CATABOLISMO DE PROTEÍNAS Y DE NITRÓGENO DE AMINOÁCIDOSUNIVALLECÁTEDRA DE BIOQUIMICAFACULTAD DE MEDICINAGESTIÓN 2014

OBJETIVO: DETERMINAR DE QUE MODO EL NITRÓGENO DEL AMINOÁCIDO SE CONVIERTE EN ÚREA

ÍNGESTIÓN DE NITRÓGENO = NITRÓGENO EXCRETADO

RECAMBIO PROTEICO

• Recambio del 1 a 2% de la proteína corporal diariamente.• Músculo• Tejidos que pasan por reordenamiento muscular:

• Útero (gestación)• Musculo estriado (inanición)

• De los aa liberados el 75% de los aa son reutilizados

LOS AMINOÁCIDOS NO REUTILIZADOS SE DEGRADAN

• NH3 = Urea• Esqueletos de carbono = Intermediarios anfólicos

PROTEASAS, PEPTIDASAS• Vida media t½ = Susceptibilidad relativa a la degradación

• Proteínas Hepáticas: 30 min – 150 H.• Enzimas caseras: 100 h• Enzimas reguladoras: 0.5 a 2h• Secuencias PEST: (Prolina. Glutamato, Serina, Treonina)

determinan una degradación rápida.

• Enlaces peptídicos internos

Proteasas intracelulares

• Degradan hasta aaEndopeptidasas, Carboxipeptidasas, aminopeptidasas

• Pérdida porción de ácido siálicoHormonas

• Lisosomas

Proteínas extracelulares relacionadas con la membrana Proteínas intracelulares de vida prolongada

• Citosol/ Ubiquitina

Proteínas reguladoras

Proteínas anormales

UBIQUITINA• Presente en las células eucariotas.• Polipéptido de 76 residuos• La estructura primaria esta bien conservada.• Se fijan por enlaces no-α-peptídicos (Carboxilo terminal

ubiquitina– amino de la lisina de la proteína).• El amino terminal influye la ubiquitinación

• Metionina - Asparagina• Serina - Arginina

• Fijación de 1 Ubiquit. a Proteínas Transmembranales acelera su degradación

• Proteínas solubles: poliubiquitinación

Retarda Acelera

UBIQUITINACIÓN• Tres enzimas involucradas

• E1: Enzima activadora• E2: Ligasa• E3: Transferasa

• Hidrólisis acoplada con PPi.• Patologías relacionadas: Sind.

De Angelman, von Hippel-Lindau.

INTERCAMBIO INTERORGÁNICO

• El mantenimiento de las concentraciones de aa en circulación depende del músculo y el hígado.

• Músculo genera el 75% de los aa libres.• Hígado: encargado del ciclo de la urea para la degradación de aa.

• Alanina es un aa gluconeogénico.

• La gluconeogénesis a partir de alanina no se satura hasta 20 a 30 veces la concentración fisiológica de la alanina.

• El músculo tiende a extraer los aa sobre todo de cadena ramificada para proporcionar energía al cerebro.

INTERCAMBIO DE AA ENTRE ÓRGANOS

DESPUES DE LA ABSORCIÓN LUEGO DE LA ALIMENTACIÓN

BIOSÍNTESIS DE LA UREA

TRANSAMINACIONDESAMINACIÓN OXIDATIVA DE GLUTAMATO

TRANSPORTE DE AMONIACO

REACCIONES DEL CICLO

DE LA UREA

LAS ENZIMAS DEL CICLO DE LA UREA SE INCREMENTAN EN LA INANICIÓN

SÍNTESIS DE LA UREATRANSAMINACIÓN

NITRÓGENO α-amino α cetoglutarato

GLUTAMATONH3 + CO2ÚREA

DESAMINACIÓN OXIDATIVA

CICLO DE LA ÚREA

TRANSPORTE DE NH3

ALDANA - ARTEAGA

1. TRANSAMINACION• Transfiere el nitrógeno α-amino al α-cetoglutarato para formar

glutamato.• Son reacciones reversibles funcionan en la síntesis como el

catabolismo de los aa.• LISINA, TREONINA, PROLINA, HIDROXIPROLINA NO

PARTICIPAN EN ESTE PROCESO.• Enzima encargada: Aminotransferasas• Coenzima: Fosfato de piridoxal PLP – B6• Funciona como un acarreador de amino

• Alanina-piruvato aminotransferasa (alanina aminotransferasa)• Glutamato-a-cetoglutarato aminotransferasa (glutamato aminotransferasa)

ENZIMAS CLAVE DE LA TRANSAMINACIÓN

• La alanina también es un sustrato para la glutamato aminotransferasa.

• Todo el nitrógeno amino proveniente de aminoácidos que pasa por transaminación puede concentrarse en el glutamato.

• La formación de amoniaco a partir de grupos α-amino ocurre principalmente por medio del nitrógeno α-amino del L-glutamato.

2. GLUTAMATO DESHIDROGENASA GDH

• Coenzimas NAD o NADP• Libera el nitrógeno como amoniaco

Proceso denominado TRANSDESAMINACIÓN.

