Metabolis..

Biosíntesis ddee aammiinnooáácciiddooss
YY eelliimmiinnaacciióónn ddee nniittrróóggeennoo

 Aminoácidos esenciales:
Los aminoácidos esenciales no pueden ser sintetizados
por el organismo, deben ser obtenidos a partir de la
dieta.
La Histidina y la Arginina, solo se les considera
esenciales durantes periodos de rápido crecimiento
celular, infancia, lactancia, durante una enfermedad.
 Aminoácidos No-esenciales:
Aminoácidos que pueden ser sintetizados por el
organismo a partir de productos intermedios del ciclo de
krebs y otras vías metabólicas.

Reacciones clave del metabolismo de
los aminoácidos
• Dos tipos de reacciones principales en el
metabolismo de los aminoácidos (transaminación
y desaminación)
a) Transaminación:
 La transaminación convierte un aminoácido en otro,
catalizan la transferencia del grupo amino (NH3+) de
un aminoácido a un alpha-cetoácido (piruvato,
oxalacetato o mas a menudo alpha-cetoglutarato)
 Las aminotransferasas se encuentran en el citosol y
en la mitocondria.
 Participan tanto en la síntesis como la degradación de
aa

PLP: Piridoxal fosfato un derivado de la vviitt BB66,, ccooeennzziimmaa mmuuyy
iimmppoorrttaannttee pprreesseennttee eenn ttooddaa rreeaacccciióónn ddee ttrraannssaammiinnaacciióónn

a) Desaminación Oxidativa:
 Elimina el grupo amino.
 El amoniaco formado (NH4+) entra al ciclo de la urea y
los esqueletos carbonados (alpha-cetoácidos) son
productos intermedios glucolíticos y del ciclo de krebs
 Las desaminasas se encuentran en la mitocondria
 Presentan control alósterico, regulado negativamente
por ATP y GTP y regulado positivamente por ADP y
GDP.
 Cuando los niveles de energía son bajos, se
incrementa la actividad de las desaminasas para
proporcionar alpha-cetoglutarato al ciclo de krebs para
generar energía

CCiicclloo ddee llaa
-- +
GTP GDP
UUrreeaa
ATP
ADP

Vías biosintéticas de los aminoácidos
SINTESIS DE TIROSINA:
 Se forma mediante la hidroxilación del aa esencial
Fenilalanina, por la Fenilalanina hidroxilasa. Reacción
irreversible.
 La enzima necesita del cofactor tetrahidrobiopterina
que participa en la reacción de hidroxilación.
 El déficit genético de la fenilalanina hidroxilasa
produce FENILCETONURIA.
 La Tirosina es precursor de las catecolaminas
(dopamina, adrenalina y noradrenalina) asi como de la
melanina y la hormona tiroxina.

Síntesis de Tirosina
Déficit genético de
Fenilalanina hidroxilasa
Produce Fenilcetonuría

Función de la Tetrahidrobiopterina

Síntesis de Catecolaminas a partir de
Tirosina
S-adenosyl-l-methionine (adoMet). S-adenosy-l-homocysteine (AdoHcy)

Trastornos del metabolismo de
aminoácidos
Fenilcetonuria:
Déficit de la enzima Fenilalanina-hidroxilasa,
también debido al
cofactor tetrahidrbiopterina pero es
poco frecuente
Prevalencia 1:10,000-20,000
nacimientos

Trastornos del metabolismo de
aminoácidos
Alcaptonuria:
Déficit de la enzima Acido
homogentisico-Oxidasa implicado
en la rotura de tirosina a fumarato
Prevalencia 1:100,000 nacimientos
El Homogentisato se excreta por la
orina, tornándose luego de color
oscuro

SINTESIS DE SERINA:
Existe varias rutas disponibles para la síntesis de Serina
 La vía fosforilada (vía principal):
Tiene lugar en el citosol, la serina se forma a partir del
producto intermediario de la glicólisis (3-fosfoglicerato)
 A partir de la Glicina:
Se puede sintetizar a partir de la Glicina en la
mitocondria. La reacción es reversible, por tanto la
Serina y la Glicina son ínter convertibles
La enzima Glicina hidroximetil transferasa requiere de
Piridoxal fosfato

