Seminario 10 Catabolismo de Aminoácidos

1.- ¿Dónde se cataboliza la gran mayoría de los aminoácidos?

La mayoría de los aminoácidos se catabolizan en el Hígado, pero tambien se catabolizan en mú sculo , tejido adiposo , riñón y cerebro .

2.- ¿Qué le ocurre al esqueleto carbonado y al nitrógeno en este proceso?

El metabolismo de los aminoácidos implica la transferencia o remoción del grupo amino y metabolismo del esqueleto carbonado o alfa-cetoácido correspondiente.

El N del grupo amino tiene diferentes destinos metabólicos, pudiendo ser utilizado en la síntesis de aminoácidos no esenciales (transaminación), en la síntesis de bases nitrogenadas, porfininas, creatina y otras moléculas, o puede ser eliminado.El esqueleto carbonado o alfa-cetoácido se puede transformar en glucosa, o bien, en acetil CoA y cuerpos cetónicos.

3.- ¿Cómo se transporta el nitrógeno desde otros órganos y del músculo al hígado?

Las proteínas de la dieta aportan aminoácidos esenciales y representan la única fuentede N para la síntesis de aminoácidos no-esenciales y otros compuestos nitrogenados.Se estima que una dieta balanceada debe contener entre 10 a 20% de energía comoproteína de alto valor biológico (huevos, leche, carnes)En condiciones de ayuno o abstinencia, el organismo obtiene energía principalmente apartir de lípidos de reserva y aminoácidos, ya que el glicógeno representa menos del 1% de reserva de energía. Los aminoácidos derivan primero de las proteínasplasmáticas y luego de órganos viscerales como hígado y páncreas. Los músculos, querepresentan más del 60% de la proteína corporal, son más lentos para aportaraminoácidos.Luego de ser ingeridas, las proteínas son digeridas por proteasas y peptidasas, y losaminoácidos resultantes son absorbidos por el intestino y transportados por la sangre,vía vena porta al hígado y de allí al resto de los tejidos.

4.- ¿Qué rol cumplen el glutamato y la glutamina en el metabolismo de los aminoácidos?

El glutamato es un aminoácido que sufre deaminación oxidativa apreciablepor la enzima glutamato deshidrogenasa, dependiente de NAD(P)+, para generar NH4+ libre, el que puede ser eliminado como tal por el riñón o transformado en urea por el hígado.El transporte de amoniaco desde otros tejidos al hígado o riñón se realiza comoglutamina, gracias a la glutamina sintetasa que transforma el glutamato en glutamina, reacción muy importante en la detoxificación del cerebro.En el hombre entre 80 y 90% del N es eliminado como urea, cuya formación esdependiente de ATP, el cuál es también activador de la glutamato deshidrogenasa.

En la síntesis de urea (H2N-CO-NH2), el C proviene del CO2 y los grupos NH2 sonaportados por glutamato y aspartato.

5.- Nombre las formas en que el exceso de nitrógeno es excretado.

El nitrogeno no utilizado por las celulas para el proceso anabolico es excretado en forma de urea, acido urico, o de amonio. El primer producto predomina en los mamiferos, el segundo en las aves, y el amonio es la forma de excrecion de los peces. El amonio proviene principalmente del proceso catabolico de los aminoácidos. En el caso de los rumiantes, se debe recordar que tambien existe amonio procedente de la hidrólisis de la urea, de los nitratos y nitritos y de otras fuentes de nitrogeno no proteico presentes en la ingesta de los animales.

6.- Nombre a la enzima que participa en el primer paso del proceso de desaminación de los aminoácidos. Describa la reacción que cataliza y el requerimiento de grupo prostético.

la glutamato deshidrogenasa es la enzima de la 1º reaccion de los aminoacidos es la remocion de su grupo alfa-amino para excretar el exceso de nitrogeno y degradar el esqueleto de carbono restante, en el higado el glutamato se transporta desde el citosol a la mitocondria donde experimenta la desaminacion, catalizada por la glutamato deshidrogenasa, esta enzima se encuentra en la matriz mitocondrial y utiliza NAD y NADP como acptor entonces, el glutamato se desamina a traves de una desaminacion oxidativa por la glutamato deshidrogenasa produciendose amonio.

7.- Describa las características del proceso de desaminación oxidativa. ¿Cuál es la enzima clave de este proceso y cómo está regulada?

El glutamato es desaminado oxidativamente en la mitocondria por la glutamato deshidrogenasa, la única enzima conocida que al menos en algunos organismos, puede trabajar con NAD + o NADP + como coenzima redox. Se piensa que la oxidación ocurre con la transferencia de un ion hidruro del carbono a del glutamato al NAD(P)+ formando a-iminoglutarato el cual es hidrolizado a a-cetoglutarato y amonio. La enzima es inhibida por GTP y activada por ADP in vitro lo que sugiere la regulan también in vivo.

8.- En relación al metabolismo de los aminoácidos ¿Qué aminoácido esperaría encontrar en mayor proporción en la sangre?, fundamente su respuesta. El aminoacido q se encuentra mas concentrado en el plasma sanguinieo es la glutamina.

