Post on 12-Apr-2018
Ciclo de la urea
Ciclo de Krebs
Nitrógeno
Aminoácidos
Esqueleto carbonado
COO-
C-H R
H3N +
CO2
Ornitina
NH+4
Oxaloacetato
Aspartato
α -aminoácido
α-Cetoácido
Arginina
UREA
Fumarato
Malato
Arginino succinato
Citrulina
RECAMBIO PROTEICO Y METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOS
Recambio proteico
El recambio proteico asegura la función biológica de las proteínas.
Las proteínas se encuentran en constante pérdida y renovación (turnover) : Secreciones� hormonas, enzimas… Renovación de los tejidos� digestivo, piel, anexos… Diferentes estadios metabólicos� crecimiento, gestación, lactancia…
Frente a un exceso de aminoácidos, el organismo no posee ninguna forma de almacenamiento de proteínas, comparable al glucógeno ni a los
triacilglicéridos del tejido adiposo.
El catabolismo de los aminoácidos debe operar continuamente para degradar el exceso de los mismos. Los grupos amino de los aminoácidos
son eliminados. Los aminoácidos son precursores de otras biomoléculas
�Proteínas �Hormonas �Coenzimas �Nucleótidos �Alcaloides
�Porfirinas �Antibióticos �Pigmentos �Neurotransmisores
NH3
La oxidación de los aminoácidos contribuye de manera significativa a la generación de energía.
En carnívoros, luego de una ingesta, el 90 % de la energía puede ser cubierta por los aminoácidos.
Oxidación de aminoácidos
Recambio proteico.
Exceso de aminoácidos en la dieta.
Inanición o patologías.
El metabolismo de los aminoácidos ocurre principalmente en el hígado.
Hígado
Amonio, urea, ácido úrico
La oxidación de aminoácidos produce amoníaco (NH+4)
α -Cetoglutarato L-Glutamato
α-Cetoácido
Alanina del músculo
Alanina
Piruvato
Amoníaco
Urea
Glutamina
Glutamina extrahepática
Aminoácidos de la ingesta
L-Aminoácido
Proteína celular
Las aminotransferasas catalizan la transferencia de grupos amino de los aminoácidos al α-cetoglutarato
ΔG’°≈ 0 kJ/mol
α -Cetoglutarato L-Glutamato
α-Cetoácido L-Aminoácido
Aminotransferasa PLP
La transaminación, es la transferencia de grupos amino desde un α-aminoácido a un α-cetoácido.
Glutamato
α-Iminoglutarato
α-Cetoglutarato
La desaminación oxidativa del Glutamato ocurre en el hígado
Mitocondria
Glutamato deshidrogenasa ΔG’°≈0 kJ/mol + ADP
- GTP
Modulación alostérica
Puede utilizarse en el ciclo de Krebs y producir glucosa
La desaminación de los aminoácidos, es la eliminación enzimática de sus grupos amino.
La glutamina constituye una forma NO tóxica de transportar NH+
4 por la sangre.
H2N O C NH2
Urea
ATP
ADP
glutamina sintetasa
L-Glutamato
COO- C- H
CH2
H3N +
CH2 -OOC
γ-Glutamil fosfato
Pi
-O- P-O COO- C- H
CH2
H3N +
CH2 O-
O C
O
glutamina sintetasa
NH+4
L-Glutamina
glutaminasa mitocondrial hepática
H2N
O COO- C-
H CH2
H3N +
CH2 C
COO- C- H
CH2
H3N +
CH2 -OOC
L-Glutamato
H2O
NH+4
La urea se metaboliza en forma diferente entre los carnívoros y los rumiantes
Músculo
La alanina transporta NH+4 desde los músculos al hígado
Alanina
Alanina Glucosa
Glucosa
gluconeogénesis
Piruvato Glucosa
glucólisis Glutamato
aminoácidos
proteína muscular
+NH4
NH4
Urea
Urea Urea Urea
Alanina α-Cetoglutarato
alanina aminotransferasa
α-Cetoglutarato Glutamato
Piruvato
Ciclo de la glucosa-alanina
La inversión energética de la gluconeogénesis se restringe al hígado.
