14.proteínas

Determinación de proteínas1

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TEMA 14. LAS PROTEÍNAS

ÍNDICE

I. ESTRUCTURA, METABOLISMO Y FUNCIÓN DE LAS PROTEÍNAS

II. ALTERACIONES DEL METABOLISMO DE LAS PROTEÍNAS A. PROTEÍNAS PLASMÁTICAS B. PRODUCTOS INTERMEDIARIOS

III. PRUEBAS DE LABORATORIO

Las proteínas constituyen un grupo numeroso de compuestos nitrogenados naturales. Comprenden, con ADN, ARN, polisacáridos y lípidos, cinco clases de complejas biomoléculas que se encuentran en las células y en los tejidos. Son los principales elementos de construcción (en forma de aminoácidos) para músculos, sangre, piel, pelo, uñas y órganos internos, entran a formar parte de hormonas, enzimas y anticuerpos, y sirven como fuente de calor y de energía. Las proteínas son compuestos nitrogenados en los cuales entra también a formar parte el carbono, el oxígeno, el hidrógeno y a veces el azufre o el yodo. Son coagulables por el calor y por los aminoácidos minerales. Son insolubles en éter y en alcohol.

I. ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS.

Son macromoléculas constituídas por alfa-aminoácidos unidos entre sí por enlaces peptídicos (covalentes aminocarboxílicos). Son macromoléculas constituidas por la polimerización de las unidades estructurales básicas denominadas aminoácidos (a veces compuestos derivados de los mismos) que se unen entre sí mediante enlaces peptídicos (tipo Amida). Dos aminoácidos unidos entre sí por un enlace peptídico forman un dipéptido, sin son 3 serían un tripéptido y así sucesivamente. Los compuestos así formados por menos de 100 aminoácidos se denominan péptidos (o polipéptidos) cuando el número de aminoácidos es mayor de 100 el compuesto se denomina proteína. Aminoácido: son compuestos químicos caracterizados por poseer un grupo funcional amino (-NH2) y otro ácido (-COOH) unidos a una cadena lateral (-R). [Si el grupo –R es un hidrógeno se habla de glicocola –R = H)-. De todos los aminoácidos conocidos (más de un centenar) simplemente 20 son componentes naturales de las proteínas, el resto son productos intermedios o finales del metabolismo. Los aminoácidos básicamente se diferencian entre sí, por la naturaleza de la cadena lateral y es debido a ella que cada aminoácido tenga propiedades únicas y características. Las diferentes cadenas –R se diferencian entre sí en función de:

Su forma y tamaño

La carga

Por la reactividad

Por la capacidad de formar enlaces puentes de hidrógeno (puentes de H) De entre los 20 aminoácidos naturales algunos no pueden ser sintetizados por el propio organismo y se denominan aminoácidos esenciales. Los aminoácidos no esenciales pueden ser sintetizados mediante una reacción de transaminación. La eliminación renal de los aminoácidos es inapreciable porque aunque se filtre a través del glomérulo (por su pequeño tamaño) son reabsorbidos en el túbulo proximal. Su catabolismo (destrucción) sucede mediante transaminación o desaminación oxidativa y tiene lugar en el hígado y en el músculo. El destino de la cadena hidrocarbonada (-R), es la síntesis de glucosa mediante gluconeogénesis o el ingreso en el ciclo de Krebs para la obtención de energía. El grupo amino cuando no es utilizado para la transaminación es degradado hasta amoniaco (NH3) que en el hígado se transforma en urea y glutamina. Algunos aminoácidos son utilizados en la síntesis de gran interés biológico (por ejemplo hormona).


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CARACTERÍSTICAS DE LOS AMINOÁCIDOS 1·- Los aminoácidos son compuestos anfóteros ya que en función del pH del medio pueden comportarse como ácido (dador de protones) ó como bases (aceptor de protones). 2·- Cada aminoácido tiene su punto isoeléctrico (PI) característico a cuyo pH tiene un carácter neutro, es decir, no presenta carga neta alguna. El carácter básico de su grupo amino (NH3

+) es suficiente para hacerlo reaccionar con el grupo carboxilo (COO-) formándose un ión dipolar también denominado Zwitterion cuya carga total es nula. Este proceso se denomina neutralización. 3·- En disolución acuosa en los aminoácidos existe un equilibrio entre la forma catiónica y aniónica. Aminoácidos esenciales y no esenciales Los aminoácidos existentes en el organismo son 20. De ellos, 9 son esenciales y los otros 11 son no esenciales. Aminoácidos esenciales: histidina (His), valina (Val), leucina (Leu), isoleucina (Ile), lisina, (Lys), metionina (Met), treonina (Thr), fenilalanina (Phe), triptófano (Trp). Histidina y arginina se les considera esenciales durante períodos de rápido crecimiento celular (lactancia e infancia). Aminoácidos no esenciales, y que pueden ser sintetizados por el organismo: tirosina (Tyr), glicina (Gly), alanina (Ala), cisteína (Cys), serina (Ser), ácido aspártico (Asp), asparraguina (Asn), ácido glutámico (Glu), glutamina (Gln), arginina (Arg), prolina (Pro).

