Destino del glutamato: desaminación oxidativa

Destino del glutamato: desaminación oxidativa
• El glutamato no puede viajar por el torrente sanguíneo,
por lo que se convierte en glutamina con la enzima
glutamina sintetasa que utiliza amoniaco y ATP,
dependiente de magnesio
• La glutamina transporta el amino del glutamato y el del
amoniaco, que puede viajar en la sangre para llegar al
hígado, donde nuevamente se convertirá en glutamato
por la enzima glutaminasa (enzima mitocondrial) y
libera amoniaco, que es enviado por los tejidos
extrahepáticos, por ello, estos glutamatos son un
reservorio de aminos.
• El glutamato formado en el hígado y el enviado por los
tejidos en forma de glutamina, se convierte a α –
cetoglutarato
por
la
enzima
glutamato
deshidrogenasa, regulada positivamente por la
leucina y ADP, negativamente por NADH, GTP, ATP.
Esta es la desaminación oxidativa del glutamato.
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Mtra. Karla Rivera
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Otras rutas degradativas de
aminoácidos y de formación
de amoniaco
• En el hígado la enzima l-aminoacido
oxidasa convierte algunos aminoácidos
en cetoácidos produciendo amonio.
• La desaminación bacteriana llevada a
cabo por las bacterias de intestino,
metabolizando algunos aminoácidos
procedentes de la dieta.
• El catabolismo de bases nitrogenadas
también produce amoniaco.
• El catabolismo de aminoácidos se
aumenta en ayuno, envejecimiento,
inanición, cuando se ingieren altas
cantidades de proteínas o cuando se
suplementan de forma innecesaria.
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Excreción de amoniaco
Dado que el amoníaco es la forma principal por la que el nitrógeno se elimina de los
aminoácidos, y como el amoníaco libre es bastante tóxico, los seres humanos y los
animales más evolucionados convierten el amoníaco derivado del catabolismo de los
aminoácidos en urea, que es neutra, menos tóxica, muy soluble y se excreta en la orina.
Así, el producto principal de excreción del nitrógeno en los seres humanos es la urea,
producida por el ciclo de la urea en el hígado.
En un individuo promedio, más del 80% del nitrógeno excretado se encuentra en forma de
urea (2 5-30 g/24 h). También se excretan pequeñas cantidades de nitrógeno en forma de
ácido úrico, creatinina e ion amonio
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CICLO DE LA UREA
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Definición
Es un proceso metabólico
en el cual se procesan los
derivados proteicos y se
genera urea como
producto final.
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Este ciclo fue descrito en
1932 por Kurt Henseleit y
Hans Krebs.
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• La orina tiene 20 g/l, un adulto elimina de 25 a
39g de urea diariamente.
• La producción de urea tiene lugar casi
exclusivamente en el hígado.
• Consta de 5 pasos enzimáticos que se llevan
a cabo todos ellos en los hepatocitos del
hígado, el único órgano del cuerpo que
sintetiza todos los enzimas necesarios para
llevar a cabo la depuración del amoniaco.
• Los 2 primeros tienen lugar dentro de las
mitocondrias y los tres últimos se
desarrollan en el citoplasma celular.
• .
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1. En la matriz mitocondrial se encuentra el ion amonio (NH4) que se
unirá a un un catión HCO3 (bicarbonato)( producido en la respiración
mitocondrial que al disociarse se convierte en CO2), con acción de la
enzima carbamoil fosfato sintetasa dando como producto una
molécula de carbamoil fosfato. Este paso necesita energía, que
proporciona la desfosforilación de una molécula de ATP a ADP y
fosfato inorgánico y magnesio como cofactor.
HCO3
El paso limitante de la velocidad del ciclo es el que realiza la enzima
carbamoil fosfato sintetasa que se regula positivamente por el Nacetil gultamato.
2. El carbamoil fosfato reacciona con la ornitina que viene del citosol,
formándose citrulina y quedando libre el fosfato inorgánico. Esta
reacción se lleva a cabo por la ornitina transcarbamilasa (carbamoil
transferasa.
Luego la citrulina sale de la mitocondria al citoplasma.
3. En el citoplasma, la argininosuccinato sintetasa condensa
la citrulina con una molécula de aspartato, dando como
producto argininosuccinato. Para ello necesita el aporte energético del
ATP, que se desfosforila a AMPc y dos moléculas de fosforo inorgánico y
magnesio como cofactor.
El aspartato disponible para esta reacción viene de la mitocondria,
donde se ha formado por transaminación.
4. El argininosuccinato se convertirá a fumarato y arginina por la
enzima argininosuccinato liasa.
La actividad enzimática de la argininosuccinato liasa depende de la
concentración del sustrato y los productos.
5. La arginina se convertirá a Ornitina por medio de la enzima
arginasa recombinándola con una molécula de agua, de esta reacción
se liberan urea y ornitina.
