METABOLISMO DE LAS PROTEINAS

PROTEINASPROTEINAS

Importancia

Catálisis: (enzimas) Transporte: (albúmina) Movimiento sistemático: (proteínas musculares) Regulatoria: (hormonas) Estructural: (colágeno) Defensa inmune: (anticuerpos)

RECAMBIO DE PROTEINAS

Una persona consume entre 50 y 100 g de proteínas. Diariamente degrada entre 300 y 400 g, resintetiza

300 a 400 g y excreta/cataboliza 50 - 100 g. Las proteínas extracelulares (enzimas proteolíticas,

hormonas polipeptídicas y anticuerpos) cambian rápidamente, las proteínas estructurales, como el colágeno, son mucho más estables.

Las enzimas claves de las vías metabólicas tienen una vida media muy corta.

ENZIMAS DIGESTIVAS

• Endoproteasas:• Pepsina, tripsina, quimotripsina, elastasa.• Exoproteasas:• Aminopeptidasas, carboxipeptidasa A,

carboxipeptidasa B• Las enzimas pancreáticas son secretadas

como pro-enzimas, convirtiéndose por hidrólisis parcial en su forma activa.

DIGESTION DE PROTEINAS

La digestión de las proteínas se inicia en el estómago, con participación de la pepsina, enzima que hidroliza parcialmente a las proteínas.

El proceso culmina en el intestino con la participación de enzimas pancreáticas e intestinales, formando como productos finales: tripéptidos, dipéptidos y aminoácidos, bajo cuyas formas son absorbidas las proteínas.

Digestión y absorción de proteínas

A diferencia de los hidratos de carbono y lípidos una parte significativa de la digestión de proteínas tiene lugar en el estómago.

TRANSPORTE MEDIADO ACTIVO

DIGESTION DE PROTEINASDIGESTION DE PROTEINAS

La digestión de las proteínas se inicia en el estómago, con participación de la pepsina, enzima que hidroliza parcialmente a las proteínas.

Las proteínas son parcialmente hidrolizadas debido a la especificidad de la pepsina, enzima que tiene un pH óptimo muy ácido.

Los productos de esta hidrólisis parcial son polipéptidos de elevado peso molecular.

-NH2 NH 2 -NH2

Pepsinógeno H Cl Pepsina + resto de 42 Aa.

Digestión de ProteínasDigestión de Proteínas En el estómago En el estómago

Proenzima Enzima activa pH 1,5-2,5

GASTRINA

Células Parietales

Células Principales

HCl

Pepsinógeno

¿Como actúa la pepsina?

• ES UNA ENDOPEPTIDASA

• HIDROLIZA UNIONES PEPTIDICAS

• ACTUA SOBRE: Phe-Phe, Phe-Tyr, Phe-Leu, Leu-Ala, Leu-Glu

DIGESTION DE PROTEINASDIGESTION DE PROTEINAS

• El proceso de digestión culmina en el intestino con la participación de enzimas pancreáticas e intestinales, formando como productos finales: tripéptidos, dipéptidos y aminoácidos, bajo cuyas formas son absorbidas las proteínas.

• En el enterocito participan las enzimas dipeptidasas y tripeptidasas que culminan el proceso.

ACTIVACION DE ENZIMAS PROTEOLITICAS

ESTOMAGOESTOMAGO Ion hidronioIon hidronio

Pepsinógeno PepsinaPepsina + Péptidos

INTESTINOINTESTINO

Enterocinasa

Sales biliares

Tripsinógeno TripsinaTripsina + Hexapéptido

Quimotripsinógeno QuimotripsinaQuimotripsina

Pro-elastasa ElastasaElastasa

Pro-carboxipeptidasa A Carboxipeptidasa ACarboxipeptidasa A

Pro-carboxipeptidasa B Carboxipeptidasa BCarboxipeptidasa B

DIGESTION DE PROTEINASDIGESTION DE PROTEINAS

ESTOMAGO PROTEINASPepsina

Polipéptidos

LUMEN INTESTINAL Tripsina Carboxipeptidasa A

Quimiotripsina Carboxipeptidasa B

Elastasa Dipeptidasas

ENTEROCITO

Dipéptidos Tripéptidos Aminoácidos

Dipeptidasas

Tripeptidasas

AMINOACIDOS

DIGESTION DE PROTEINAS

• Se realiza con participación de enzimas proteolíticas: gástrica, intestinal y pancreática.

• Pepsina: Phe-Phe, Phe-Tyr, Phe-Leu, Leu-Ala, Leu-Glu

• Tripsina: Arg-, Lys- .

• Quimotripsina: Tyr, Phe, Trp, Met, Lys.

DIGESTION DE PROTEINASDIGESTION DE PROTEINAS

• Elastasa: Hidroliza enlaces peptídicos adyacentes a aminoácidos alifáticos.

• Carboxipeptidasas:– CPA: (AA aromático) Phe, Tyr, Trp.– CPB: (AA básico) Lys, Arg.