ESENCIALES NO ESENCIALES

FENILALANINA (PHE) ALANINA (ALA)

LEUCINA (LEU) GLICOCOLA (GLY)

VALINA (VAL) PROLINA (PRO)

TRIPTOFANO (TRP) SERINA (SER)

METIONINA (MET) TIROXINA (TIR)

LISINA (LIS) CISTEINA (CYS)

ARGININA (ARG) GLUTAMINA (GLN)

HISTIDINA (HIS) ÁCIDO GLUTÁMICO (GLU)

TREONINA (THR) ASPARAGINA (ASM)

ISOLEUCINA (ILE) ÁCIDO ASPÁRTICO (ASP)


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Polipéptidos Las uniones peptídicas se establecen entre los grupos amino y los carboxilo de otro aminoácidos, formando dipéptidos--> tripéptidos--> tetrapéptidos--> POLIPÉPTIDOS. Cada enlace forma un plano Algunos polipéptidos funcionan per se como hormonas (Insulina y glucagón -->> regulan la glucosa en sangre) o neurotransmisores (colecistoquinina--> sensación de hambre) La estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoácidos en la cadena proteica, es decir, el número de aminoácidos presentes y el orden en que están enlazados. La conformación espacial de una proteína se analiza en términos de estructura secundaria y estructura terciaria. La asociación de varias cadenas polipeptídicas origina un nivel superior de organización, la llamada estructura cuaternaria. Por último, la asociación de proteínas con otros tipos de biomoléculas para formar asociaciones supramoleculares con carácter permanente da lugar a la estructura quinaria. Las proteínas tienen múltiples niveles de estructura. La básica es la estructura primaria. La estructura primaria de una proteína es simplemente el orden de sus aminoácidos. Por convención el orden de escritura es siempre desde el grupo amino-terminal hasta el carboxilo final. Como consecuencia del establecimiento de enlaces peptídicos entre los distintos AA que forman la proteína se origina una cadena principal o "esqueleto" a partir del cual emergen las cadenas laterales de los aminoácidos. Una proteína que permanece con su estructura primaria inmodificable pero funcional es la insulina, cuya secuencia de aminoácidos se conoció por primera vez a principios de la década de 1950. La estructura secundaria de una proteína es la que adopta espacialmente. Existen ciertas estructuras repetitivas encontradas en las proteínas que permiten clasificarlas en dos tipos: hélice alfa y lámina beta. Una hélice alfa es una apretada hélice formada por una cadena polipeptídica. La cadena polipetídica principal forma la estructura central, y las cadenas laterales se extienden por fuera de la hélice. El grupo carboxílo (CO) de un aminoácido n se une por puente hidrógeno al grupo amino (NH) de otro aminoácido que está tres residuos más allá ( n + 4 ). De esta manera cada grupo CO y NH de la estructura central (columna vertebral o "backbone") se encuentra unido por puente hidrógeno. Las láminas beta son el otro tipo de estructura secundaria. Pueden ser paralelas o antiparalelas. Existe un tipo especial de modelo molecular para resaltar la estructura secundaria de las proteínas. Este tipo de modelo de proteína representa los segmentos de lámina-beta como cintas en flecha (ribbons) y las alfa hélices como como cintas en espiral.


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La estructura terciaria es la estructura plegada y completa en tres dimensiones de la cadena polipeptídica. A diferencia de la estructura secundaria, la estructura terciaria de la mayor parte de las proteínas es específica de cada molécula, además, determina su función. Existen, sin embargo dos tipos de estructuras terciarias básicas: proteínas fibrosas, insolubles en agua, como la alfa queratina o el colágeno y proteínas globulares solubles en agua. La estructura cuaternaria solo está presente si hay ms de una cadena polipeptídica. Con varias cadenas polipeptídicas, la estructura cuaternaria representa su interconexión y organización. La hemoglobina es una proteína con cuatro polipéptidos, dos alfa-globinas y dos beta globinas.


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CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS

1. Atendiendo a su composición: pueden ser:

Simples: compuestas solo por aminoácidos

Conjugadas: formadas por un componente proteico (aminoácidos) y un componente no proteico (grupo prostético). Según este grupo prostético se dividen a su vez en:

Nucleoproteínas: formadas por la asociación con ácidos nucleicos.

Fosfoproteínas: asociadas con fósforo.

Cromoproteínas: tiene como grupo prostético un colorante (Hb)

Glucoproteínas: unidas a un compuesto hidrocarbonado.

Lipoproteínas: unidas a lípidos en proporción variable. 2. Según su disposición espacial: se clasifican en fibrosas y globulares. Las proteínas formadas por cadenas

polipeptídicas paralelas a un eje y unidas por un puente disulfuro y de hidrógeno recibe el nombre de proteínas fibrosas (colágeno).

