Metabolismo de Las Proteinas Clases

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU FACULTAD DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIA E INGENIERÍA DE ALIMENTOS

ASIGNATURA

: BIOQUÍMICA GENERAL

CÓDIGO

: 035A

DOCENTE Ing. M.Sc. EMILIO FREDY YÁBAR VILLANUEVA

TEMA METABOLISMO DE LAS PROTEÍNAS MECANISMOS DE DESAMINACIÓN

HUANCAYO-2011

METABOLISMO DE LAS PROTEINAS 1. DIGESTIÓN DE LAS PROTEINAS La digestión de las proteínas se lleva a cabo en el tubo digestivo, mediante la acción de varias enzimas proteolíticas (proteasas), que hidrolizan las uniones peptídicas. En general se pueden distinguir las endopeptidasas y las exopeptidasas. Las primeras se caracterizan porque hidrolizan uniones peptídicas del interior de la cadena polipeptídica (es decir, no liberan los aminoácidos terminales). En cambio, las exopeptidasas son enzimas que hidrolizan específicamente las uniones peptídicas en que participan los aminoácidos terminales de las cadenas polipeptídicas. Entre las exopeptidasas se distinguen las carboxipeptidasas, que liberan el aminoácido que se encuentra en el extremo carboxílico terminal (preferentemente

si

este

es

un

aminoácido

aromático

o

apolar),

y

las

aminopeptidasas, que actúan sobre la primera unión peptídica a partir del extremo amino terminal Las endopeptidasas más importantes son la

pepsina, la tripsina y la

quimotripsina. Las tres enzimas son sintetizadas en forma de precursores inactivos (zimogenos); por ejemplo el pepsinógeno se convierte en pepsina por acción de la extrema acidez del jugo gástrico, y por un proceso autocatalítico en el que la propia molécula de pepsina cataliza la conversión del zimógeno en la enzima activa. Las tres endopeptidasas mencionadas tienen especificidad para hidrolizar preferentemente las uniones peptídicas en que participan ciertos aminoácidos. La pepsina tiene especificidad por uniones en que participan aminoácidos aromáticos o hidrofóbicos(no polares), como la fenilalanina o la leucina. La tripsina tiene preferencia por las uniones en que el grupo carboxilo es aportado por los aminoácidos básicos arginina y lisina. La quimotripsina hidroliza preferentemente uniones peptídicas en las que el grupo carboxilo participante es el de un aminoácido aromático, como el triptofano, la fenilalanina o la tirosina. Para completar la batería de enzimas digestivas proteolíticas que eventualmente hidrolizan las proteínas hasta aminoácidos libres, están las dipeptidasas y las tripeptidasas, que actúan sobre los dipéptidos y tripéptidos que se forman por la acción de las enzimas mencionadas arriba. Los sitios del aparato digestivo de producción y de acción de las enzimas que participan en la digestión de las proteínas se muestran en la tabla 1. La acción concertada de todas las enzimas y

mecanismos señalados en esta tabla resulta en la producción de los aminoácidos libres a partir de las proteínas de los alimentos. Los aminoácidos son absorbidos a través de la pared del intestino delgado. La figura 1, muestra las rutas metabólicas generales del catabolismo de los aminoácidos. Tabla N°1.- Digestión de las proteínas FACTOR

SITIO DE EFECTO PRODUCCIÓN HCl Estómago Baja el pH a cerca de 2, lo que desnaturaliza las proteínas, convierte al pepsinógeno en pepsina y permite la acción de ésta, que tiene un pH óptimo muy bajo Pepsina Estómago Endopeptidasa autocatalítica, Conversión del pepsinógeno en pepsina Enterocinasa Intestino Convierte al tripsinógeno en tripsina Tripsina Páncreas Endopeptidasa; además convierte al quimotripsinógeno en quimotripsina Quimotripsina Páncreas Endopeptidasa Carboxipeptidasa Páncreas Exopeptidasa Aminopeptidasa Intestino Exopeptidasa Dipeptidasa Intestino Hidroliza dipéptidos Tripeptidasa Intestino Hidroliza dipéptidos FUENTE: Peña, A. (2008)

Figura 1.

