Metabolismo de aminoácidos y proteínas

 Las proteínas de un organismo provienen de distintos
orígenes:
- Proteínas exógenas, vía ingestión
- Proteínas de reserva, con origen endógeno.
- Recambio metabólico, con origen endógeno
 El proceso mediante el cual se degradan las proteínas se
conoce como proteólisis.

 La digestibilidad de las proteínas varía según la configuración
y composición de los aminoácidos que la componen.

 Las proteínas no son moléculas energéticas por excelencia,
pero en determinadas condiciones pueden ser usadas para
proveer de energía.

Proteínas de la Dieta

Inician su degradación en el estómago (pH ácido, HCl)
Enzima: Pepsina → endopeptidasa que hidroliza enlaces
peptídicos donde intervienen aminoácidos aromáticos, Met y Leu
Productos: péptidos tamaño variable

Continúa de gradación en el duodeno (pH alcalino)
Enzimas: proteasas pancreáticas e intestinales:
Tripsina, quimotripsina ,
carboxipeptidasas A y B y elastasa.
Productos: Péptidos pequeños (dipéptidos) y aminoácidos libres

Absorción al torrente circulatorio →hígado:
Dependiente de la fuente de proteínas

Aminoácidos
↓
Absorbidos en vellosidades intestino delgado
↓
Mecanismo de transporte activo :
• Mecanismo Simporte (requiere ATP, cotransporte)
• Ciclo del γ glutamilo

↓
Pasan a sangre (sistema porta)
↓
Hígado
Transportados a la células
Almacenados cierto tiempo para su metabolismo:

Síntesis de compuestos
Síntesis de proteínas
Catabolismo

Proteínas que sintetiza
el organismo

Proteínas de la dieta
(30-50%)
Degradación proteica

Reserva endógena de aminoácidos

Síntesis de moléculas
Renovación y reparación
Celular.
Recambio de proteínas

Eucariotas
↓
Degradan proteínas
(Proteólisis)

Mecanismo lisosomal Mecanismo Ubiquitina-proteosoma
No selectivo Selectivo

Lisosoma: organelo
citoplasmático pH 5,0
↓ Contiene
Enzimas hidrolíticas
(proteasas: catepsinas).
Son inactivas a pHs citosólicos.
↓
Degradan:
 Elementos citoplasmáticos

encapsulados en membranas
(vacuolas autofágicas)
 substancias asimiladas por la

célula mediante endocitosis

 Sistema proteolítico citoplásmico dependiente de
ATP.
 Ubiquitina (Ubq): proteína monomérica ubicua y
abundante en eucariotas. Se une covalentemente
a las proteínas que van a ser degradadas.
 El proceso ocurre en tres etapas

 1.- El carboxilo terminal de la Ubq se conjuga
mediante enlace tioéster con la enzima E1
(activación). Requiere ATP

 2.- La ubiquitina es transferida luego a un grupo
sulfidrilo (SH) de la enzima E2.

 3.- El complejo ubiquitina-E2 es transferido a un
grupo ε amino de una Lys de una proteína
previamente seleccionada para degradarse. Esto
lo hace la enzima E3.

 La proteína seleccionada es poliubiquitinizada.

 Finalmente, estas señales son reconocidas por el
Proteosoma, sistema protéico encargado de
interpretarlas y posteriormente degradas las
proteínas.

El exceso de aminoácidos (sobre las necesidades
metabólicas) no pueden almacenarse como los
ácidos grasos y la glucosa, en tanto

Degradados o catabolizados en
Grupo amino y esqueleto carbonado

Parte del nitrógeno de los aminoácidos degradados
es utilizado para sintetizar las bases púricas y
Pirimidínicas .

La degradación o catabolismo de los aminoácidos ocurre
considerando su estructura, en dos fases:

a) Remoción del grupo amino (para ser excretado)
Transaminación (formación de nuevos aminoácidos)
Desaminación oxidativa ( formación de ión amonio)

b) Rompimiento del esqueleto carbonado (para formar
intermediarios energéticos).

 El grupo α-amino (excepto en lisina, treonina y
prolina) es transferido a un alfacetoácido ( α-
cetoglutarato) para formar un nuevo α-aminoácido
(glutamato) y se libera el cetoácido correspondiente
al aminoácido inicial.

 Es catalizada por las enzimas aminotransferasas
(transaminasas).

 Requiere de piridoxal fosfato (Vitamina B6) como
grupo prostético transportador de grupos amino.

 El glutamato es desaminado oxidativamente:
Pierde el grupo amino en forma de amonio y libera
el esqueleto carbonado como α-cetoglutarato.

