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25-11-2015
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METABOLISMO DE PROTEÍNAS
Ciclo del Nitrógeno.
Síntesis de compuestos nitrogenados.
Digestión de proteínas y transporte de aminoácidos.
Catabolismo de aminoácidos: proceso de desaminación y ciclo de la urea.
Utilización del esqueleto carbonado de los aminoácidos. Aminoácidos cetogénicos y
glucogénicos.
Las proteínas son largas cadenas polipeptídicas de unidades de aminoácidos unidos
por enlaces covalentes denominados enlaces peptídicos.
PROTEÍNAS
ESTRUCTURA DE AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS √
PROPIEDADES DE AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS √
FUNCIÓN DE AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS √
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DIGESTIÓN, ABSORCIÓN, TRANSPORTE Y DESTINO DE
LOS PROTEÍNAS DE LA DIETA
Membrana Celular
Glucosa Proteínas Aminoácidos Aminoácidos
Proteínas
Alimentos
Digestión
y
Absorción
Esquema general
del anabolismo de
lípidos
Amino Desaminación y Transaminación
Urea
Esqueleto
carbonado
Glucosa Cuerpos
cetónicos
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Alimentos que contienen
proteínas
Una gran cantidad de alimentos
contienen diferentes tipos de
proteínas; entre ellos: carnes,
huevos, legumbres, etc.
Aparato digestivo
Las proteínas de la dieta son digeridas por
diferentes enzimas hidrolíticas, entre estas;
pepsinas, tripsinas, quimiotripsinas,
carboxipeptidasas, elastasas para liberar sus
aminoácidos.
Los aminoácidos obtenidos de la digestión son
luego absorbidos en la mucosa intestinal y
transportados por medio de la vena porta
hepática hacia el hígado.
Digestión y absorción de las
proteínas de la dieta.
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Digestión de las proteínas de la dieta por enzimas proteolíticas
Estomago
Intestino delgado
Las células principales del estómago
secretan pepsina como pepsinógeno
(zimógeno) y funciona a pH 1-2 (digiere
principalmente el colágeno), mientras que
las células parietales secretan HCl para
desnaturalizar proteínas y facilitar su
degradación (tambien se usa como
antiséptico), ambas secreciones estimuladas
por la hormona gastrina.
Los zimógenos provenientes del jugo
pancreático se transforman en proteasas
activas (enzimas proteolíticas) en el
intestino delgado: tripsina, quimiotripsina,
carboxipolipeptidasa y la elastasa (digiere
la elastina).
Peptidasas: Dos importantes tipos de
peptidasas son la aminopolipeptidasa y las
dipeptidasas.
+ HCl
Absorción en la mucosa intestinal de los aminoácidos obtenidos de la
digestión de las proteínas de la dieta
Peptidasas
Enzimas
proteolíticas
Proteínas
Amino-
ácidos
Oligo-
péptidos
Amino-
ácidos
Dipéptidos
Tripéptidos
Peptidasas
LUMEN CÉLULA INTESTINAL SANGRE
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Transporte y destino de los aminoácidos obtenidos de la digestión y
absorción de las proteínas de la dieta
Esquema general del metabolismo de proteínas
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Proteína de la dieta
Proteína tisular Aminoácidos Derivados nitrogenados
no proteicos
Carbohidratos (glucosa)
Nitrógeno amínico en el glutamato
Acetil-CoA
Cuerpos cetónicos
NH3
Urea
Ciclo del ácido cítrico
TRANSAMINACIÓN
DESAMINACIÓN
DIGESTIÓN, ABSORCIÓN Y TRANSPORTE
Catabolismo de los aminoácidos
El grupo amino de los aminoácidos es extraído por desaminación y durante el ciclo de la urea
es transformado en urea para su eliminación en la orina.
Por otra parte, el esqueleto carbonado resultante a partir de la eliminación del grupo amino
(denominados α-cetoácido) puede ser utilizado para: (1) generación de energía al ingresar al ciclo
de Krebs, (2) síntesis de glucosa (aminoácidos glucogénicos) o (3) síntesis de cuerpos cetónicos
(aminoácidos cetogénicos).
En el anabolismo de aminoácidos, éstos son utilizados principalmente para la síntesis de
diferentes proteínas para la regeneración del organismo.
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Los aminoácidos en los animales sufren degradación oxidativa (catabolismo) en tres
situaciones metabólicas diferentes:
(1) Cuando una dieta es rica en proteínas y los aminoácidos ingeridos exceden las
necesidades corporales para la síntesis de proteínas, el excedente se cataboliza debido a
que los aminoácidos no se pueden almacenar.
(2) Durante la síntesis y degradación normal de proteínas celulares, algunos aminoácidos
liberados durante la degradación de las proteínas se degradan oxidativamente si no se
necesitan para la síntesis de nuevas proteínas.
(3) Durante la inanición ó en la diabetes mellitus, en las que no hay glúcidos disponibles o
éstos no son utilizados adecuadamente, se recurre a las proteínas celulares como
combustible.
En la degradación oxidativa, los aminoácidos pierden sus grupos amino y sus esqueletos
carbonados sobrantes se denominan α-cetoácidos. Estos esqueletos carbonados
experimentan oxidación a CO2 y H2O para generar energía ó aún más importante se pueden
convertirse en glucosa por gluconeogénesis.
El grupo α-amino liberado sigue las rutas del metabolismo del grupo α-amino o se puede
excretar el nitrógeno en forma de urea en la orina.