Rutas metabólicas del catabolismo de los aminoácidos

2.

CATABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS

Los aminoácidos para producir energía tienen que convertirse en intermediarios del ciclo de Krebs o en AcetilCoA para poder ser oxidados y producir energía. Por lo tanto y como un paso previo, deben perder el nitrógeno. Como el nitrógeno está presente en los aminoácidos en forma del grupo amino, este paso se llama DESAMINACIÓN. Sus productos son el NH3 (amoniaco) y el esqueleto e carbonos, que será diferente para cada aminoácido, de acuerdo con la estructura de cada uno de ellos. La figura 2, muestra la relación de la glucólisis, gluconeogénesis con el catabolismo de los aminoácidos.

Figura 2.- Relación de la glucólisis, gluconeogénesis y catabolismo de aminoácidos

3.

MECANISMOS DE LA DESAMINACIÓN

1.

Desaminación oxidativa

2.

Transaminación

3.

Transdesaminación 4.

3.1.

Deshitratación y desulfhidración

DESAMINACIÓN OXIDATIVA

Catalizada

por

la

glutamato

deshidrogenasa.

Esta

enzima

cataliza

la

desaminación oxidativa reversible del L-glutamato para formar ácido α cetoglutárico y NH3. Ver figuras 3 y 4.

Figura 3.- Desaminación oxidativa del glutamato

Figura 4.- Desaminación oxidativa del glutamato detallado

3.2.

TRANSAMINACION

El grupo amino de un aminoácido es transferido a un cetoácido, el cual se convierte en aminoácido, mientras que el aminoácido donador del grupo amino se transforma en un cetoácido. En la reacción no se forma amoniaco libre. Ver figura 5.

Figura 5.- Transaminación de un cetoácido con un aminoácido 3.3.

TRANSDESAMINACIÓN

Un aminoácido cede, por transaminacion, su grupo amino al ácido α- cetoglutarico; el aminoácido original queda convertido en un cetoácido, y el cetoglutarato en ácido glutámico. A continuación, la acción de la glutamato deshidrogenasa libera, de acuerdo con el mecanismo descrito, el grupo amino en forma de NH3. Ver figura 6.

Figura 6.- Transdesaminación de un cetoácido con un aminoácido 3.4.

DESHIDRATACIÓN Y DESULFHIDRACIÓN

Aminoácidos con grupos hidroxilo o sulfhidrilo, como la serina y la cisteína , pueden desaminarse mediante reacciones de deshidratación. El producto de la reacción es también un cetoacido, y amoniaco. En el caso de la cisteína el mecanismo es idéntico, y el producto de la primera parte de la reacción es H 2S. Las enzimas que catalizan estas reacciones son las deshidrasas y las desulfhidrasas. Ver figura 7.

Figura 7.- Deshidratación de la serina 4. DESTINO DE LA FRACCIÓN CARBONADA El esqueleto de carbonos que resulta de la desaminación de los aminoácidos debe por lo tanto convertirse en intermediario del ciclo de Krebs, de la glucólisis, o de la β-oxidación de los ácidos grasos. Los aminoácidos cuyos carbonos entran al ciclo de Krebs o a la glucólisis reciben el nombre de GLUCOGÉNICOS (pueden convertirse en glucosa), mientras aquellos que se comportan como derivados de los ácidos

grasos y eventualmente producen, como estos, cuerpos cetónicos, se llaman CETOGÉNICOS. Ver figura 8 y 9.