 Reacción reversible catalizada por la enzima
mitocondrial glutamato deshidrogenasa.

 NAD+ o NADP como coenzima

 Es activada por GDP y ADP pero inhibida por GTP y
ATP.

+ NAD+ + H2O ↔ + NH4+ + NAD+ + H+
(o NADP) (o NADPH)

Glutamato α-Cetoglutarato

El ión amnio producto de la desaminación oxidativa del
glutamato, resulta tóxico para las células. Este debe ser
transportado al hígado y transformado para ser excretado.

Todos los tejidos extrahepáticos: producen amonio.
↓
Se requiere un sistema de transporte
↓
Glutamina sintesasa: Amonio →Glutamina ( no tóxico)

En cerebro : ión amonio + glutamato En músculo: Ciclo glucosa-alanina
↓
Glutamina
↓
Sangre
↓
Hígado (glutaminasa)
↓
Hidrólisis y liberación
.
e.

Proteínas musculares →

El ión amonio producto de
la degradación de las
proteínas musculares es
llevado al hígado en forma
de alanina a través del
Ciclo glucosa-alanina.

Este proceso le permite al
músculo eliminar el amonio
y disponer de glucosa.

El ión amonio generado finalmente en el hígado es excretado de
diferentes maneras:

Animales acuáticos: eliminan directamente amonio
(amoniotélicos): pueden captar y expulsar cantidades ilimitadas
de agua.

Animales terrestres: lo transforman en compuesto puesto que
pueda excretarse sin que haya pérdida importante de agua:
 Aves y reptiles: producen ácido úrico (uricotélicos).
 Mamíferos : producen urea (ureotélicos).

Ruta metabólica que ocurre entre la mitocondria y citosol de la célula
hepática.

Consta de 5 reacciones:
•Amonio + bicarbonato + ATP → cabamoil fosfato
Enzima: cabamoil fosfato sintetasa I (Mitocondria).

2) Carbamoil fosfato + ornitina → citrulina.
Enzima: ornitina transcarbamilasa (Mitocondria).

3) Citrulina + aspartato + ATP → argininsuccinato
Enzima: argininsuccinato sintetasa (Citosol)

4) Argininsuccinato → arginina + fumarato
Enzima: argininosuccinasa.

5) Arginina → Urea + ornitina
Enzima: arginasa

Reacción global:

2 NH4 + HCO3 + 3 ATP + H2O →
urea + 2 ADP + 4 Pi + AQMP + 5 H

Ciclo de Krebs

El flujo del N a través del ciclo de la urea dependerá de:

Composición de la dieta:

Dieta rica en proteínas: ↑oxidación de los aminoácidos, ↑ amonio,
↑producción de urea (enzimas del ciclo sintetizadas a velocidad
elevada)

Inanición ( ayuno) severo: ↑degradación de proteínas y aminoácidos;
↑ producción amonio, ↑producción de urea (enzimas del ciclo
sintetizadas a velocidad elevada)

Enzima carbamoil-fosfato-sintetasa I:
Activada alostéricamente por el N – acetilglutamato:
Acetil-CoA + glutamato→ N acetil glutamato
N-acetilglutamato sintetasa, ⊕ arginina, se acumula cuando la
producción de urea es lenta

El fumarato generado en el ciclo de la urea se transforma en malato,
luego en oxaloacetato y luego continúa vía ciclo de Krebs formando el biciclo de Krebs

Los esqueletos de carbono liberados durante la
transaminación y desaminación de los aminoácidos
↓
Se transforman en siete metabolitos
(α-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato, oxalacetato,
piruvato, acetil CoA y acetoacetil)
↓
Oxidan → Ciclo de Krebs hasta CO2 y agua produciendo ATP
↓
Dependiendo la condición energética del organismo
↓
Algunos → sustratos en la síntesis de glucosa y cuerpos
cetónicos,

Según el metabolito que forme su esqueleto carbonado encontramos
aminoácidos:
Glucogénicos: aquellos cuyo esqueleto carbonado se transforman
en metabolitos que originan glucosa.

Cetogénicos: aquellos cuyo esqueleto carbonado se transforman en
metabolitos que originan cuerpos cetónicos.

Mixtos: aquellos cuyo esqueleto carbonado se transforman en
metabolitos que originan tanto glucosa como cuerpos cetónicos

En condiciones fisiológicas la mayor parte de los aminoácidos originan
intermediarios del Ciclo de Krebs

Metabolismo de aminoácidos y proteínas

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