Aquellas formadas por una ó más hélices alfa enrolladas sobre sí mismas sobre una estructura compacta se denomina globulares (la mayor parte de los enzimas, de las hormonas y de los anticuerpos).

3. Según su función biológica: se clasifican en:

Proteína estructural: mantienen unidas las estructuras. Por ejemplo el colágeno

De transporte: transportan moléculas o iones en el organismo. Ej. albúmina.

Catalizadores biológicos: son enzimas. P.E.: catalasa, fosfato deshidrogenasa.

Mensajeros químicos: hormonas como la calcitonina ó insulina

Defensa inmunológica: son proteínas que actúan como anticuerpos como por ejemplo la Ig G e Ig M. 4. Localización: pueden ser de 2 tipos: hísticas (tejido) y hemáticas (sangre)

PROTEÍNAS PLASMÁTICAS:

– en el plasma se han identificado centenares de proteínas que tienen diferentes funciones.

– El individuo sano tiene en el plasma 70-75 g/L de proteínas totales

• albúminas o serinas 45 g/L

• globulinas 25 g/L

• el cociente serina/ globulina es de 1,8

Son más de 125 diferentes y tienen distintas funciones en el organismo que son: 1. Fuentes de nutrición para los tejidos, ejemplo albúmina


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2. Participación activa en el mantenimiento del equilibrio osmótico, es decir, mantiene la adecuada distribución hídrica en los distintos compartimentos del organismos, ejemplo albúmina

3. Importante función como amortiguadores o tampones (mantiene el equilibrio del pH) 4. Importantes funciones de transporte, ejemplo albúmina y fármacos 5. Funciones defensivas, ejemplo gammaglobulinas 6. Otras funciones:

Factores de coagulación (fibrinógeno)

Inhibidores enzimáticos y enzimas,

FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS

Son el componente nitrogenado mayoritario de la dieta y el organismo, tienen una función meramente estructural o plástica, esto quiere decir que nos ayudan a construir y regenerar nuestros tejidos, no pudiendo ser reemplazadas por los carbohidratos o las grasas por no contener nitrógeno. No obstante, además de esta función, también se caracterizan por:

Funciones reguladoras, Son materia prima para la formación de los jugos digestivos, hormonas, proteínas plasmáticas, hemoglobina, vitaminas y enzimas que llevan a cabo las reacciones químicas que se realizan en el organismo.

Las proteínas son defensivas, en la formación de anticuerpos y factores de regulación que actúan contra infecciones o agentes extraños. Hemaglutinina, inmunoglobulinas.

De transporte, proteínas transportadoras de oxígeno en sangre como la hemoglobina. En caso de necesidad también cumplen una función energética aportando 4 kcal. por gramo de energía al

organismo. Funcionan como amortiguadores, ayudando a mantener la reacción de diversos medios como el plasma,

pues son anfóteros. Las proteínas actúan como catalizadores biológicos: son enzimas que aceleran la velocidad de las reacciones

químicas del metabolismo. También profermentos. La contracción muscular se realiza a través de la miosina y actina, proteínas contráctiles que permiten el

movimiento celular. Función de resistencia. Formación de la estructura del organismo y de tejidos de sostén y relleno como el

conjuntivo, colágeno, elastina y reticulina. Mantienen la presión coloidosmótica: serinas Soportan o transportan calcio, lípidos, agua, bilirrubina, glúcidos, etc Coagulación hemática: fibrinógeno, protrombina y glob. Antihemofílicas

DIGESTIÓN Y METABOLISMO DE LAS PROTEÍNAS La mayoría de los aminoácidos ingeridos en la dieta de los vertebrados, se hallan principalmente en forma de proteínas. Los aminoácidos sólo pueden incorporarse a las rutas metabólicas en forma libre por ello, las proteínas y péptidos ingeridos en la dieta, son hidrolizados primeramente por enzimas proteolíticas en el tracto intestinal. Estas enzimas son secretadas por el estómago, páncreas e intestino delgado. La digestión de proteínas comienza en el estómago. La entrada de proteínas al estómago estimula la secreción de gastrina, la cual a su vez estimula la formación de HCl; esta acidez actúa como un antiséptico y mata a la mayoría de los entes patógenos que ingresan al tracto intestinal. Las proteínas globulares se desnaturalizan a pHs ácidos, lo cual ocasiona que la hidrólisis de proteína sea más accesible. En el estómago, la pepsina (MW 33kD), de una sola cadena, es secretada en forma de su zimógeno, el pepsinógeno (MW 40kD) por las células de la mucosa gástrica. El pepsinógeno se convierte en pepsina por el corte (catalizado por la misma enzima) de 42 residuos del extremo amino-terminal, proceso que es favorecido por el pH ácido del jugo gástrico. La pepsina no es muy específica, hidroliza los enlaces en los que intervienen aminoácidos aromáticos, aunque también lo hace donde hay Met y Leu. El producto de la catálisis de esta enzima son péptidos de tamaño variable y algunos aminoácidos libres. A este tipo de proteasa, se le denomina endopeptidasa para diferenciarla de las enzimas que cortan desde cualquiera de los extremos de la cadena que se denominan exopeptidasas. A medida que los contenidos ácidos del estómago pasan al intestino delgado, se dispara la síntesis de la hormona secretina a la sangre. Esta enzima estimula al páncreas para secretar bicarbonato en el intestino delgado para neutralizar el pH alrededor de 7.0. La entrada de los aminoácidos en la parte superior del intestino (duodeno) libera la