• Inhibida por ATP, GTP, NADH• Activada por ADP

• Aminoácido oxidasas (Hígado, riñón) también liberan amonio

INTOXICACIÓN POR AMONIACOBacterias entéricas

Vena porta

tejidos

HígadoUreaNH3

( 10 -20 ug/dL)

• Fuertemente tóxico para el sistema nervioso• Cirrosis, alteración de la función hepáticas: enlaces colaterales entre

las venas porta y sistémicas• Síntomas: Temblor, lenguaje cercenado, visión borrosa, coma, muerte

TOXICIDAD DEL AMONIACO EN TEJIDO CEREBRAL

AMONIACO α cetoglutarato glutamato

α cetoglutarato

Alteración Función del ciclo ácido tricarboxílico

TCA en neuronas

Glutamina sintetasa mit: - Secuestra al amoniaco en forma no

tóxica

Glutaminasa, Asparaginasa: Libera el nitrógeno de la GlutaminaAsparaginasa tiene una función análoga.

Existe una acción concertada las dos enzimas.

Deficiencia de la glutamina sintetasa en recién nacidos: • daño cerebral grave, • insuficiencia multiorganica • muerte.

La formación y secreción de amoniacomantienen el equilibrio acido-básico

• En la acidosis metabólica incrementa la producción de amoniaco.

• En la alcalosis metabólica existe una disminución en la producción de amoniaco.

CICLO DE LA UREA• Requerimientos

• 3 mol ATP• CO2

• Aspartato• N-acetilglutamato funciona como activador enzimático• 5 enzimas:

1. Carbamoil fosfato sintasa 12. Ornitina transcarbamoilasa3. Argininosuccinato sintetasa.4. Argininosuccinasa5. Arginasa.

• El ciclo se realiza en la matriz mitocondrial y el citosol.• Ornitina, citrulina, argininosuccinato solo participan en la

síntesis de la urea.

CARBAMOIL FOSFATO SINTETASA 1

• Inicia en las mitocondrias• Sustratos: CO2, amoniaco y ATP• El producto es carbamoil fosfato.• Enzima limitante del ciclo de la urea.• Se activa en presencia de N-acetil glutamato: (Activador alostérico).• Se requieren dos ATP:

• 1 ATP donador de grupo fosforilo• 1 ATP proporciona la energía

• Productos: 1 ADP y Pi

L-ORNITINA TRANSCARBAMOILASA

• Transfiere el grupo carbamoilo de la carbamoil fosfato a la ornitina para formar citrulina.

• La ornitina se sintetiza en plasma.• La citrulina en mitocondria

• Se requieren sistemas de transporte mitocondriales.

• Acarreadores específicos en la Membrana interna mitocondrial.

ARGININOSUCCINATO SINTETASA

• El aspartato proporciona el segundo Nitrógeno de la úrea.

• Se requiere de 1 Mol de ATP, se forma ADP y PPi.

ARGININOSUCCINASA• Permite la retención del nitrógeno en la úrea,• La reacción permite la liberación del Fumarato

ARGINASA• Liberación dela UREA• Ornitina, citrulina inhibidores competitivos de la L-arginina.

• La arginina es precursor de un potente relajante muscular óxido nítrico, reacción dependiente de Ca

REGULACIÓN • La actividad de la carbamoil fosfato sintetasa I esta

determinada por el N-acetilglutamato• Su concentración esta dictada por su índice de síntesis a

partir de acetil-CoA y glutamato.• Cambios importantes en la dieta pueden incrementar 10 a

20 veces las cifras de enzimas individuales del ciclo de la urea.

• La inanición aumenta las concentraciones de enzimas, por el incremento de la producción de amoniaco debido a la degradación aumentada de proteína.

TRANSTORNOS METABÓLICOS DE LA UREA.

- Hiperamonemia, encefalopatía, alcalosis respiratoria

- Vómito, evitación de alimentos con alta proteína, ataxia intermitente, irritabilidad, letargo, retraso mental.

• Se han identificado 5 deficiencias enzimáticas en el ciclo de la úrea.

• Cuatro de las cinco deficiencias: • Carbamoil fosfato sintetasa• Ornitina transcarbamilasa• Argininosuccinato sintetasa• Argininosuccinato liasa

TRATAMIENTO:• Dieta hipoproteica• Comidas frecuentes pequeñas

Acumulación de amoniaco y glutamina

TIPO ENZIMA DEFECTUOSA

OBSERVACIONES

Hiperamonemia Tipo I

Carbamoil fosfato sintasa I

1: 62 000

N- acetilglutamato sintasa

Deficiencia de N-acetilglutamato

Síndrome HHH Transportador de ornitina

Mutación Gen ORNT1Hiperornitinemia, Hiperamonemia

Hiperamonemia tipo II

Ornitina transcarbamoilasa

Enlazada al cromosoma XAversión por alimentos hiperproteicos

Arginina succinato sintetasa

CitrulinemiaAumento en Plasma LCRExcreción de 1 a 2g diario.

Arginino succinasa Elevadas concentraciones de arginina succinato en sangre y orinaTricorrexis nodosa

Arginasa Síntomas aparecen entre los 2 a 4 años de edadHiperargininemia.Valores altos en sangre y LCR