• Dipeptidasas y Tripeptidasas: Hidrolizan dipéptidos y tripéptidos.

DIGESTION DE PROTEINASDIGESTION DE PROTEINAS

ESTOMAGO PROTEINASPepsina

Polipéptidos

LUMEN INTESTINAL Tripsina Carboxipeptidasa A

Quimiotripsina Carboxipeptidasa B

Elastasa Dipeptidasas

ENTEROCITO

Dipéptidos Tripéptidos Aminoácidos

Dipeptidasas

Tripeptidasas

AMINOACIDOS

TRANSPORTE DE AMINOÁCIDOS A TRAVES DE TRANSPORTE DE AMINOÁCIDOS A TRAVES DE MEMBRANAMEMBRANA

Sistema A Transporta preferencialmente aminoácidos de

cadenas laterales cortas, polares o lineales: alanina, glicina, serina, metionina y prolina.

Depende de un gradiente de sodio a través de la membrana.

TRANSPORTE DE AMINOÁCIDOS A TRAVES DE TRANSPORTE DE AMINOÁCIDOS A TRAVES DE MEMBRANAMEMBRANA

Sistema ASC Transporta aminoácidos neutros: alanina, serina y

cisteína. Muestra elevada especificidad Es dependiente de sodio.

Sistema X-

Transporta aminoácidos ácidos como Glu y Asp.

TRANSPORTE DE AMINOÁCIDOS A TRAVES TRANSPORTE DE AMINOÁCIDOS A TRAVES DE MEMBRANADE MEMBRANA

• Sistema Y+

• Transporta aminoácidos básicos (Lisina, arginina).

• Es dependiente de sodio.

• Sistema N• Es específico para glutamina y asparagina.• Sistema β• Transporta β-alanina y taurina.

Sindrome de malabsorción: proteínasSindrome de malabsorción: proteínas

Cistinuria. Se produce por un alterado transporte de los aminoácidos: Lys y Arg, presencia de cistina, ornitina, lisina y arginina en la orina. Pueden producirse cálculos de Cys.

Iminoglicinuria. Ocurre por una alteración en el transporte de la prolina, glicina e hidroxiprolina. En la orina aparecen dichos aminoácidos.

Sindrome de malabsorción: proteínasSindrome de malabsorción: proteínas

Enfermedad de Hartnup.Esta enfermedad es ocasionada por un

transporte defectuoso de aminoácidos neutros.

La pérdida de triptofano por la orina causan fotosensibilidad y picor.

El triptofano se metaboliza formando compuesto de color azul que tiñe los pañales de los recién nacidos.

Distribución de los aminoácidos en el período postprandial

• Glutamina y Asparagina: Intestino y riñón

• Aminoácidos de cadena ramificada: Músculo y cerebro

• La mayor parte de los aminoácidos: Hígado

DESTINO DE LOS AMINOÁCIDOS EN LA CELULA

• Biosíntesis: Proteínas, Compuestos no proteicos, etc.• Gluconeogénesis• Obtención de Energía

Los aminoácidos deben degradarse

1º) Pérdida del Grupo Amino

2º) Degradación de la cadena carbonada

α

PERDIDA DEL GRUPO AMINO

• Reacciones de Transaminación

• Reacciones de Desaminación Oxidativa

• Reacciones de Desaminación no Oxidativa

Reacciones generales de los Reacciones generales de los aminoácidosaminoácidos

Reacción de Transaminación: Esquema General

L-Glutamato α- cetoácido α-cetoglutarato L- Aminoácido

• En las reacciones de transaminación ocurre la transferencia de un grupo amino desde un α-aminoácido dador a un α-cetoácido aceptor.

• Las enzimas que catalizan estas reacciones se denominan AMINOTRANSFERASAS o TRANSAMINASAS.

• Estas enzimas son de naturaleza ubicua, están presentes tanto en el citosol como en las mitocondrias de las células de todos los seres vivos, animales y vegetales.

α

Transaminasas

Fosfato de piridoxal (Vitamina B6)

Glutamato Aminotransferasa

• Las reacciones de transaminación son fácilmente reversiblesreversibles y son muy importantes en el metabolismo proteico.

• Todos los aminoácidos (excepto prolina, hidroxiprolina, lisina y treonina) participan en reacciones de transaminación con los α-cetoácidosα-cetoácidos:

• piruvato alanina oxalacetato aspartato α-cetoglutarato glutamato

TRANSAMINASAS DE INTERES CLINICO

• Infarto de Miocardio Glutámico Oxalacetico Transaminasa (GOT) o Aspartato aminotransferasa (AST)Aumentada en afecciones cardíacas y hepáticas (principalmente hepatitis con necrosis)

• Afecciones Hepáticas Glutámico Pirúvico Transaminasa

(GPT) o Alanina aminotransferasa (ALT)Los mayores aumentos se producen como consecuencia de alteraciones hepáticas: colestasis, hepatitis tóxicas o virales.

