. NUTRICIÓN QCA. BIOLÓGICA Tema 8 METABOLISMO DE PROTEÍNAS Y AMINOÁCIDOS - Digestión de proteínas y Absorción de aminoácidos. - Metabolismo de aminoácidos- Degradación y eliminación de Nitrógeno: Reacciones de Transaminación, Desaminación oxidativa del Glutamato, Desaminación No oxidativa. - Ciclo de la Urea. - Catabolismo del esqueleto carbonado: Aminoácidos Glucogénicos y Cetogénicos. - Funciones precursoras de los Aminoácidos.

Catabolismo de aminoácidos Proteínas intracelulares Proteínas dietarias Aminoácidos Esqueleto carbonado NH4+ Biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y aminas biológicas Carbamil fosfato α-cetoacidos CICLO DE LA UREA CICLO DE KREBS Interconexión Aspartato-arginino succinato CO2 + H2O + ATP Oxalacetato UREA (producto de excreción del nitrógeno) Glucosa (gluconeogénesis) Catabolismo del nitrógeno de aminoácidos

DEGRADACIÓN DE AMINOÁCIDOS ¿Mediante qué procesos ocurre? Proteína intracelular Proteína de la dieta AMINOÁCIDOS Degradación del ESQUELETO CARBONADO Pérdida del GRUPO AMINO α - cetoácidos Transaminación Desaminación CICLO de KREBS Gluconeogénesis Cetogénesis Ciclo de la urea Glucosa Cuerpos cetónicos CO2 + H2O + ATP UREA Producto de excreción del Nitrógeno ¿Qué proporción de la necesidad energética cubre? 10% del total (90% restante lo proveen Hidratos de C y Lípidos)

¿En qué condiciones metabólicas? DEGRADACIÓN DE AMINOÁCIDOS Genera energía metabólica ¿En qué condiciones metabólicas? Recambio proteico: síntesis y degradación normales Dieta rica en proteínas: el excedente de la síntesis de proteínas Inanición, Diabetes: no hay glúcidos disponibles

RUTAS DE DEGRADACION DE LOS CARBONOS PROVENIENTES DE AMINOÁCIDOS Se producen 6 productos diferentes que convergen en el Ciclo de Krebs: ACETIL-CoA PIRUVATO a-CETOGLUTARATO SUCCINIL-CoA FUMARATO OXALACETATO CICLO DE KREBS TODOS LOS CARBONOS DE LOS AMINOÁCIDOS PUEDEN DEGRADARSE A CO2 + H2O + ATP en el CICLO DE KREBS y Cadena Respiratoria

AMINOACIDOS CETOGÉNICOS Y GLUCOGÉNICOS De acuerdo a las necesidades metabólicas, si los Aminoácidos no son oxidados en el Ciclo de Krebs para obtener CO2, H2O y ATP ¿En qué se pueden convertir los esqueletos carbonados de los Aminoácidos? AMINOÁCIDOS GLUCOGÉNICOS: Sus esqueletos carbonados pueden generar Piruvato o intermediarios del Ciclo de Krebs que se transforman en Oxalacetato, y ser utilizados para la síntesis de glucosa por gluconeogénesis (Ej: Aspártico, Alanina) AMINOÁCIDOS CETOGÉNICOS: Sus esqueletos carbonados pueden ser convertidos Acetil-CoA o Aceto-acetato y formar cuerpos cetónicos por cetogénesis (Ej: Leucina y Lisina) AMINOÁCIDOS GLUCOGÉNICOS Y CETOGÉNICOS: (Fenilalanina, Tirosina, Triptofano)

DESTINO DE LOS ESQUELETOS CARBONADOS AMINOÁCIDOS GLUCOGÉNICOS CUERPOS CETÓNICOS GLUCOSA DESTINO DE LOS ESQUELETOS CARBONADOS DE LOS AMINOÁCIDOS AMINOÁCIDOS GLUCOGÉNICOS Feduchi, Blasco, Romero, Yañez. Bioquímica. 1° Edición, 2010

DESTINO DE LOS ESQUELETOS CARBONADOS AMINOÁCIDOS CETOGÉNICOS CUERPOS CETÓNICOS GLUCOSA DESTINO DE LOS ESQUELETOS CARBONADOS DE LOS AMINOÁCIDOS AMINOÁCIDOS CETOGÉNICOS Feduchi, Blasco, Romero, Yañez. Bioquímica. 1° Edición, 2010

Destino del esqueleto carbonado de los Aminoácidos GLUCOGÉNICOS Y CETOGÉNICOS

Metabolismo de la Fenilalanina y Tirosina Los dos aminoácidos se degradan por la misma vía y dan lugar a fumarato y acetoacetato A partir de Fenilalanina se forma Tirosina por ello se la considera aminoácido esencial Fenilalanina también puede transaminar para dar los cetoácidos fenilpirúvico y fenil-láctico (vía poco activa)

Reacción de la Fenilalanina Hidroxilasa TIROSINA H4-biopterina H2-biopterina Dihidropterina reductasa NADP+ NADPH + H+ Oxigenasa de función mixta: -OH y H2O

Fenilcetonuria Si el trastorno se detecta a tiempo puede evitarse el daño cerebral administrando una dieta con bajo contenido de fenilalanina y abundante contenido en tirosina. Es común encontrar alimentos que alertan sobre el no consumo para fenilcetonúricos, por ejemplo, los que contienen como edulcorante el ASPARTAMO, un dipéptido de fenilalanina y aspartato que cuando se hidroliza en el tracto digestivo libera fenilalanina.