La mayoría de los aminoácidos se metabolizan en el hígado.
Aminoácidos
Un conjunto de 20 aminoácidos.
Átomo de Cα (central)
Grupo Amino
Grupo Carboxilo
Átomo de Hidrógeno
Grupo R o Cadena lateral R
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Visión general del catabolismo de los aminoácidos en los mamíferos
Catabolismo del grupo amino de los aminoácidos ingeridos en la
dieta y de aquellos obtenidos desde el músculo y tejidos
extrahepáticos
La transferencia del grupo amino desde un aminoácido al α-cetoglutarato para formar
glutamato es realizado por las enzimas aminotransferasas y la reacción de “transaminación”
es una reacción facilitada por el grupo prostético piridoxal fosfato.
La liberación del grupo amino desde el glutamato por la enzima glutamato deshidrogenasa
hepática es una reacción de “desaminación” que utiliza NAD+ o NADP+ como cofactor.
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La eliminación del grupo amino de los aminoácidos requiere de enzimas
aminotransferasas y de la enzima glutamato deshidrogenasa hepática
Glutamato deshidrogenasa hepática
(Desaminación)
(Transaminación)
Aminotransferasas
Ciclo de la Urea
La transferencia del grupo amino desde un aminoácido al α-cetoglutarato por
“transaminación” es una reacción facilitada por el grupo prostético piridoxal fosfato
presente en las enzimas aminotransferasas
Piridoxina o vitamina B6
Amino-
transferasas
(piridoxina o vitamina B6)
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La enzima glutamato deshidrogenasa hepática de los mamíferos libera el
grupo amino desde el glutamato por “desaminación” reacción que utiliza
NAD+ o NADP+ como cofactor.
Glutamato deshidrogenasa (GDH)
La coenzima NAD(P) proviene de la Niacina (ácido nicotínico, nicotinamida, vitamina
B3)
Transaminasas o
aminotransferasas
Ciclo
de la
Urea
(Solo animales ureotélicos)
GDH: Glutamato deshidrogenasa
GDH Desaminación
Transaminación
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En la degradación de proteínas en el
músculo, el grupo amino (amoniaco)
se transporta desde el músculo
esquelético al hígado a través del
“ciclo de la glucosa – alanina”
alanina aminotransferasa
alanina aminotransferasa
Gluconeogénesis
Glucólisis
El metabolismo del grupo amino se realiza en
hígado, por lo tanto, debe ser transportado hasta
este órgano para su eliminación.
Transaminasas o
aminotransferasas
Ciclo de la
Urea
(animales ureotélicos)
GDH
alanina aminotransferasa
GDH: Glutamato deshidrogenasa
Desaminación
Transaminación
Transaminación
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Glutami- nasa
Ciclo de la
Urea
(animales ureotélicos)
alanina aminotransferasa
GDH
GDH: Glutamato deshidrogenasa
Transaminasas o
aminotransferasas
Desaminación
Transaminación
Transaminación
El ciclo de la urea
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MATRIZ
MITOCONDRIAL
CITOPLASMA
Aspartato
Argininsuccinato
Fumarato Arginina
Ornitina
H2O
Citrulina Carbamil
-fosfato
2ATP + CO2 + NH4+
R---NH2
Carbamil fosfato sintetasa I
Arginasa Arginina succinasa
Argininosuccinato sintetasa
Catabolismo del esqueleto carbonado (α-cetoácidos) de los
aminoácidos
Generación de energía, formación de aminoácidos cetogénicos y glucogénicos
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La eliminación del grupo amino de los aminoácidos genera un esquelete
carbonado el cual se puede utilizar para generar energía, acetil-CoA y CC.
Glutamato deshidrogenasa hepática
(Desaminación)
(Transaminación)
Aminotransferasas
Ciclo de la Urea
Glucosa
Cuerpos
cetónicos Acetil-CoA
Destino del esqueleto carbonado generado del catabolismo de los aminoácidos
Aminoácidos
Glucogénicos
Aminoácidos
Cetogénicos
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Enfermedades relacionadas al catabolismo de aminoácidos
Las rutas catabólicas de fenilalanina y tirosina, con el propósito de sintetizar glucosa y
cuerpos cetónicos, ejemplifican como defectos genéticos en muchas de las enzimas
involucradas producen enfermedades congénitas humanas.
Fenilalanina
hidroxilasa
Tirosina
aminotransferasa
p-hidroxifenilpiruvato
dioxigenasa
Homogentisato 1,2-
dioxigenasa
Maleilacetoacetato
isomerasa
fumarilacetoacetasa
3-cetoacil-CoA
transferasa
(Fenilcetonuria)
Oxalacetato
Glucosa
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Ciclo del Nitrógeno
(Síntesis y degradación de compuestos nitrogenados )
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-Se requiere nitrógeno para las vías
biosintéticas que conducen a la formación
de aminoácidos y nucleótidos.
-Para la formación de estos compuestos se
requiere de la fijación del nitrógeno en la
molécula de amoniaco o amonio para su
utilización por los diferentes organismos.
-Las bacterias fijadoras de nitrógeno, que
viven como simbiontes en los nódulos de
las raíces de las plantas leguminosas, son
importantes generadoras de amonio.
- La cantidad de nitrógeno total fijado
anualmente en la biosfera excede los 1011kg.
(Aire)
(Fuente de energía)
(Fuente de
energía)
por bacterias anaeróbicas
Complejo de la
nitrogenasa
(requiere hierro,
azufre y
molibdeno)