C CO OO O- -

H C - C H +3H C - C H +3

N H 2 N H 2

( C H ) - C O O H2 2( C H ) - C O O H2 2

H O O C - C H O O C - C H

O O

G P T

A L T

G O T

A S T

C O O H

C H 2

C H 2

-

-

O

O

O

O

C

C

-

-

C H

C H

+

+

N H 2

N H 2

C O O H

C O O H

( C H )2 2

( C H )2 2

H O O C - C

H O O C - C

O

O

C O O H

L - a l a n i n a - c e t o g l u t a r a t o p i r u v a t o L - g l u t a m a t oα

L - a s p a r t a t o - c e t o g l u t a r a t o o x a l a c e t a t o L - g l u t a m a t oα

GPT (Glutámico Pirúvico Transaminasa)

GOT (Glutámico Oxalacetico Transaminasa)

GPT

Alanina Cetoglutarato

Piruvato Glutamato

GOT

Aspartato Cetoglutarato

Oxalacetato Glutamato

Desaminación Oxidativa

Glutamato + H2O + NAD(P) α-Cetoglutarato + NH4+ + NAD(P)H + 2 H+

Glutamato

Deshidrogenasa

NADH

NADP+

+ GDH

L-glutamato que contiene los grupos aminos provenientes de las reacciones anteriormente descritas ingresa a la mitocondria a través de transportadores y puede eliminar el grupo amino proveniente del aminoácido inicial a través de una reacción de desaminación oxidativa, que se considera como la principal vía de salida del amoníaco.

REGULACION DE LA GLUTAMATO DESHIDROGENASA

• Regulación alostérica

( + ) ADP Y GDP

( - ) ATP Y GTP• Cuando se acumula ATP y GTP en la mitocondria, como consecuencia de

una actividad elevada del ciclo de Krebs, se inhibe la desaminación del glutamato para no incorporar más α-cetoglutarato al ciclo.

• Por el contrario, cuando aumentan los niveles de ADP y GDP se activa la enzima y de esa forma se produce NADH que es utilizado para la síntesis de ATP e ingresa el α-cetoglutarato al Ciclo de Krebs.

Es una enzima mitocondrial (hígado y riñón)

GDH

TRANSDESAMINACIONEs el mecanismo general de desaminación de los aminoácidos, resultante del acoplamiento de las dos enzimas: transaminasa y glutámico deshidrogenasa

TRANSAMINACION DESAMINACION OXIDATIVA

ELIMACION DEL GRUPO AMINO

Aminoácido α−cetoglutarato

Glutamatoα−cetoácido

NADH + H+

NAD+

NH4++

REACCIONES DE DESAMINACION NO OXIDATIVA

• Serina deshidratasa

L-Serina Piruvato + NH4+

• Treonina deshidratasa

L-Treonina α- cetobutirato + NH4+

Fosfato de Piridoxal

Fosfato de Piridoxal

Origen del amoníaco

• Reacciones de desaminación: oxidativa y no oxidativas

• Bacterias intestinales y posterior absorción.

EL AMONIACO Ó ION AMONIO ES TOXICO

DEBE SER ELIMINADO

TOXICIDAD DEL AMONIACO

• A NIVEL CEREBRAL

[NH4+] : revierte la reacción de la glutamato

deshidrogenasa

[α-cetoglutarato]

[ATP]

Valores normales: 5-10 µM de NH3 en sangre

• Además del amoníaco formado en los tejidos, una cantidad considerable es producida por las bacterias intestinales a partir de las proteínas de la dieta .

• Este amoníaco se absorbe y pasa a la sangre portal.

• Normalmente el hígado elimina el amoníaco de la sangre portal, de tal manera que la sangre periférica está exenta del mismo.

• Esto es esencial ya que cantidades muy pequeñas de amoníaco son tóxicas para el SNC, produciendo temblor, visión borrosa y en los casos mas graves, coma y muerte.

• Por un mecanismo cíclico, el AMONÍACO resultante de la desaminación oxidativa del glutamato (proceso que ocurre en casi todos los tejidos), se convierte en el hígado en UREA que luego por vía sanguínea llega a los riñones y se excreta por orina.

Fuentes exógenas Fuentes endógenas (aprox.50-100 g/ día) (aprox. 300-400 g/ día)

Proteínas de la dieta Proteínas tisulares

Digestión y absorción Degradación

AMINOACIDOS

Transaminación y/ó Desaminación

Degradación Biosíntesis

α - cetoácidos Amoníaco

ProteínasAminoácidos No esenciales

Constituyentes nitrogenados no Proteicos: purinas, pirimidinas porfirinas, ácidos biliares

α - cetoácidos

GlucosaOxidación

Cuerpos cetónicos

Amoníaco

CO2 + H2O – ATP

Ciclo de Krebs

Acetil CoAExcreción

renal

Urea

En los organismos, el 90% de las necesidades energéticas son cubiertas por los hidratos de

carbono y las grasas.

El 10% al 15% restante es proporcionado por la oxidación de

los aminoácidos.