QUIMICA BIOLOGICA IA, LCyTA, LBM Bolilla 7 (IA y LCyTA). Macronutrientes: Proteínas. Proteínas de los alimentos. Importancia. Digestión de proteínas. Acción de proteasas y peptidasas. Metabolismo de aminoácidos. Absorción de aminoácidos. Vías generales del metabolismo de aminoácidos. Degradación de aminoácidos: transaminación. Desaminación oxidativa. Destino metabólico del amonio formado. Ciclo de la urea. Destino de las cadenas carbonadas. Aminoácidos glucogénicos y cetogénicos. Biosíntesis de aminoácidos. Los aminoácidos como precursores de otras biomoléculas. Modificación de los alimentos: Pardeamiento enzimático. BOLILLA 8 (LBM): PROTEINAS Y AMINOACIDOS. Digestión de proteínas. Absorción de aminoácidos. METABOLISMO DE AMINOACIDOS: Catabolismo del nitrógeno de aminoácidos. Transaminación. Desaminación oxidativa del glutamato. Desaminación no oxidativa. Vías metabólicas del amoníaco. Formación de glutamina. Glutaminasa. Formas de excreción del nitrógeno (amoniotélicos, ureotélicos y uricotélicos). Formación de urea: Ciclo de la ornitina. Costo energético. Interconexión con el ciclo de Krebs. Ciclo de la glucosa-alanina. Catabolismo del esqueleto carbonado de los aminoácidos. Aminoácidos cetogénicos y glucogénicos. Vías metabólicas a piruvato. Vías del alfa-cetoglutarato, del oxalacetato, de fumarato y acetoacetil CoA. Biosíntesis de aminoácidos no esenciales. Funciones precursoras de los aminoácidos. Biosíntesis de aminas biógenas: Adrenalina, Noradrenalina, dopamina, histamina, triptamina, tiramina, ác. gamma aminobutírico, serotonina. Síntesis de: Glutatión, creatina, creatinina y óxido nítrico

Fuentes exógenas Fuentes endógenas Proteínas de la dieta ANIMALES Proteínas de membranas, (vegetales o animales) enzimas, hormonas, etc. Digestión y absorción Degradación Biosíntesis endógena AMINOACIDOS Transaminación y/ó Desaminación Degradación Biosíntesis α - cetoácido amoníaco - Proteínas - Aminoácidos No esenciales Constituyentes nitrogenados no proteicos: purinas, pirimidinas, porfirinas, ácidos biliares. NH3

BIOSINTESIS DE AMINOACIDOS Los mamíferos sintetizan los aminoácidos no esenciales, mientras que bacterias y vegetales sintetizan todos los AAs. El esqueleto carbonado de la mayoría de los aminoácidos proceden de: 3-fosfoglicerato, piruvato, a-cetoglutarato u oxalacetato. Varios aminoácidos se obtienen por reacciones de transaminación. En varias reacciones de síntesis, se utilizan como dadores de equivalentes de reducción NADPH ó NADH y como dadores de carbono derivados del folato ó S-adenosil metionina (SAM). Se gasta energía metabólica del ATP

Síntesis de aminoácidos Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Síntesis de aminoácidos Los grupos –NH2 provienen de glutamato o glutamina. Via de las pentosas P Via Glicolítica Via de las pentosas P (en plantas y bacterias se sintetizan todos, inclusive los esenciales).

BIOSINTESIS DE SERINA, GLICINA Y ALANINA Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS BIOSINTESIS DE SERINA, GLICINA Y ALANINA (GPT) 3-P-GLICERATO

BIOSINTESIS DE GLUTAMATO, GLUTAMINA, PROLINA, ASPARTATO Y ASPARRAGINA Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS BIOSINTESIS DE GLUTAMATO, GLUTAMINA, PROLINA, ASPARTATO Y ASPARRAGINA Glut. quinasa + deshidrogenasa Reacciones no enzimáticas GOT Prolina carboxilato reductasa

Gluconeogénesis

AMINOACIDOS COMO PRECURSORES EN LA BIOSINTESIS DE AMINAS BIOLOGICAS Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS 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 piridoxalfosfato (PLP) como coenzima.

Descarboxilación de aminoácidos Microorganismos del intestino y ciertas bacterias presentes en productos de fermentación, poseen enzimas que catalizan la descarboxilación de aminoácidos. Estas reacciones dan lugar a la formación de POLIAMINAS con gran actividad fisiológica denominadas en general “AMINAS BIÓGENAS”. Este tipo de proceso forma parte de la putrefacción de proteínas por acción de enzimas bacterianas. Por ejemplo a partir de lisina se obtiene cadaverina y a partir de ornitina se obtiene putrescina. Estos compuestos sirven de marcadores para medir la calidad de la carne y de su estado de conservación. En tejidos animales también existen enzimas que catalizan este tipo de reacciones y las aminas biógenas formadas por este mecanismo son sustancias de importancia funcional. Por ej.: histamina, serotonina, triptamina y dopamina.

AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Histamina, Tiramina, Triptamina. Acido g-aminobutirico (GABA) Catecolaminas (Dopamina, Noradrenalina y Adrenalina) Hormonas Tiroideas Melatonina Serotonina Creatina

SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Histidina Descarboxilasa (PLP) Histamina Tiramina Tirosina Triptofano Triptamina CO2 Glutamato GABA

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

Tiramina y triptamina son sustancias vasoconstrictoras. Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS La 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 alergénicas en los tejidos. Tiramina y triptamina son sustancias vasoconstrictoras. El Acido γ-aminobutírico (GABA) es un compuesto funcionalmente muy importante, ya que es un intermediario químico regulador de la actividad neuronal, actuando como inhibidor o depresor de la transmisión del impulso nervioso. 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 y la lipólisis en tejido adiposo.

REACCION DE BIOSINTESIS DE OXIDO NITRICO Oxido Nítrico Sintasa NO: Molécula señalizadora 5 segundos de vida media NO: (+) Guanilciclasa GMPc: Vasodilatación NO Radical Libre factor de relajación vascular y en macrófagos destruye microorganismos.

REACCION DE SINTESIS DE CREATINA-P Arginina Glicina Ornitina Creatina Creatina quinasa Guanidinoacetato S-Adenosil metionina (SAM) S-Adenosil homocisteína Creatina fosfato Producida en el hígado y almacenada en la fibra muscular. Es la combinación de 3 aminoácidos: glicina, arginina y metionina. Esta combinación es una reserva energética de ATP en músculo.

La creatinafosfato es un compuesto inestable  se cicla espontánea e irreversiblemente para formar creatinina y fosfato libre Síntesis de ATP (ATP sintetasa) Creatinina se elimina por orina  la cantidad excretada en 24h es relativamente constante en cada individuo y está relacionada con la masa muscular. Valor de referencia de funcionamiento renal.

SINTESIS DE GLUTATIÓN En su forma reducida, GSH, es el antioxidante no enzimático más importante. En los glóbulos rojos mantiene el Fe2+ del HEM de la hemoglobina. Es sustrato de la enzima glutatión peroxidasa (GPx) en la reducción de lipoperóxidos en todas las células y tejidos del organismo.

FACTORES Y MECANISMOS INVOLUCRADOS EN EL DETERIORO DE LOS ALIMENTOS Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS FACTORES Y MECANISMOS INVOLUCRADOS EN EL DETERIORO DE LOS ALIMENTOS Pardeamiento enzimático y no enzimático Actividad de enzimas naturales Oxidación de lípidos Reacciones de hidrólisis Contaminación microbiana Temperatura, luz, O2, pH, humedad, etc. Insectos, parásitos y roedores En general operan en forma simultánea o sucesiva

Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS PARDEAMIENTO La formación de pigmentos oscuros durante el procesado y el almacenamiento de los alimentos, es un fenómeno muy común. El tema es de interés primordial, ya que no solo involucra el color y el aspecto del alimento, sino también su sabor y su valor nutritivo.

pigmentos pardos y negros Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Reacción de las polifenol oxidasas. Enzimático pigmentos pardos Quinonas PARDEAMIENTO Reacción de Maillard, (entre azucares y aminoácidos). Reacciones que involucran el ácido ascórbico. Caramelización de azúcares. No Enzimático (o Químico) pigmentos pardos y negros Melanoidinas

Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

REACCION DE MAILLARD METABOLISMO DE AMINOACIDOS Química Biológica (Reportada en 1912 por Louis-Camille Maillard) Etapas de la Reacción de Maillard I Etapa inicial: Productos sin color. Reacción A: Condensación azúcar-amina. Reacción B: Reordenamiento de Amadori. Reacción C: Reacciones por radicales libres. II Etapa intermedia: Productos sin color o amarillos Reacción D: Deshidratación de azúcares. Reacción E: Fragmentación de azúcares. Reacción F: Degradación de aminoácidos (Degradación de Strecker). III Etapa final: Productos muy coloreados. Reacción G: Condensación aldólica. Reacción H: Condensación aldehído-amina y formación de compuestos heterocíclicos nitrogenados.

Reacción de Maillard METABOLISMO DE AMINOACIDOS Química Biológica Azúcar reductor (aldosa o cetosa) Grupo amino libre (AA o proteína) Reordenamiento de Amadori Productos de Amadori Reductona (dicarbonilos) Dihidroreductona Deshidratación (pH ácido) Condensación (A) (B) (C, E) Escisión por radicales libres (D) (F) Degradación de Strecker Enolización (pH neutro o alcalino) Aminoácido Amino- ácido Melanoidinas Polimerización (Condensación aldólica y aldehído-amina) (G, H) Isomaltol y Furanona (sabor ligeramente amargo similar al azúcar caramelizado)

Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS A modo de ejemplo:

Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

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Bibliografía METABOLISMO DE AMINOACIDOS Química Biológica 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).