Todo el ATP en el músculo es utilizado
para la contracción.
Hígado
¿Por qué excretar el NH+4?
El glutamato y el ácido gama aminobutírico GABA son neurotransmisores
La intoxicación por amoníaco provoca signos nerviosos: epilepsia, coma, muerte.
Las reacciones catalizadas por la glutamina sintetasa y la glutamato deshidrogenasa dismunyen el α-Cetoglutarato disponible para ciclo de krebs y la formación de ATP, lo que podría interferir con la función nerviosa.
La glutamina sintetasa y la glutamato deshidrogenasa se encuentran en altas concentraciones en el cerebro.
Ácido gama aminobutírico (GABA) Glutamato
Glutamato deshidrogenasa.
Dependiente de PLP
Histidina descarboxilasa.
Dependiete de PLP Histidina Histamina
En los animales ureotélicos, el NH+4
se recicla en el ciclo de la urea y se excreta como urea.
Aspartato
Carbamil fosfato
Oxaloacetato
Apartato α-Cetoglutarato
NH+4
Aminoácidos Alanina
Glutamato
Glutamato
Ornitina
Arginosuccinato
Citrulina
Citrulina
Arginina
Ornitina
UREA
Glutamina
Glutamina
Ciclo de la urea
Citosol
Mitocondria
La enzima carbamil fosfato sintetasa I es activada por el N-acetil-glutamato, sintetizado a partir de
acetil-CoA y glutamato.
La formación de carbamil fosfato es un punto de regulación del ciclo de la urea
Para sintetizar 1 molécula de carbamil fosfato se invierten 2 ATP.
Carbonil fosfato
ATP
Carbamato
Carbamil fosfato
NH+4
Carbamil fosfato
Citrulina
Ornitina
Citrulina Ornitina
Ciclo de la urea
Mitocondria
Citosol
Arginino- succinato
Arginina
Aspartato
3. Formación de arginosuccinato Arginosuccinato sintetasa
2. Formación de citrulina a partir de ornitina y carbamil fosfato. Ornitina transcarbamilasa
1. Formación de carbamil fosfato. Carbamil fosfato sintetasa I
4. Escisión del arginosuccinato Arginosuccinato liasa
5. Formación de urea Arginasa
Malato
Ciclo de krebs
La producción de urea aumenta con la ingesta rica
en proteínas y en la inanición.
Aumenta la síntesis de las 5 enzimas
Oxaloacetato
Fumarato
Para producir 1 molécula de arginosuccinato se invierten 2 ATP
Para sintetizar 1 molécula de urea por vía del ciclo de la urea se invierten 4 ATP.
2NH+4 + HCO3
- + 3ATP4- + H2O� UREA + 2ADP3- + 4Pi + AMP 2- + 5H+
La formación de fumarato en el ciclo de la urea, permite la entrada del mismo al ciclo de Krebs (o como malato). Esto reduce el costo para la
formación de urea a 1.5 ATP.
Citrulina Argininosuccinato
Citrulin-AMP
Aspartato
El doble ciclo de Krebs…
1. Carbamil fosfato sintetasa I Gasto de ATP 2. Arginosuccinato sintasa. 3. Glutamato deshidrogenasa Poder reductor. 4. Malato deshidrogensa Ganancia de ATP.