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hormona colecistocinina, que estimula la liberación de muchas enzimas pancreáticas cuya actividad catalítica se realiza entre 7 y 8 unidades de pH. El jugo pancreático secretado al intestino delgado aporta los zimógenos de tripsina, quimotripsina, tripsinógeno, carboxipeptidasas A y B y elastasa. Por ejemplo, el quimotripsinógeno da origen a la quimotripsina por separación de 2 dipéptidos. Este precursor es una cadena de 245 aminoácidos que se mantiene unida por dos puentes disulfuro intracatenarios. Su conversión a alfa-quimotripsina se debe a la hidrólisis enzimática de 4 enlaces peptídicos por acción de la tripsina y quimotripsina consecutivamente: La pancreatitis, condición dolorosa y a menudo fatal, se caracteriza por la activación prematura de proteasas secretadas por el páncreas. La quimotripsina hidroliza enlaces peptídicos que contiene grupos carbonilo de aminoácidos aromáticos. El tripsinógeno, da origen a la tripsina por separación de un hexapéptido del amino-terminal por acción de la enterocinasa. La tripsina hidroliza enlaces en los que intervienen Arg y Lys. Carboxipeptidasa A, contiene Zn2+, hidroliza casi todos los tipos de enlaces peptídicos en los cuales intervengan carboxilos terminales. Como resultado de la acción de la pepsina en el estómago seguida de la acción de las proteasas pancreáticas, las proteínas se convierten en péptidos cortos de diversos tamaños y aminoácidos libres. Los péptidos se degradan para dar aminoácidos libres por acción de las peptidasas de la mucosa intestinal, particularmente la leucin-amino-peptidasa, que también contiene Zn2+, y separa los restos amino-terminales de los péptidos. Los aminoácidos libres resultantes, son excretados al torrente sanguíneo, de ahí alcanzan el hígado en donde tiene lugar la mayoría del metabolismo ulterior, incluida su degradación. Las proteínas endógenas también tienen que degradarse, al parecer después de un tiempo (que depende de la velocidad con la que catalizan su reacción y dependiendo si son o no enzimas constitutivas), poco a poco adquieren señales como desaminación o metilación que indican a las proteasas el momento de la degradación.

Casi todas las proteínas del organismo están en una constante dinámica de síntesis (1-2% del total de proteínas), a partir de aminoácidos, y de degradación a nuevos aminoácidos. Esta actividad ocasiona una pérdida diaria neta de nitrógeno, en forma de urea, que corresponde a unos 35-55 gramos de proteína. Cuando la ingesta dietética compensa a las pérdidas se dice que el organismo está en equilibrio nitrogenado. El balance nitrogenado puede ser positivo o negativo. Es positivo cuando la ingesta nitrogenada supera a las pérdidas, como sucede en crecimiento, embarazo, convalecencia de enfermedades. Es negativo si la ingesta de nitrógeno es inferior a las pérdidas, tal como ocurre en: desnutrición, anorexia prolongada, postraumatismos, quemaduras, deficiencia de algún aminoácido esencial.

– se están renovando constantemente, originándose mayoritariamente en el sistema retículohistiocitario hepático, en ganglios y m. Ósea (c. plasmáticas)

– la principal reserva es el hígado


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Esquema de la síntesis celular de proteínas

Vías de degradación de las proteínas Dos son las vías por la que son degradadas las proteínas mediante proteasas (catepsinas). 1. Vía de la ubiquitina (pequeña proteína básica). Fracciona proteínas anormales y citosólicas de vida corta. Es ATP dependiente y se localiza en el citosol celular. 2. Vía lisosómica. Fracciona proteínas de vida larga, de membrana, extracelulares y organelas tales como mitocondrias. Es ATP independiente y se localiza en los lisosomas.