Al finalizar la ruta, la urea viajará por el torrente sanguíneo hasta los
riñones donde será filtrada de la sangre y pasará a la vejiga para su
excreción. Por su parte la ornitina vuelve a entrar dentro de la
mitocondria para regenerar el ciclo de la urea
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Formación de
creatina
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Generalidades
• La creatina es un ácido orgánico nitrogenado, sintetizado por el organismo y
aportado por la dieta a través de alimentos de origen animal, como las
carnes y el pescado.
• La literatura refiere y clasifica a la creatina como nutriente esencial debido
a que el organismo no es capaz de sintetizar cantidades suficientes de la
misma que cubran las necesidades de crecimiento y desarrollo.
• La síntesis de creatina en el organismo tiene lugar en el hígado, riñón y
páncreas
• Aproximadamente el 90% que se sintetiza, se encuentra almacenada en el
musculo esquelético, mientras que el 5% restante se acumula en el
cerebro, los testículos y el corazón.
•
De este porcentaje, alrededor del 60% de la creatina se presenta en forma
de fosfocreatina (Pcr) o creatina fosfato quien es la que provee de energía
y, el resto como creatina libre .
• Formada por los aminoácidos glicina, arginina y metionina.
•
El producto final de la creatina, la creatinina, acaba siendo eliminada en
orina y se emplea como biomarcador de la función renal
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Función de la creatina
• La creatina es un compuesto implicando en el mantenimiento
del suministro de ATP, especialmente en momentos de gran
demanda, como la hipoxia, la privación del sueño, la fatiga
mental. Actua como una reserva de ATP
• A pesar de que el músculo y el cerebro contribuyen a la
captación de creatina, este último órgano presenta un
inconveniente relacionado con la capacidad limitada de
captar creatina, ya que los transportadores específicos de
creatina (SLC6A8) que son capaces de cruzar la barrera
hematoencefálica se encuentran en bajas concentraciones. No
obstante, la creatina es capaz de sintetizarse en el cerebro.
• Los niveles bajos de este nutriente se han relacionado con
mayor riesgo de depresión en los adultos o reducción del
rendimiento cognitivo en población longeva
• La suplementación con creatina reduce el daño muscular que
aparece tras la práctica del ejercicio intenso y mejora la
recuperación posterior, además de atenuar el estrés oxidativo
y la respuesta inflamatoria.
• Previene la aparición de fatiga en el ejercicio aeróbico,
debido al incremento de las reservas intramusculares de
Fosfocreatinina (Pcr), que promueve la formación de ATP y
reduce la cantidad de H+ endógenos manteniendo el pH
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Metabolismo de creatina
• Involucra dos pasos enzimáticos clave para formar
guanidinoacetato y luego creatina, la cual es
transportada a músculos, cerebro y corazón para su
función energética como fosfocreatina
• Función final: Reserva de energía rápida en forma de
fosfocreatina en músculos y cerebro.
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• En los riñones (Primer Paso): La arginina y la glicina reaccionan, catalizadas por la
enzima glicina amidinotransferasa (AGAT), para formar guanidinoacetato y ornitina.
• En el hígado (Segundo Paso): El guanidinoacetato viaja al hígado, donde se le añade
un grupo metilo (donado por la metionina, a través de la S-adenosilmetionina),
mediante la enzima N-guanidinoacetato metiltransferasa (GAMT), para producir
creatina.
• Transporte y Almacenamiento: La creatina sintetizada se libera a la sangre y es
transportada a los tejidos, especialmente al músculo, cerebro y corazón.
• Formación de Fosfocreatina: Dentro de estas células, la creatina reacciona con el
ATP (energía) para formar fosfocreatina, una forma de almacenamiento de energía,
catalizada por la creatina quinasa (CK).
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Metabolismo de creatina
• Se sintetiza principalmente en el hígado y páncreas (y en
muy baja proporción en otros órganos como el cerebro).
• En el riñón, la glicina y arginina se unen mediante la
enzima arginina:glicina amidinotransferasa (AGAT),
formando guanidinoacetato (GAA), eliminando ornitina
(ciclo de la urea)
• El guanidinoacetato (GAA) se transporta al hígado,
donde se encuentra con el compuesto Sadenosilmetionina (SAM) quien le dona el grupo metilo
para formar creatina y quedando como S-adenosil
homocisteina; esta reacción es catalizada por la enzima
guanidinoacetato metiltransferasa (GAMT).
• La creatina viaja por el torrente sanguíneo hacia sus
tejidos objetivo: musculo esquelético, corazón y cerebro;
ahí reacciona con el ATP para generar creatina fosfato
(PCr), mediante la enzima creatina fosfocinasa (CK) .
Este compuesto es el que funciona como reserva de
fosfato de alta energía, recuperando ATP a partir de ADP
con facilidad.
