QUIMICA BIOLOGICA Lic. y Prof. en Ciencias Biológicas 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.

Conocimientos previos: Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS 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.

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

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?

AMINOACIDOS# Valina Fenilalanina Leucina Asparagina Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS AMINOACIDOS# Junto a cada uno de estos aminoácidos indique si es esencial (E) o no-esencial (NE) en humanos. Valina Fenilalanina Leucina Asparagina Cisteína Triptofano Ac. Aspártico Ac. Glutámico Isoleucina Treonina Glutamina Arginina Lisina Histidina Alanin Glicina Metionina Prolina Serina Tirosina

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

Digestión de Proteínas exógenas Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Digestión de Proteínas exógenas Utilizando los conceptos mencionados en la figura, describa el proceso de digestion de proteínas en humanos. Extraído de Lehninger, 2008. Secretina CO3H- Colecistoquinina ………………………………… …………………………………. …………………………………..

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

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

Digestión intraluminal de proteínas por acción de proteasas pancreáticas Coloque el nombre de la enzima que corresponde según la reacción catalizada. NH3+ Arg COO- Arg COO- NH2 AA Básicos …………………. COO- NH3+ Arg Phe Leu ………… NH3+ COO- Oligopéptidos Phe NH3+ COO- ………………. …………………. NH3+ COO- ………………….. ………… Leu NH3+ COO- Leu COO- NH2 Phe AA Neutros

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

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? ………………………………………..

Catabolismo de aminoácidos Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Catabolismo de aminoácidos Proteínas intracelulares Proteínas dietarias Aminoácidos …………………… Biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y aminas biológicas ………………….. ………………… …………. ………….. ……………. Interconexión Aspartato-arginino succinato CO2 + H2O + ATP Oxalacetato (producto de excreción del nitrógeno) ………………. (gluconeogénesis)

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

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

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

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

DESAMINACION OXIDATIVA TRANSDESAMINACION TRANSAMINACION DESAMINACION OXIDATIVA Aminoácido a-cetoglutarato NADH + H+ NH4+ + GDH Transaminasa NAD+ a-cetoácido Glutamato

Desaminación oxidativa por aminoácido oxidasas peroxisomales Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Desaminación oxidativa por aminoácido oxidasas peroxisomales L-aminoácido oxidasa E-FMNH2 + O2 E-FMN + H2O2 L-aminoácido + H2O + E-FMN a-cetoácido + NH4+ + E-FMNH2 D-aminoácido + H2O + E-FAD E-FADH2 + O2 D-aminoácido oxidasa E-FAD + H2O2 a-cetoácido + NH4+ + E-FADH2 2 H2O2 2 H2O + O2 Catalasa

Treonina deshidratasa Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Desaminación no oxidativa Serina PLP Serina deshidratasa H2O C O - H 3 Piruvato + NH4+ Treonina C O - H 2 CH3 α-cetobutirato + NH4+ PLP Treonina deshidratasa H2O

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

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 Hígado Músculo ,,,,,,,,,,,,,,,,,, …………… Glutamina Glutamato ……….. ………………….. ……………. ………………… …………. ……………… ……. GPT Aminoácidos Piruvato Glucosa …………………… Alanina ……………………

Ciclo de la Urea Citosol METABOLISMO DE AMINOACIDOS Química Biológica - 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?. Mg2+ (+) …………………… Citosol

Formas de excreción del nitrógeno en las diferentes especies animales 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: …………………..

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

METABOLISMO DE AMINOACIDOS Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS …………. ……………… …………….. ……………. ………… Completar: Acetato ALDH FAD+ FADH2 Acetil-CoA Acetato tioquinasa CoA-SH + ATP ADP ………………….

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

METABOLISMO DE AMINOACIDOS Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS 4 etapas 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. Fenilalanina hidroxilasa H4B O2 Transaminación Descarboxilación Oxidación Hidrólisis Tioquinasa

SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Histidina …………………… (……) …………… Completar: ………….. Tirosina Triptofano …………… CO2 Glutamato ………

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

Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS ¿Qué pasa con el metabolismo del NH3 y de los aminoácidos en las plantas? ¿Cuál es su función?

Absorción del nitrógeno por las plantas …… …. NO3- …… AAs ………………..

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

METABOLISMO DE AMINOACIDOS Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Origen del NH4+?? PEP carboxilasa …………………. ………………. ………… (PLP) …………… ………….. ………… …………. Proteínas Clorofila Acs. Nucleicos …………… ……………. …………… Ferredoxina red. (cloroplastos) NADH o NADPH (protoplastos) Glutamina y Asparagina son las amidas vegetales, importantes para acumular nitrógeno, principalmente en órganos de almacenamiento.

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

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).