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METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS, image, image, image, image, image,…
METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS
eliminación del nitrógeno
los hidratos de carbono, los aminoácidos no se almacenan en el organismo
los aminoácidos deben obtenerse de la dieta, sintetizarse de novo o producirse a partir de la degradación normal de proteínas.
Cualquier aminoácido cuya concentración exceda de las necesidades biosintéticas de la célula se degrada rápidamente
La primera fase del catabolismo consiste en la eliminación de los grupos α-amino
por transaminación y desaminación oxidativa consecutiva) para producir amoníaco y el α-cetoácido correspondiente
Una parte del amoníaco libre se excreta con la orina, pero la mayor parte se usa en la síntesis de urea
En la segunda fase del catabolismo de aminoácidos, los esqueletos de carbono de los α-cetoácidos se convierten en productos intermedios
Estos compuestos pueden metabolizarse a CO2 y agua, glucosa, ácidos grasos o cuerpos cetónicos por medio de las vías metabólicas centrales
En personas sanas bien alimentadas, la entrada de aminoácidos está equilibrada, de forma global, con la salida
la cantidad de aminoácidos contenidos en el conjunto es constante. Se dice que el conjunto de aminoácidos se encuentra en estado estacionario, y que el individuo está en equilibrio nitrogenado.
DIGESTIÓN DE LAS PROTEÍNAS DE LA DIETA
La mayor parte del nitrógeno proveniente de los alimentos se consume en forma de proteínas
deben ser hidrolizadas a dipéptidos, tripéptidos y aminoácidos individuales, los cuales pueden ser absorbidos.
Las enzimas proteolíticas responsables de la degradación de proteínas se producen en tres órganos diferentes: el estómago, el páncreas y el intestino delgado
Digestión por la secreción gástrica
La digestión de proteínas comienza en el estómago, que segrega el jugo gástrico, una disolución única que contiene ácido clorhídrico y la proenzima pepsinógeno
Ácido clorhídrico
el ácido del estómago está demasiado diluido (pH = 2-3) como para hidrolizar proteínas.
La función del ácido, secretado por las células parietales del estómago, es más bien la de destruir algunas bacterias y desnaturalizar las proteínas
Pepsina
es segregada por las células principales del estómago en forma de pepsinógeno
El pepsinógeno es activado a pepsina, ya sea por acción del ácido clorhídrico o autocatalíticamente
La pepsina libera péptidos y unos pocos aminoácidos libres de las proteínas de la dieta.
Digestión por las enzimas pancreáticas
los grandes polipéptidos producidos en el estómago por la acción de la pepsina siguen siendo degradados a oligopéptidos y aminoácidos mediante un grupo de proteasas pancreáticas
Especificidad
cada una de estas enzimas presenta una especificidad diferente por los grupos R de los aminoácidos adyacentes al enlace peptídico que se va a hidrolizar
Liberación de los cimógenos
la liberación y activación de los cimógenos pancreáticos están mediadas por la secreción de colecistocinina y secretina, dos hormonas polipeptídicas del tubo digestivo
Activación de los cimógenos
la enteropeptidasa , una enzima sintetizada y presente en la superficie luminal de las células de la mucosa intestinal de la membrana del borde en cepillo, convierte el cimógeno pancreático tripsinógeno en tripsina eliminando un hexapéptido del N terminal del tripsinógeno.
Anomalías en la digestión de proteínas
en las personas con una secreción pancreática deficitaria
la digestión y la absorción de grasa y proteínas es incompleta
Esto provoca la aparición anómala de lípidos en las heces, un trastorno denominado esteatorrea; así como de proteínas no digeridas
TRANSPORTE DE AMINOÁCIDOS AL INTERIOR DE LAS CÉLULAS
La concentración de aminoácidos libres en los líquidos extracelulares es
significativamente menor que la presente dentro de las células del organismo.