Figura 8.- Destino de la fracción carbonada del catabolismo de aminoácidos

Figura 9.- Tipos de aminoácidos según destino metabólico

Tabla N°2.- Productos terminales del metabolismo de aminoácidos Aminoácidos a Alanina, serina, cisteína (cistina), glicina y treocina (2) Leucina (2) Fenilalanina (4), tirosina (4), leucina (4), lisina (4) y triptofano (4) Arginina (5), prolina, histidina (5), glutamina y ácido glutámico Metionina, isoleucina (4) y valina (4) Fenilalanina (4) y tirosina (4) Asparagina y ácido aspártico

Producto terminal Ácido pirúvico Acetil CoA Ácido acetoacético (o su éster de CoA) Ácido α -cetoglutárico Succinil CoA Fumarato Ácido oxalacético

FUENTE: Boyer, R. (2 000) a

los números entre paréntesis especifican el número de átomos de carbono del aminoácido que se convierten realmente en el producto terminal indicado. 5. DESTINO DE LA FRACCIÓN NITROGENADA La razón de que existan mecanismos eficientes para capturar el amoniaco es que éste es un compuesto tóxico para el organismo, especialmente por sus efectos sobre el sistema nervioso central. El órgano que más eficientemente captura amoniaco, para su síntesis en forma de urea, es el hígado; sin embargo, no es el único; la fijación del amoniaco en la molécula de ácido glutámico, produciéndose glutamina, es otra reacción eficiente de captura del amoniaco libre, especialmente en el cerebro, que carece de las enzimas de la síntesis de urea y que como ya se mencionó es muy sensible a los efectos tóxicos del amoniaco. Ver figura 10.

Figura 10.- Destino de la fracción nitrogenada 5.1. CICLO DE LA UREA Sus principales características son: 1.

Participan como intermediarios la ornitina y la citrulina, dos aminoácidos que no forman parte de las proteínas.

2.

Por cada molécula de urea se eliminan dos moléculas de amoniaco, la cual es excretada por la orina en los animales ureotélicos, como el hombre.

3.

Requiere tres moléculas de ATP, dos en la síntesis de carbamil fosfato por la carbamil fosfato sintetasa y otra en la síntesis de ácido argininosuccínico.

Las figuras 11, 12,13 y 14, constituyen el ciclo de la urea y sus relaciones bioquímicas con otras rutas y ciclos bioquímicos.

Figura 11.- Ciclo de la urea

Figura 12.- Reacciones del ciclo de la urea y sitios de ocurrencia

Figura 13.- Reacciones del ciclo de la urea

Figura 14.- Ciclo de la urea y ciclo de Krebs

5.2. SÍNTESIS DE LA GLUTAMINA Ocurre en el cerebro, el amoniaco libre se atrapa en forma de glutamina, en una reacción que utiliza ácido glutámico, es catalizada por la glutamina sintetasa, y que además gasta una molécula de ATP. La reacción no es reversible, ya que es endergónica, por eso requiere ATP, pero existe otra enzima la glutaminasa que cataliza la hidrólisis de la glutamina a ácido glutámico y NH3. Esta última enzima resulta importante para el riñón, ya que mediante su acción se libera NH 3 en las células de la pared de los túbulos renales (en realidad cuando el amoniaco esta libre se encuentra como ion amonio, NH4+). Así se puede también excretar directamente el amoniaco por la orina. Ver figura 15.

Figura 15.- Síntesis de glutamina Todas las especies animales que eliminan su nitrógeno fundamentalmente en forma de urea se llaman ureotélicas . Si la mayor parte del nitrógeno se excreta como amoniaco se llaman amonotélicas (la mayoría de los peces son amonotélicos). Finalmente, si al ácido úrico es la principal forma de eliminación del nitrógeno, las especies se llaman uricotélicas.

6. BIBLIOGRAFÍA BASICA 1. 2. 3. 4.

Boyer, R. 2000 Conceptos de Bioquímica. Edit. International Thomson Editores. México. Conn, E., Stumpf, P., Bruening, P. y Doi, R. 1996 Bioquímica Fundamental. Edit. LIMUSA México. Horton, H. 1995 Bioquímica. Edit. Prentice – Hall Hispanoamericana S.A. México. Peña, A., Arroyo, A., Gómez, A. Y Tapia, R. 2008 Bioquímica Edit. LIMUSA. México.