Universidad Privada Antonio Guillermo Urrelo Facultad de Ciencias de la Salud Farmacia y Bioquímica Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Los carbohidratos y los lípidos pueden almacenarse para luego ser utilizados, según las necesidades del organismo, las mismas que pueden ser: - Generación de energía (ATP) - Biosíntesis. La mayoría de los organismos (incluidos los mamíferos) carecen de compuestos de nitrógeno polimérico para ser almacenados y liberados según la demanda Los animales deben reponer continuamente los aportes nitrogenados mediante la alimentación, pues el nitrógeno se pierde a través del catabolismo. Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera EQUILIBRIO NITROGENADO: Se da cuando la ingestión diaria de nitrógeno en los alimentos es igual a la que se pierde por la excreción y otros procesos. BALANCE NITROGENADO: Cuando el consumo normal de nitrógeno supera a la pérdida. Se observa en: - Embarazo. - Crecimiento (niños) - Recuperación después de un periodo de inanición (convalecencia). Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera BALANCE NITROGENADO NEGATIVO? Cuando se pierde más nitrógeno del que se ingiere. Se observa en: - vejez. inanición. algunas patologías (desnutrición) por trauma. caquexia. ausencia de algún aminoácido esencial. Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera En casi todos los tejidos extra hepáticos, el grupo amino del glutamato es liberado por desaminación oxidativa como NH4+. El amonio es llevado al hígado como el grupo amida de la glutamina. La reacción dependiente de ATP en la cual el glutamato es convertido a glutamina es catalizada por la glutamina sintetasa: L-Glutamato + NH4+ + ATP —> L-Glutamina Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Después de su transporte al hígado, la glutamina es hidrolizada por la glutaminasa para formar glutamato y NH4+. Un NH4+ es generado por la glutamato deshidrogenasa que convierte el glutamato a α-cetoglutarato: L-Glutamina + H2O —> L-Glutamato + NH4+ L-Glutamato + H2O + NAD+ —> α-Cetoglutarato + NADH + H+ + NH4+ La mayor parte del amonio producido por la degradación de Aas es debida a la desaminación oxidativa del L-glutamato. El resto del amonio es producido por otras reacciones catalizadas por otras enzimas que veremos a continuación. Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera AMBIENTE ORGANISMO Biosíntesis Proteínas Proteínas ingeridas Aminoácidos Purinas Pirimidinas Porfirinas otros Degradación Nitrógeno Esqueleto de carbono Urea Cetogénicos Acetoacetato Acetil-CoA Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera (Generación de Energía) Glucogénicos Piruvato Cetoglutarato Succinil-CoA Fumarato Oxalacetato Proteínas ingeridas Catabolismo de proteínas Poza de Aminoácidos circulantes Desaminación oxidativa Cetoácidos Síntesis de proteínas Recambio de proteínas Proteína Estructural Hormonas Síntesis de compuestos nitrogenados no proteicos NH3 Ciclo de la Urea Urea Ciclo de Krebs CO2 + H2O +ATP Hemo Aminas Purinas Pirimidinas Creatina Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera El nitrógeno es obtenido por la gran mayoría de los seres vivos mediante la proteína adquirida como alimento. En los vertebrados las proteínas son digeridas para formar Aas por la acción combinada de las proteasas producidas por el estómago, el páncreas y las células del epitelio intestinal. Las células del epitelio intestinal son capaces de absorber los Aas así formados y transportarlos al torrente sanguíneo, de donde pueden ser captados por otras células del organismo. El transporte de Aas a nivel intestinal es estimulado por la presencia de Insulina. Los Aas son utilizados por las células para la síntesis de proteínas, éste es un proceso sumamente dinámico; las proteínas se encuentran en un proceso continuo de recambio y la mayoría son rápidamente sintetizadas y degradadas Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera AMINOÁCIDO ESENCIAL: Adquiridos por la dieta: Arginina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano, valina. Arginina e histidina esenciales en periodos de crecimiento. AMINOÁCIDOS NO ESENCIALES: Pueden ser sintetizados en el organismo: Alanina, aspartato, arpargina, cisteína, glutamato, glutamina, glicina, prolina, serina, tirosina. El esqueleto carbonado de 10 de ellos puede ser derivado de la glucosa. La cisteína deriva su azufre del Aa esencial metionina. La tirosina se produce por hidroxilación del Aa esencial fenilalanina. Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Los α-aminoácidos, además de su papel como unidades monoméricas de las proteínas, son metabolitos energéticos y precursores de muchos compuestos biológicos importantes que contienen nitrógeno, tales como el hemo, las aminas fisiológicamente activas, el glutation, las bases púricas y pirimídicas, creatina, nicotinamida, tiroxina, las coenzimas nucleotídicas, melanina, y esfingosina. El exceso de Aas de la dieta ni se acumula para su uso futuro, ni se excreta. Son convertidos en metabolitos intermediarios comunes tales como el piruvato, el oxalacetato y el α-cetoglutarato. Los Aas también son precursores de la glucosa, de los ácidos grasos y de los cuerpos cetónicos y, por lo tanto, son combustibles metabólicos. Los intermediarios no aminados más importantes producidos por la degradación de los aminoácidos son piruvato, intermediarios del Ciclo de ácidos tricarboxílicos, acetil-CoA y acetoacetato. Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera La degradación de los aminoácidos los convierte en intermediarios del ciclo del ácido cítrico o sus precursores, de modo que pueden ser metabolizados a CO2 y H2O o utilizados en la gluconeogénesis. De hecho, la degradación oxidativa de los aminoácidos representa entre el 10 y el 15% de la energía metabólica generada por los animales. Los 20 aminoácidos "'estándar" (los aminoácidos de las proteínas) tienen esqueletos de carbono muy diferentes, por lo que sus conversiones a intermediarios del ciclo del ácido cítrico siguen vías muy diversas. Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Comprende tres etapas fundamentales: ◦ Desaminación o transaminación : el grupo amino debe ser convertido en amonio. ◦ Incorporación del amoniaco a la síntesis de urea. ◦ Conversión de los esqueletos carbonados en intermediarios comunes que puedan ser reutilizados como fuente de energía o en otras rutas metabólicas Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera DESAMINACIÓN O TRANSAMINACIÓN: La primera reacción en la degradación de los Aas es casi siempre la eliminación de su grupo α-amino con el objeto de excretar el exceso de nitrógeno y degradar el esqueleto de carbono restante. En los vertebrados terrestres el exceso de nitrógeno se excreta como urea, sintetizada a partir de amonio y aspartato. El esqueleto carbonado es degradado o convertido en glucosa. La mayoría de los aminoácidos pierden su grupo amino por el proceso de transaminación: Aa + α-cetoglutarato Glutamato + oxaloacetato α-cetoácido + glutamato α-cetoglutarato + aspartato Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera AMINOTRANSFERASAS: Las aminotransferasas (o transaminasas) son un conjunto de enzimas del grupo de las transferasas, que transfieren grupos amino desde un metabolito a otro, generalmente aminoácidos. Estas enzimas son inducibles, porque su actividad puede aumentarse por la acción de diversas hormonas como la tiroxina o los glucocorticoides, su reacción es libremente reversible y su constante de equilibrio está cercana a la unidad. Las transaminasas necesitan de una coenzima llamada piridoxal fosfato (derivado de la piridoxina o vitamina B6) para ejercer su función. Esta coenzima actúa como transportador del grupo amino entre los sustratos, alternando su estructura entre la forma Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera TRANSAMINASAS COMO PRUEBA DIAGNÓSTICA: Glutamato + oxalacetato Glutamato + oxalacetato SGOT SGPT Α-cetoglutarato + aspartato Α-cetoglutarato + aspartato SGOT: Glutamato-oxalacetato transaminasa sérica. Infarto de miocardio. SGPT: Glutamato-piruvato transaminasa sérica. Hepatopatías. Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera DESAMINACIÓN O TRANSAMINACIÓN: La transaminación ocurre por mecanismos enzimáticos multisustrato de tipo “ping-pong” Las aminotransferasas catalizan la transferencia del grupo α-cetoglutarato, formando glutamato, el cual puede ser desaminado oxidativamente en las mitocondrias hepáticas liberando un ion amonio (NH4+). Este mecanismo de acción se da en dos pasos: 1. El grupo amino de un Aa es transferido a la enzima, produciendo el correspondiente α-cetoácido y la enzima aminada. Aa + enzima → α-cetoácido + enzima-NH2 2. El grupo amino es transferido al cetoácido aceptor (el αcetoglutarato) formando el Aa producto (el glutamato) y regenerando la enzima. α-Cetoglutarato + enzima-NH2 → enzima + glutamato Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera El fosfato de piridoxal se fija a la enzima formando una base de Schiff con la lisina 268 de la enzima. Un residuo de Arginina en el sitio activo ayuda a orientar los sustratos fijándose a sus grupos α-carboxilato Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera La degradación de aminoácidos ocurre en todos los tejidos, no solo en el hígado. Por ejemplo, los músculos utilizan aminoácidos como combustible durante los periodos largos de ejercicio, así como durante el ayuno prolongado. En el músculo como en el hígado, el primer paso para catabolizar aminoácidos es la supresión del grupo amino. Sin embargo el músculo carece de la maquinaria enzimática necesaria para procesar el amoniaco que es un producto sumamente tóxico. Por lo tanto el nitrógeno debe ser liberado en una forma que pueda ser transportada al hígado para su conversión a urea. Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Todos los aminoácidos "estándar" son degradados a uno de estos siete intermediarios metabólicos: piruvato, α-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato, oxalacetato, acetil-CoA o acetoacetato Por lo tanto, los aminoácidos pueden dividirse en dos grupos según su ruta catabólica: ◦ Aminoácidos glucogénicos, cuyos esqueletos de carbono se degradan a piruvato, α-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato u oxalacetato y son, por lo tanto, precursores de la glucosa. ◦ Aminoácidos cetogénicos, cuyos esqueletos de carbono son degradados a acetil-CoA o acetoacetato y pueden ser convertidos en ácidos grasos o cuerpos cetónicos Aas Aas Piruvato Oxalacetato AcetilCoA AcetoacetilCoA GLUCONEOGÉNESIS CHOs CETOGÉNESIS Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Cuerpos cetónicos SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Cualquier excedente de aminoácidos sobre las necesidades del organismo se degrada. Se elimina NH3 (tóxico) NH3 H2N-CO-NH2 orina GLUTAMINA Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera HÍGADO: principal lugar de degradación de los Aas CO2 + NH4 H2N-CO-NH2 Amoniaco Aspartato LUGAR: hepatocitos, principalmente células periportales. Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera Bioquímica II Mg. Q.F. Patricia I. Minchán Herrera GRACIAS