Este gradiente de concentración se mantiene porque se necesitan sistemas de transporte activo, impulsados por la hidrólisis del ATP,
Dado que el intestino delgado y el túbulo proximal del riñón presentan sistemas de transporte comunes para la entrada de aminoácidos, un defecto en cualquiera de estos sistemas provoca una incapacidad para absorber aminoácidos concretos en el intestino y en los túbulos renales
La cistinuria se produce con una frecuencia de 1 de cada 7 000 individuos, lo que la convierte en una de las enfermedades hereditarias más comunes y en el error genético más común asociado al transporte de aminoácidos.
La enfermedad misma se manifiesta clínicamente por la precipitación de cistina, que forma piedras en el riñón
CICLO DE LA UREA
La urea es la principal forma de eliminación de los grupos amino procedentes de los aminoácidos y constituye aproximadamente el 90 % de los componentes nitrogenados de la orina.
Uno de los nitrógenos de la molécula de urea proviene del amoníaco libre y el otro, del aspartato.
El carbono y el oxígeno de la urea proceden del CO2 (como HCO3 –). La urea se produce en el hígado y después es transportada por la sangre hasta los riñones para su excreción en la orina.
Reacciones del ciclo
Las dos primeras reacciones que conducen a la síntesis de urea transcurren en la matriz mitocondrial, mientras que las demás enzimas del ciclo están localizadas en el citosol
Formación del carbamoil-fosfato
la formación de carbamoil-fosfato mediante la carbamoil-fosfato sintetasa I (CPS I) es impulsada por la disociación de 2 moléculas de ATP.
El amoníaco incorporado en el carbamoil-fosfato esproporcionado principalmente por la desaminación oxidativa del glutamato mediante la acción de la glutamato
Formación de citrulina
la porción carbamoilo del carbamoil-fosfato es transferida a la ornitina por la ornitina transcarbamoilasa (OTC) a medida que el fosfato de alta energía se libera como fosfato inorgánico
El producto de la reacción, citrulina, se transporta al citosol
No se incorporan en las proteínas celulares, porque no existen codones para estos aminoácidos La ornitina se regenera con cada vuelta del ciclo de la urea
METABOLISMO DEL AMONÍACO
El amoníaco se produce en todos los tejidos durante el metabolismo de diversos compuestos y se elimina principalmente mediante la formación de urea en el hígado.
Fuentes de amoníaco
Los aminoácidos constituyen la fuente cuantitativamente más importante de amoníaco, porque la mayoría de las dietas occidentales son ricas en proteínas y proporcionan un exceso de aminoácidos, que viajan al hígado y experimentan transdesaminación
A partir de la glutamina
una fuente importante de glutamina plasmática procede del catabolismo de los aminoácidos de cadena ramificada del músculo esquelético.
Esta glutamina es absorbida por células del intestino, el hígado y el riñón. El hígado y los riñones generan amoníaco a partir de glutamina por medio de las acciones de la glutaminasa y la glutamato deshidrogenasa
La glutaminasa intestinal también genera amoníaco. Las células de la mucosa intestinal obtienen glutamina bien de la sangre o de la digestión de la proteína de la dieta.
Por acción bacteriana en el intestino
el amoníaco se forma a partir de la urea por acción de la ureasa bacteriana en la luz intestinal
Este amoníaco se absorbe desde el intestino a través de la vena porta y casi todo es eliminado por el hígado por medio de la conversión a urea.
A partir de aminas
las aminas procedentes de la dieta y las monoaminas que actúan como hormonas o neurotransmisores generan amoníaco por acción de la monoaminooxidasa
A partir de purinas y pirimidinas
en el catabolismo de las purinas y las pirimidinas, los grupos amino unidos a los átomos del anillo se liberan en forma de amoníaco
Transporte de amoníaco en la circulación
Aunque se produce constantemente amoníaco en los tejidos, su presencia en la sangre es muy reducida.