• La creatinina se produce debido a la conversión de
creatina en ATP, por lo que ya no puede ser metabolizada
y es un producto de desecho. Se filtra por la sangre a los
riñones y se excreta en la orina
• La creatina fosfoquinasa (CPK) o creatina quinasa (CK)
es una enzima fundamental para la producción de
energía en músculos, corazón y cerebro. Elevaciones en
sangre (valor normal aprox. 30-200 U/L) indican daño,
estrés o enfermedad en estos tejidos, siendo
útil
Material
de para
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diagnosticar infartos, rabdomiólisis y miopatías.
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Alteración del metabolismo
de proteínas
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Fenilalanina
• La fenilalanina ocurre en dos formas químicas: L-fenilalanina,
un aminoácido natural que se encuentra en las proteínas; y su
reflejo en el espejo, D-fenilalanina, una forma sintetizada en
un laboratorio.
• En el cuerpo, la fenilalanina se convierte en otro aminoácido
llamado tirosina.
• La tirosina en su turno es convertida en L-dopa,
norepinefrina y epinefrina, tres neurotransmisores clave
(químicos que trasmiten señales entre las células nerviosas).
Debido a que algunos antidepresivos funcionan elevando los
niveles de noreprinefina, se han intentado varias formas de
fenilalanina como posible tratamiento para la depresión.
• La D-fenilalanina ha sido propuesta para tratar dolor crónico.
Esta bloquea la encefalinasa, una enzima que puede actuar
para incrementar los niveles de dolor en el cuerpo
• La L-fenilalanina es un aminoácido esencial, queriendo decir
que la necesitamos de por vida y nuestros cuerpos no la
pueden fabricar a partir de otros químicos. Es encontrada en
alimentos ricos en proteína como carne, pescado, pollo,
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huevos, productos lácteos y frijoles.
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Fenilcetonuria
• Es un defecto genético del metabolismo
proteico,
caracterizado
por
niveles
sanguíneos
elevados
del
aminoácido
fenilalanina.
• Las personas que lo padecen tienen una
mutación en el gen que codifica la enzima
fenilalanina hidroxilasa para la conversión
de la fenilalanina en el aminoácido tirosina,
que puede ingresar en el ciclo de Krebs.
• A causa de la deficiencia de la enzima, la
fenilalanina no puede metabolizarse y lo que
no se utiliza para la síntesis proteica se
acumula en la sangre.
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• La fenilalanina juega un papel en la producción corporal de melanina. El
pigmento es responsable de dar color a la piel y al cabello. Por lo tanto, los
niños con esta afección usualmente tienen un cutis, cabello y ojos más
claros que sus hermanos o hermanas sin la enfermedad.
• Retraso de las habilidades mentales y sociales
• Tamaño de la cabeza más pequeño de lo normal
• Hiperactividad
Síntomas
• Movimientos espasmódicos de brazos y piernas
• Discapacidad mental
• Convulsiones
• Erupción cutánea
• Temblores
• Si la fenilcetonuria se deja sin tratamiento o si se consumen alimentos
que contienen fenilalanina, el aliento, la piel, el cerumen y la orina pueden
tener un olor "a ratón" o "a moho". Este olor se debe a la acumulación de
sustancias de fenilalanina en el cuerpo
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Albinismo
• Es un defecto en la producción de melanina.
La melanina es una sustancia natural del
cuerpo que da color al cabello, la piel y el iris
de los ojos.
• Ausencia parcial o total de pigmento en la
piel, produciendo una tendencia a
quemaduras del sol, cabello, ojos generando
trastornos visuales.
• El cuerpo es incapaz de producir o distribuir
melanina. Debido a la ausencia hereditaria
de la producción de melanina.
• Las personas que la padecen tienen
melanocitos
incapaces
de
sintetizar
tirosinasa. Por la oxidación de tirosina
• Los melanocitos son las células productoras
de melanina que determina la pigmentación
según sus diferentes formas, feomelanina
(amarilla a roja) y eumelanina (castaña a
negra).
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Tipos de albinismo
• La forma más grave de albinismo se denomina
albinismo oculocutáneo. Las personas con este tipo de
albinismo tienen cabello, piel e iris de color blanco o
rosado. También tienen problemas en la visión.
• Otro tipo de albinismo, llamado albinismo ocular tipo 1
(OA1), afecta únicamente los ojos. El color de la piel y el
de los ojos de la persona generalmente están en el rango
normal. Sin embargo, un examen ocular mostrará que no
hay pigmento en la parte posterior del ojo (retina).
• El síndrome de Hermansky-Pudlak (SHP) es una forma
de albinismo causada por un cambio en un solo gen.
Puede ocurrir con un trastorno hemorrágico, al igual que
con enfermedades pulmonares, renales e intestinales.
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Síntomas
Una persona con albinismo puede tener uno de estos síntomas:
Falta de color en el cabello, la piel o el iris del ojo
Piel y cabello más claros de lo normal
Parches de piel sin color
Muchas formas de albinismo están asociadas con los siguientes síntomas:
Ojos bizcos
Sensibilidad a la luz
Movimientos oculares rápidos
Problemas de visión o ceguera funciona
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