9.- Explique cómo ocurre el transporte de esqueletos carbonados y de nitrógeno desde el músculo en ejercicio al hígado.

La alanina transaminasa participa en el transporte de esqueletos carbonados y nitrógeno del músculo al hígado.

Alanina + cetoglutarato à piruvato + glutamato

Músculo esquelético: el piruvato de la glucólisis se transforma en alanina a expensas de glutamato.Hígado: se regenera el piruvato para la gluconeogénesis y el amonio del glutamato puede ir al ciclo de la urea.

10.- Describa, detalladamente, el proceso de transformación de ion amonio en urea.

En la especie humana, el ión amonio es un compuesto muy tóxico que se convierte en el hígado y el riñón en urea, en el llamado ciclo de la urea. Ésta pasa al torrente sanguíneo y es eliminada por el riñón en la orina.

El ciclo de la urea (Ciclo de Krebs-Hemsekit) corresponde a la via metabólica usada para eliminar los desechos nitrogenados del organismo.

Los diversos compuestos pueden entrar por casi cualquier parte del ciclo, y el producto final de desecho es la urea. La mayoría del ciclo de la urea es citosolico, pero la ornitina transcarboxilasa es intramitocondrial. Los principales ingresos del ciclo son los aminoácidos, los cuales degradan su parte amínica en el ciclo y su parte carboxilica en el Ciclo de Krebs.

En el ciclo principal, el nitrógeno entra por medio del amonio (NH3) y mediante la Carbomil-P sintetasa forma Carboamil-P NH3 + CO2 + 2 ATP -----> H2N--CO--O--PO4-

Este compuesto se une a la ornitina y mediante la ornitina trans carboxilasa forma Citrulina, luego argininasuccinato al unirse un aspartato (via la argininasuccinato sintetasa). Este último compuesto se descompone en fumarato (el cual va al ciclo de Krebs) y arginina. Esta se degrada en Urea, la cual se elimina a los riñones y en ornitina, para reiniciar el ciclo.

11.- ¿Cómo se regula el ciclo de la urea?

CPSI es activada alostéricamente por N-acetilglutamato, que es sintetizado a partir de glutamato y Ac-CoA por la N-acetilglutamato sintasa e hidrolizado por una hisdrolasa específica. La velocidad de producción de urea en el hígado está correlacionada con la concentración de N- acetilglutamato.

El flujo del N a través del ciclo de la urea dependerá de la composición de la dieta. Una dieta rica en proteínas aumentará la oxidación de los aminoácidos, produciendo urea por el exceso de grupos aminos, al igual que en una inanición severa.

12.- ¿Cómo están relacionados el ciclo de la urea y el ciclo de Krebs?

1. El fumarato producido en la reacción de la argininosuccinato liasa, ingresa a la mitocondria, donde es blanco de la fumarasa y malato deshidrogenasa para formar oxalacetato.

2. El aspartato que actúa como dador de N en el ciclo de la urea se forma a partir del oxalacetato por transaminación desde el glutamato.

3. Dado que las reacciones de los dos ciclos están interconectados se les ha denominado como doble ciclo de Krebs.

13.- ¿De qué forma pueden entrar los aminoácidos al ciclo de Krebs? ¿Este proceso es idéntico en todos los casos?

La producción de energia a partir de los aminoácidos se lleva acabo mediante mecanismos de oxidación para los carbohidratos y lipidos. El esqueleto de carbonos q resulta de la desaminacion de los amonoacidos debe por lo tanto convertirse en intermediario del ciclo de krebs de la glucolisis o de la beta-oxidacion de los acidos grasos. Los aminoácidos cuyos carbonos entran al ciclo de krebs o a la glucolisis reciben el nombre de glucogenicos (pueden convertirse en glucosa) mientras q aquellos q se comportan como derivados de los acidos grasos y eventualmente producen como estos cuerpos cetonicos se llaman cetogenicos. Los aminoácidos entran al ciclo de krebs directamente o a traves de piruvato acetil CoA estos ultimos aminoácidos cetogenicos.

14.- Explique, desde una perspectiva metabólica, las causas de la fenilcetonuria.

La Fenilcetonuria es una rara enfermedad hereditaria en la cual existe una ausencia de fenilalanina hidroxilasa y por ello no se metaboliza adecuadamente el aminoacido fenilalanina . Por lo tanto se acumula excesivamente, se trata de una enfermedad infantil metabólica progresiva, severa, que puede producir retraso mental si no se trata a tiempo.La herencia es autosómica recesiva, por lo que ambos padres deben tener este gen defectuoso para que el niño resulte afectado.Se debe al déficit de una enzima del hígado, la fenil alanín hidroxilasa, que interviene en el metabolismo de un aminoácido, la fenilalanina, provocando su acumulación excesiva en los líquidos del organismo. Una enzima es una proteína capaz de activar indirectamente una reacción química.A través de la síntesis de la fenilalanina por la enzima fenil alanín hidroxilasa (PAH) se obtiene tirosina, que se transforma en L-DOPA que es un potente neurotransmisor imprescindible para el correcto desarrollo neurológico.