Metabolismo de los Aminoácidos Fenilalanina y Tirosina Enfermedades del Metabolismo de los Aminoácidos Fenilalanina y Tirosina -Fenilcetonuria (PKU) -Albinismo -Alcaptonuria

FUNCIÓN ANABÓLICA DE LOS AMINOÁCIDOS

FUNCIÓN PRECURSORA DE LOS AMINOÁCIDOS Histamina, Tiramina, Triptamina. Acido g-aminobutirico (GABA) Catecolaminas (Dopamina, Noradrenalina y Adrenalina) Hormonas Tiroideas Melatonina Serotonina Creatina

AMINOACIDOS COMO PRECURSORES EN LA BIOSINTESIS DE AMINAS BIOLOGICAS Muchas de las aminas biológicas formadas por descarboxilación de algunos aminoácidos son sustancias de importancia funcional Para este proceso de síntesis el organismo utiliza piridoxal fosfato (PPL) como coenzima

SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Histidina Descarboxilasa (PPL) Histamina Tiramina Tirosina Triptofano Triptamina CO2 Glutamato GABA

Histamina posee acción vasodilatadora disminuye la presión sanguínea colabora en la constricción de los bronquiolos estimula la producción de HCl y estimula la pepsina en estómago se libera bruscamente en respuesta al ingreso de sustancias alergenas en los tejidos Tiramina y triptamina son sustancias vasoconstrictoras Acido γ-aminobutírico (GABA) es un compuesto funcionalmente muy importante es un intermediario químico regulador de la actividad neuronal es inhibidor de la transmisión del impulso nervioso

SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Precursor: L-Tirosina Síntesis de Adrenalina

SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Resumen de la vía de síntesis de Adrenalina

Dopamina, Noradrenalina y Adrenalina Las catecolaminas Dopamina, Noradrenalina y Adrenalina se producen en el sistema nervioso y en la medula adrenal son vasoconstrictores en algunos tejidos y vasodilatadores en otros aumentan la frecuencia cardíaca son relajantes del músculo bronquial estimulan la glucógenolisis en músculo estimulan la lipólisis en tejido adiposo

AMINOÁCIDOS PRECURSORES DE COPUESTOS NITROGENADOS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Tirosina Melanina

Metabolismo de los Aminoácidos Fenilalanina y Tirosina Enfermedades del Metabolismo de los Aminoácidos Fenilalanina y Tirosina -Fenilcetonuria (PKU) -Albinismo -Alcaptonuria

AMINOÁCIDOS PRECURSORES DE COMPUESTOS NITROGENADOS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Tirosina Hormonas Tiroideas: Triiodo-tironina (T3) Tiroxina (T4)

FUNCIONES PRECURSORAS DE LOS AMINOACIDOS GLICINA: Purinas, Hemo, Glutatión SERINA: Derivados de folato, esfingosina. METIONINA: SAM (S-adenosilmetionina) GLUTAMINA y GLUTAMATO: GABA FENILALANINA y TIROSINA: Catecolaminas TIROSINA: Tiramina, Melanina, Hormonas tiroideas. TRIPTOFANO: Serotonina, Triptamina, Melatonina, Acido nicotínico.. ARGININA: Oxido Nítrico SERINA Y METIONINA: Acetilcolina HISTIDINA: Histamina. ARGININA, GLICINA Y METIONINA: Creatina

AMINOÁCIDOS PRECURSORES DE COMPUESTOS AMINADOS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Glutamato Cisteína Glicina Glutatión Glutatión (GSH) Amortiguador de óxido-reducción Colabora en mantener reducidos los –SH de las proteínas Elimina peróxidos tóxicos en condiciones aeróbicas Biosíntesis de Glutatión (animales, plantas, bacterias)

AMINOÁCIDOS PRECURSORES DE COMPUESTOS AMINADOS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Aminoácidos precursores del núcleo de purina (Nucleótidos de Purina)

Metabolismo de Aminoácidos Integración entre órganos Integrando…… Metabolismo de Aminoácidos Integración entre órganos Estado absortivo

Metabolismo de Aminoácidos Integración entre órganos Integrando…… Metabolismo de Aminoácidos Integración entre órganos Estado postabsortivo (4 – 8 h después de una comida)

Desde Músculo al Hígado Ciclo de la Glucosa - Alanina Recordemos…. Transporte de NH4+ Desde Músculo al Hígado Ciclo de la Glucosa - Alanina LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).

Bibliografia 1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 9a edic., Bs. As. (2011). 2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008). 3- Docentes de Química Biológica, “QUIMICA BIOLOGICA Orientada a Ciencias de los Alimentos”, Nueva Editorial Universitaria de la Universidad Nacional de San Luis. 4- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010).