PRODUCTOS FINALES DEL METABOLISMO: Eliminación del nitrógeno proteico El excedente de aminoácidos del organismo tiene que ser degradado, y para ello el organismo elimina el grupo amino, formando amoníaco, que pasa a urea (ciclo de la urea), eliminándose este elemento por la orina. Una pequeña cantidad de amoníaco puede pasar a glutamina. El principal lugar de degradación de aminoácidos es el hígado. El amoníaco es un compuesto muy tóxico, y por ello ello el organismo lo convierte en uno no tóxico, urea. Las características de la urea favorecen su formación: a) molécula pequeña, b) casi el 50% de su peso es nitrógeno, c) se necesita poca energía para su síntesis. Formación de urea por el ciclo de la ornitina En los hepatocitos se localizan las cinco reacciones que constituyen el ciclo. 1. Formación de carbamil-fosfato, paso irreversible catalizado por la enzima carbamil-fosfato-sintasa. I 2. Formación de citrulina, mediante la ornitina-transcarbamilasa. 3. Síntesis de argininosuccinato. La argininosuccinato-sintasa cataliza la condensación de citrulina con ácido aspártico. 4. Escisión de argininosuccinato a fumarato y arginina mediante la argininosuccinato-liasa. 5. Escisión de arginina a ornitina y urea mediante la arginasa. Reacciones en el metabolismo de los aminoácidos Las dos reacciones principales en el metabólismo de los aminoácidos son: transaminación y deaminación oxidativa.

Transaminación Es este un proceso, realizado en el citosol y en las mitocondrias, por el que un aminoácido se convierte en otro. Se realiza por medio de transaminasas que catalizan la transferencia del grupo alfa-amino (NH3+) de un aminoácido a un alfa-cetoácido, tal como piruvato, oxalacetato o más frecuentemente alfa-cetoglutarato. Consecuentemente se forma un nuevo aminoácido y un nuevo cetoácido.


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Las transaminasas que más habitualmente intervienen en la transaminación son: alanina-aminotransferasa (ALT) y asparto-aminotransferasa (AST). Requieren, como cofactor, piridoxal-fosfato (PLP), un derivado de la vitamina B6.

La función fundamental de la GPT o ALAT en el transporte de grupos amino desde los tejidos hasta el hígado para la síntesis de la urea (forma de excreción del amino) ha quedado manifiesta. La función fundamental de la GOT o ASAT en la conexión entre el ciclo de la urea y el ciclo de Krebs ha quedado manifiesta. El nivel de ambas enzimas en plasma puede ser un índice de lesiones en cualquiera de estos tejidos; fundamentalmente son indicativas de la funcionalidad hepática. Desaminación oxidativa Proceso, realizado en las mitocondrias, y en el que la enzima ácido glutámico-deshidrogenasa elimina el grupo amino del ácido glutámico. Se forma amoníaco que entra en el ciclo de la urea y los esqueletos carbonados vienen a ser productos intermedios glucolíticos y del ciclo de Krebs.

Síntesis de aminoácidos La síntesis de los aminoácidos, con excepción de cisteína y tirosina, está unida al ciclo del ácido tricarboxílico (TCA), bien por transaminación o bien por fijación de amonio. El grupo alfa-amino es central a toda síntesis de aminoácidos y deriva del amonio de los grupos aminos del L-glutamato. De éstos se sintetizan glutamina, prolina y arginina. El ácido glutámico es la principal fuente de los grupos amino para la transaminación. La cisteína se forma, en el citosol celular, a partir de serina y del aminoácido esencial metionina. La tirosina se forma mediante hidroxilación del aminoácido esencial fenilalanina por la fenilalanina hidroxilasa.


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II. ALTERACIONES DEL METABOLISMO DE LAS PROTEÍNAS

Hipoproteinemias: nivel de proteínas totales inferior a 65 g/L

Hiperproteinemias: aumentos sobre 78 g/L

Disproteinemias: alteración en el equilibrio de diversas fracciones proteicas sin variar la cifra total de proteínas séricas

Paraproteinemias: elaboración de proteínas extrañas con en el mieloma, macroglobulinemia, amiloidosis, etc

Alteraciones congénitas del metabolismo proteico. La fenilalanina ANOMALÍAS CONGÉNITAS DEL METABOLISMO PROTEICO

1. Hiperaminoaciduria 2. Anomalías congénitas de las proteínas plasmáticas 3. Anomalías del metabolismo de las purinas y pirimidinas 4. Anomalías congénitas de la síntesis hormonal 5. Tubulopatías congénitas

1. Hiperaminoaciduria

Es un signo común a diferentes anomalías del metabolismo proteico

Se produce por una aminoácidopatía

Como consecuencia hay un acúmulo de aminoácido en el cerebro y oligofrenia grave

Se trata reduciendo el nivel hemático del aminoácido causante o eliminando precursores en dieta

En madres gestantes no tratadas puede dañar el cerebro fetal in "útero". Las aminoacidurias se clasifican en primarias o secundarias: Primarias: o Aumento de su concentración plasmática o un metabolito o Origen genético. Transmisión autosómica recesivo frecuentemente o Eliminación de uno varios aminoácidos por orina o Mecanismo de eliminación urinaria: rebosamiento, sin dintel, renal o Hiperaminoacidurias primarias más frecuentes:

o Fenilcetonuria: por rebosamiento, oligofrenia, cabello rubio, olor de cuerpo y orina a ratón, aumento de fenilalanina en sangre

o Cistinuria: nefrógena, produce cálculos, aumento en sangre de cistina, lisina y arginina. o Homocistinuria: por rebosamiento, oligofrenia, aracnodactilia, luxación de cristalino, cabello rubio y

aumento en sangre de metionina y homocisteínas. Secundarias: o Sintomáticas, de causa compleja o Poliaminoacidurias nefrógenas mayoritariamente o En periodo neonatal aminoaciduria fisiológica o Enfermedades que las producen: hepatopatías, nefropatías, procesos carenciales, S. Fanconi, cistinosis,

intoxicaciones por metales pesados, tetraciclinas, galactosemia, enfermedad de Wilson, etc. Causas: son errores metabólicos congénitos y se conocen como aminoácidopatías.