5. Aminotrasferasas 6. Fumarasa
Carbamil fosfato
Arginina Citrulina
Arginino succinato
α-cetoglutarato
Fumarato
Aspartato
Glutamato
Glutamato
Oxaloacetato
Malato
Ornitina
Ciclo de la urea
α-cetogrutarato
α-cetoácido
Aminoácidos
α-cetoácido
Aminoácidos
1
4
5
5
3
2
5 6
Ciclo de la urea
Ciclo de Krebs
Nitrógeno
Aminoácidos
Esqueleto carbonado
COO-
C-H R
H3N +
CO2
Ornitina
NH+4
Oxaloacetato
Aspartato
α -aminoácido
α-Cetoácido
Arginina
UREA
Desviación del aspartato-arginino-succinato
Fumarato
Malato
Arginino succinato
Citrulina
Aproximadamente la mitad de todos los grupos amino excretados en forma de urea, deben pasar forzosamente a través de la rección de la aspartato aminotransferasa.
Los aminoácidos estándar entran al ciclo de Krebs para ser oxidados.
Isocitrato Fumarato
Ciclo de Krebs
Aspartato Fenilalanina Tirosina
Leucina Lisina Fenilalanina Triptófano Tirosina
Acetoacetil-CoA
CO2
Isoleucina Leucina Triptófano Treonina
Alanina Cisteína Glicina Serina Triptófano Treonina
Piruvato Acetil-CoA
Oxaloacetato Citrato
CO2
α-Cetoglutarato
Arginina Histidina Glutamina Prolina
CO2
Glutamato
Succinil-CoA
Isoleucina Metionina Valina Treonina
Asparagina Aspartato
Leucina Lisina Tirosina Fenilalanina Triptófano
Leucina Isoleucina Triptófano
Acetoacetil-CoA
Ciclo de Krebs
Glucosa
Isocitrato Fumarato
Alanina Cisteína Glicina Serina Triptófano
α-Cetoglutarato
Piruvato Acetil-CoA
Oxaloacetato Asparagina Aspartato
Tirosina Fenilalanina
Succinil-CoA
Metionina Valina Treonina Isoleucina
Arginina Histidina Glutamina Prolina
Citrato
Glutamato
Los aminoácidos estándar pueden convertirse en glucosa y en cuerpos cetónicos
Cuerpos cetónicos
El ayuno conduce al catabolismo de aminoácidos glucogénicos.
Ciclo del nitrógeno entre los órganos del rumiante
Hígado
Riñón UREA
UREA
UREA excretada
UREA
Rumen
Glándulas salivales
UREA
UREA
UREA
Mas del 60 % de la urea sintetizada en el ciclo de la urea proviene del amoníaco ruminal
Menos del 40 % de la urea sintetizada en el ciclo de la urea proviene del catabolismo proteico
Aminoácidos Músculo
esquelético Glutamina NH+
4
NH3
NH+4
CO2
Ureasa
UREA
NH3
Resumen
La oxidación de los aminoácidos contribuye de manera significativa a la generación de energía.
El ciclo de la urea y el ciclo de Krebs pueden conectarse, lo que disminuye el costo energético (ATP) de eliminar el amoníaco.
La oxidación de aminoácidos ocurre en tres estadios metabólicos diferentes: Recambio proteico, Exceso de aminoácidos en la dieta e Inanición.
La transaminación, es la transferencia de grupos amino desde un α-aminoácido a un α-cetoácido.
La desaminación de los aminoácidos, es la eliminación enzimática de sus grupos amino.
El glutamato, glutamina y la alanina liberan amoníaco en el hígado.
El amoníaco depositado en las mitocondrias del hígado, se convierte en urea mediante el ciclo de la urea.
Los aminoácidos glucogénicos son de gran importancia para los carnívoros y los rumiantes ya que colaboran la homeostásis de la glucosa sanguinea.
Los carnívoros eliminan toda la urea, mientras que en los rumiantes puede ser utilizada para la síntesis de proteínas por los microorganismos ruminales.
Bibliografía
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�A. Sirio, I. Tebot; Fisiología metabólica de los rumiantes; Departamento de Fisiología, UDELAR, Facultad de Veterinaria; 2000.