Esto se debe tanto a la rápida eliminación del amoníaco sanguíneo por el hígado como al hecho de que muchos tejidos, especialmente el músculo, liberan el nitrógeno procedente de los aminoácidos en forma de glutamina o alanina, en lugar de como amoníaco libre
Urea
desde el punto de vista cuantitativo, la formación de urea en el hígado es la vía más importante para la eliminación de amoníaco.
La urea viaja por la sangre desde el hígado hasta los riñones, donde pasa al filtrado glomerular.
Glutamina
esta amida del glutamato aporta una forma no tóxica de almacenamiento y transporte del amoníaco
La formación de glutamina a partir de glutamato y amoníaco mediante la glutamina sintetasa que requiere ATP se produce principalmente en el músculo esquelético y el hígado, pero también es importante en el SNC
Hiperamoniemia
provocan los síntomas de una intoxicación por amoníaco, que incluyen temblores,
balbuceo, somnolencia, vómitos, edema cerebral y visión borrosa
Hiperamoniemia hereditaria
se han descrito deficiencias genéticas de cada una de las cinco enzimas del ciclo de la urea.
Hiperamoniemia adquirida
se han descrito deficiencias genéticas de cada una de las cinco enzimas del ciclo de la urea
la incapacidad para sintetizar urea induce una hiperamoniemia durante las primeras semanas de vida.
BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS NO ESENCIALES
Los aminoácidos no esenciales se sintetizan a partir de productos intermedios del metabolismo o, como en el caso de la tirosina y la cisteína, a partir de los aminoácidos esenciales fenilalanina y metionina
Síntesis a partir de α-cetoácidos
La alanina, el aspartato y el glutamato se sintetizan por transferencia de un grupo amino a los α-cetoácidos piruvato, oxalacetato y α-cetoglutarato
El glutamato es inusual en el sentido de que también puede sintetizarse por desaminación oxidativa inversa
catalizada por la glutamato deshidrogenasa, cuando los niveles de amoníaco son elevados
Síntesis por amidación
Glutamina
este aminoácido, que contiene un enlace amida con amoníaco en el carboxilo γ, se forma a partir de glutamato por acción de la glutamina sintetasa
La reacción es impulsada por la hidrólisis de ATP.
Asparagina
este aminoácido, que contiene un enlace amida con amoníaco en el carboxilo β, se forma a partir de aspartato por acción de la asparagina sintetasa
la reacción requiere ATP y, presenta un equilibrio muy desplazado en dirección de la síntesis de amida.
Prolina
El glutamato es convertido a través del glutamato semialdehído a prolina por
reacciones de ciclación y reducción
Glicina
este aminoácido se sintetiza a partir de serina por eliminación de un grupo hidroximetilo
reacción que también cataliza la serina hidroximetiltransferasa
Cisteína
este aminoácido se sintetiza en dos reacciones consecutivas en las que se combina Hcy con serina formando cistationina
se hidroliza a α- cetobutirato y cisteína
Serina
ANOMALÍAS EN EL METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS
Las anomalías congénitas del metabolismo están causadas normalmente por genes mutantes que, en general, producen proteínas anómalas, con frecuencia enzimas.
Las anomalías hereditarias pueden expresarse en una pérdida total de la actividad
Hiperfenilalaninemia y fenilcetonuria
causada por una carencia de la fenilalanina hidroxilasa
es el error congénito del metabolismo de los aminoácidos más común en la clínica Bioquímicamente se caracteriza por una acumulación de fenilalanina, que causa hiperfenilalaninemia, y una carencia de tirosina.
Se trata con restricción dietética de fenilalanina. Una hiperfenilalaninemia también puede deberse a la existencia de carencias de cualquiera de las enzimas necesarias para sintetizar BH4
Estas deficiencias aumentan de forma indirecta las concentraciones de fenilalanina, puesto que la PAH requiere BH4 como coenzima