Debido a un déficit enzimático: 1. Fenil-cetonuria: es un acumulo de fenilalanina y sus derivados (tóxicos para el cerebro) en sangre y orina

debido a un déficit de fenilalanina-hidroxilasa. 2. Son trastornos del ciclo de la urea: sería hiperamoniemia (que significa un aumento de amoniaco) por déficit

de enzimas implicados.


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3. Albinismo: falta de pigmentación en la piel debido a que la tirosina no puede ser transformada en melanina debido a la falta de la enzima tirosinasa.

Un fallo en el transporte de aminoácidos: puede ser tanto a nivel renal (falla la reabsorción tubular), como a nivel intestinal (falla la absorción). La alteración más conocida es la cistinuria que consiste en que alguno aminoácidos al no ser reabsorbidos en el túbulo pasan a orina, uno de ellos, la cistina puede precipitar formando cálculo renales

AMINOACIDURIAS MÁS SIGNIFICATIVAS

Alteración del metabolismo de la fenilalanina. Es un aminoácido esencial que debe ser aportado por la alimentación. En hígado se oxida a tirosina. Tirosina y fenilalanina permiten la síntesis de:

Catecolaminas suprarrenales

Hormonas tiroideas

Melanina cutánea

La alteración metabólica produce anomalías congénitas: o Alcaptonuria o Albinismo

o Fenilcetonuria u oligofrenia fenilpirúvica o tirosinuria

Sospecha diagnóstica de aminoaciduria, Reacción positiva del cloruro de hierro (de Millon) del indicán o nitroprusiato sódico. Se puede confirmar con cromatografía

Alteraciones del metabolismo de otros aminoácidos

Leucinosis: orina de olor a jarabe de arce

2. Anomalías congénitas de las proteínas plasmáticas Analbuminemia

Bisalbuminemia

Anhaptoglobulinemia

Atranferrinemia

Agammaglobulinemia

Abetalipoproteinemia

Déficit de alfa1-antitripsina

3. Anomalías del metabolismo púrico y pirimidínico Gota

xantinuria

4. Anomalías congénitas de la síntesis hormonal A.S. hormona tiroidea

A.S. hormonas suprarrenales

5. Tubulopatías congénitas Diabetes insípida renal adiuretínresistente

Diabetes de Hartnup


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III. ELECTROFORETOGRAMA PROTEICO DEL PLASMA Albúmina

Región alfa-1: antitripsina, HDL lip., glicoproteína ácida u orosomucoide, protrombina, tiroglobulina.

Región alfa-2: alfa 2 macroglobulina o antiplasmina, haptoglobina, ceruloplasmina

Región beta: transferrina, beta-lipoproteínas,C3 y C4 del complemento, C1 activador, hemopexina, prot. C reactiva

Región gamma: inmunodeficiencias primarias y secundarias Las bandas que se visualizan en la electroforesis de proteínas definen unos patrones característicos. Alteraciones de estos patrones se asocian a toda una serie de condiciones y enfermedades diferentes. Por ejemplo, en el mieloma múltiple (un tipo de cáncer de las células plasmáticas sanguíneas) el crecimiento y la división descontrolados de las células plasmáticas malignas conducen a la producción de grandes cantidades de un único tipo de inmunoglobulina monoclonal.

ALBUMINA: Su principal función es la estabilización del volumen sanguíneo y la regulación del intercambio de fluidos vasculares. Es responsable del 75% de la presión osmótica, transporta pigmentos, colorantes y drogas, contribuyendo a su excreción, solubilidad y difusión a los tejidos. Casi todas las enfermedades muestran cierto grado de depresión de albúmina. Valores marcadamente bajos indican enfermedad hepática, renal o sistémica significativa. ALFA 1 ANTITRIPSINA: Normalmente responsable por 70% de la fracción Alfa-1 Inhibe a la tripsina; cuando está deprimida, los pacientes sufren enfisema pulmonar y cirrosis juvenil ALFA - 1 GLICOPROTEINA ACIDA. Normalmente es responsable por menos del 30% de la fracción Alfa 1pero generalmente es responsable de la elevación de esta fracción. Se encuentra elevada en enfermedades inflamatorias crónicas y degenerativas y muy elevadas en varias enfermedades malignas. ALFA - MACROGLOBULINA (α 2 M): Responsable del 25% del valor de la fracción alfa-2 elevada en síndrome nefrótico, gastroenteropatías con pérdida de proteínas, cirrosis hepática y diabetes mellitus. HAPTOGLOBINA: Normalmente responsable por 25% del valor de alfa -2. La anormalidad observada más comúnmente es una elevación de su valor. Es una proteína de fase aguda, y se eleva inespecíficamente en presencia de inflamación, necrosis o destrucción tisular. Sin embargo por evaluación del grado de elevación, cambios en otras fracciones e historia clínica, se pueden inteligentemente considerar un diagnóstico diferencial. Valores bajos se observan en anemias hemolíticas. TRANSFERRINA: Normalmente un 60% de beta-1 importante en el transporte de hierro y en la regulación y control de su absorción BETA LIPOPROTEINA: Normalmente responsable por 60% de beta -2 Transporta la mayor parte de lípidos séricos. Debido al bajo contenido proteico (25%), marcados cambios reflejan poca alteración en el valor de Beta- 2 IgA: Normalmente responsable del 12% del valor de gamma. Esta fracción puede estimarse observando el grado de depresión entre beta-2 y gamma. Sus componentes mejor conocidos son antitoxina, aglutininas, antibacterianas,


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isoaglutininas y crioaglutininas. Se observa marcadamente elevada en cirrosis hepática y moderadamente elevada en endocarditis bacteriana sub-aguda, tiroiditis autoinmune, linfogranuloma venéreo y varias enfermedades del colágeno. IgG: Normalmente responsable del 85% del valor de gamma. Una buena forma de estimarla es observando la altura del pico gamma. Un poco a la derecha del centro. Contiene anticuerpos contra bacterias, virus y toxinas. Elevación se observa en numerosas enfermedades sub-agudas crónicas inflamatorias y proliferativas, incluyendo neumonías, tuberculosis, cistitis, pielitis, colecistitis, endocarditis, procesos poli artríticos, enfermedades del colágeno, triquinosis, mononucleosis infecciosa, psitacosis, tifus, sífilis y hepatitis viral. Estas elevaciones se observan en todas las curvas y no deben confundirse con aquellas que se muestran en una sola zona estrecha y que representa gamopatías monoclonales. HEMOPEXINA, C´3, IgM: Muchas otras proteínas afectan la apariencia de la pendiente de los picos, algunas de ellas son hemopexina, C´3 eIgM, estás lo afectarán en los sitios indicados de la figura. Valores normales

Proteína total: 6.4 a 8.3 g/dL Albúmina: 3.5 a 5.0 g/dL Alfa-1 globulina: 0.1 a 0.3 g/dL Alfa-2 globulina: 0.6 a 1.0 g/dL Beta globulina: 0.7 a 1.2 g/dL Gammaglobulina: 0.7 a 1.6 g/dL

Nota: g/dL= gramos por decilitro El principal uso de este test es para la detección de estados fisiopatológicos tales como inflamación, pérdida de proteínas, gamapatías monoclonales, que usualmente se encuentran asociadas con neoplasias hematopoyéticos, especialmente el mieloma múltiple y la macroglobulinemia de Waldenstrôm. Esto también ocurre en otras condiciones malignas y benignas. Cualquier proteína detectada deberá ser identificada por una técnica alternativa, tales como inmunofijación o inmunoelectroforésis. Otras aplicaciones de la electroforésis en suero incluyen lo siguiente: *Evaluación de proteínas séricas, estado nutricional. *Estudio de enfermedades hepáticas, incluyendo cirrosis y hepatitis crónica activa.

Resumen del Significado de los resultados anormales

La disminución de la proteína total puede indicar: Desnutrición Síndrome nefrótico Enteropatía por pérdida de proteínas gastrointestinal

El aumento de las proteínas alpha-1 globulina puede indicar: Enfermedad inflamatoria crónica (por ejemplo artritis reumatoidea, LES) Enfermedad inflamatoria aguda Malignidad

La disminución de las proteínas alfa-1 globulinas puede indicar: Deficiencia de alfa-1 antitripsina

El aumento de las proteínas alfa-2 globulinas puede indicar: Inflamación aguda Inflamación crónica

La disminución de las proteínas alfa-2 globulinas puede indicar: Hemólisis

El aumento de las proteínas beta globulinas puede indicar: Hiperlipoproteinemia (por ejemplo, hipercolesterolemia familiar) Terapia de estrógenos

La disminución de las proteínas beta globulinas puede indicar: Trastorno de coagulación congénito Coagulopatía de consumo Coagulación intravascular diseminada

El aumento de las proteínas gama globulinas puede indicar: Mieloma múltiple Enfermedad inflamatoria crónica (por ejemplo artritis reumatoidea, LES)


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Hiperinmunización Infección aguda Macroglobulinemia de Waldenstrom Enfermedad hepática crónica

+ = Aumento - = Descenso


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MÉTODOS DE DETERMINACIÓN DE PROTEÍNAS EN LÍQUIDOS BIOLÓGICOS

Métodos físico-químicos: ultracentrifugación

Electroforesis: muy utilizada

Isoelectroenfoque

Métodos obsoletos: solubilidad de proteínas en reactivos como nitroprusiato sódico

Cromatografía de intercambio iónico

Cromatografía líquida de alta presión HPLC

Refractometría: poco uso Métodos inmunológicos

Doble inmunodifusión de Ouchterlony

Imunodifusión radial simple

Inmunoelectroforesis

Contrainmunoelectroforesis

Electroforesis en cohete y bidimensional de Laurel

Inmunofijación

Nefelometría Métodos químicos

Biuret : reacción entre iones de Cu y el N peptídico dando color violeta en medio alcalino Determinación de proteínas urinarias totales Es un índice claro del estado del riñón La proteinuria puede ser: no patológica, tubular, glomerular y por sobreproducción (Bence-Jones) Problemas: interfirientes y concentraciones bajas Métodos: turbidimétricos, indicadores de pH y Biuret. Determinación de proteínas en líquido cefalorraquídeo

Concentración normal de 15-45 mg/dL de bajo peso molecular

Contiene principalmente albúmina que atraviesa mejor la BHE

Métodos: turbidimétricos, Biuret y Lowry ( Folin- Ciocalteau)

COMPUESTOS NITROGENADOS NO PROTEICOS

Ácido úrico

Se forma por oxidación de bases púricas

Las purinas intervienen en el metabolismo como cofactores, sustratos o reguladores, proceden del catabolismo de nucleótidos o de la ingesta

Los nucleótidos se hidrolizan en intestino a bases libres o a nucleósidos y como tal se absorben

Vuelven a sintetizar nucleótidos por acción de la adenina-fosforribosil-tranferasa o la hipoxantina-guanina-fosforribosiltransferasa.

2/3 se excretan por orina y el resto por digestivo. Biblirrubina

Formación de bilirrubina

Hiperbilirrubinemias

no conjugada : hemólisis, defecto genético ( Crigler-Najar y Gilbert), ictericia neonatal, eritropoyesis ineficaz, drogas que compiten por el glucorónido

conjugada: colestasis, defectos genéticos ( S Dubbin Jhonson y de Rotor), lesiones hepatocelulares


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Urea

Se determina el BUN , nitrógeno ligado a urea

Urea en mg = 2,14. BUN Creatinina

Constituye un buen índice de valoración de la función renal especialmente del filtrado glomerular

Se determina la depuración o aclaramiento:

Acl Cr = U. V/P. se necesita la orina de 24 horas y se determina sobre una alícuota. U = concentración de creatinina en orina P= concentración de creatinina en plasma V= volúmen de orina en 24 horas

En humanos el amonio libre es tóxico, sobre todo para el cerebro, luego el grupo amino procedente de la degradación de los AA debe de ser transportado convenientemente al hígado, donde se convertirá en urea. Estos grupos amino deberán ser transportados al hígado en una forma distinta de NH4+ para que la concentración de éste en sangre no se eleve; generalmente se transportan como GLN o como ALA según se recoge en el siguiente esquema.

En la mayoría de los tejidos el amonio se almacena en forma de GLN a partir del GLU y actuando la glutamina sintetasa; esto conlleva gasto de energía, 1 ATP por grupo amino que se almacena.

La GLN transporta estos grupos aminos hasta el hígado y allí los libera mediante la actuación de la glutaminasa.

En el músculo los aminoácidos liberan amonio que:

1º.- Capta el alfa-cetoglutarato para formar GLU con la catálisis de la glutamato deshidrogenasa,

2º.- El GLU formado cede el grupo amino al piruvato que se transforma en ALA en una reacción de transaminación catalizada por la GPT o ALAT. El piruvato se forma constantemente en el músculo como producto de la glucolisis.

3º.- La ALA se transporta hasta el hígado y alli se transamina de nuevo con el a-cetoglutarato por acción de la GPT o ALAT hepática; el piruvato liberado en hígado se convertirá fácilmente en glucosa por la vía gluconeogénica. Este conjunto de reacciones en músculo e hígado, que intercambian ALA y glucosa entre ambos tejidos, es lo que se denomina:


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CICLO ALANINA-GLUCOSA

El transporte de grupos amino desde los músculos hasta el hígado se realiza fundamentalmente en forma de ALA, según se aprecia en el esquema anterior y se representa en los siguientes. El hígado aporta glucosa a los músculos que lo degradan por la vía glicolítica hasta piruvato. Éste capta un grupo amino por transaminación y en forma de ALA lo transporta hasta el hígado donde lo libera para que se transforme en urea. El piruvato en el hígado puede entrar en la gluconeogénesis para formar glucosa de nuevo.

TRANSAMINASAS CON APLICACIÓN CLÍNICA: GPT o ALAT y GOT o ASAT

CICLO DE LA UREA

http://www2.uah.es/tejedor_bio/bioquimica_Farmacia/tema31-2.htm

14.proteínas

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