Síntesis de Serina (vía fosforilada)
GLUCOLISIS

Síntesis de Serina (A partir de Glicina)

SINTESIS DE GLICINA:
Se realiza por dos vias principales ambas en la mitocondria
 A partir de Serina:
Por la Serina hidroximetil transferasa (Lo inverso a la
síntesis de Serina).
 A partir de CO2 y NH4+:
Utiliza al N5N10-metileno-Tetrahidrofolato (THF), un
donante de unidades de carbono, en una reacción
catalizada por la enzima Glicina-sintasa.
 La Gly participa en la síntesis de Colágeno, Glutatión,
creatina, y síntesis de purinas, Metabolismo y
excreción de fármacos.

N5N10-metileno-Tetrahidrofolato (THF )

Síntesis de Glicina (A partir de Serina) y
(CO2 + NH4+)

SINTESIS DE CISTEINA:
 Se forma a partir de la Serina y del aminoácido
esencial Metionina en el citosol celular.
 La síntesis de Cisteina es dependiente del aporte
dietético de Metionina.
SINTESIS DE ALANINA:
 Se forma mediante un solo paso de transaminación
del Piruvato.
 Su formación depende de la demanda de la vía
glucolítica (Estado energético de la célula)

SINTESIS DE ASPARTATO Y ASPARAGINA:
 El Aspartato se forma apartir del Oxalacetato.
 El Aspartato es un aminoácido importante dentro del
metabolismo debido a su papel como donantes de
grupos amino en el ciclo de la Urea y en la síntesis de
Purinas y pirimidinas.
 La Asparagina se forma por la transferencia de un
grupo amino de la Glutamina al Aspartato. La reacción
requiere ATP y el equilibrio se inclina a favor de la
síntesis de Asparagina

Dona grupo NH3+
Glutamato AMP + PPi
Asparagina Sintasa ATP
Glutamina
Síntesis de
Apartato y
Asparagina

SINTESIS DE GLUTAMATO, GLUTAMINA, PROLINA Y
ARGININA:
 Se agrupa estos aminoácidos por que el Glutamato es
precursor de los otros, todos se forman a partir de
alpha-cetoglutarato.
 El Glutamato juega un papel clave en el metabolismo
de los aminoácidos dado que es el único que puede
sufrir una desaminación oxidativa rápida.
 El Glutamato también se forma por la transaminación
de la mayoría de los otros aminoácidos.
 La Glutamina se forma por amidación del Glutamato

SINTESIS DE GLUTAMATO, GLUTAMINA, PROLINA Y
ARGININA:
 La Glutamina se emplea para la síntesis de Purinas y
Pirimidinas.
 La Prolina se sintetiza a partir del Glutamato.
 La Arginina se forma por reducción del Glutamato a
ácido-g-semialdehido, que es transaminado a Ornitina,
esta es metabolizado por el ciclo de la Urea para dar
lugar a Arginina.

Alpha-Cetoglutarato
Glutamato
Glutamina
Síntesis de Glutamato,
Glutamina, Prolina y Arginina
Glutamato-g-
Semialdehido
Pirrolina-5-
carboxilato
Prolina
Ciclación
Expontanea
Glutamato
Aminotransferasa
Ornitina
Ciclo de la
Urea Arginina
NH4+
NADPH+H
NADP+
H20
ATP + NH4+
ATP + Pi
Glutamato
Dehidrogenasa
Glutamina
Sintetasa
Glutamato
A-cetoglutarato
NADPH+H NADP+

Eliminación del Nitrógeno proteico
• Cualquier excedente de aminoácidos sobre las
necesidades del organismo se degrada.
• Se elimina el grupo amino formando amoniaco, que
es extremadamente toxico, el amoniaco debe
convertirse en urea que es una molécula menos
toxico.
• El lugar mas importante de degradación de
aminoácidos es el hígado

Ciclo de la Urea
 Localización: Hepatocitos, principalmente en las
células periportales
 Zona: Las dos primeras reacciones ocurre en la
mitocondria, mientras que las restantes en el
citosol
 Consumo de ATP:
◦ Se consume cuatro equivalentes de ATP por cada
molecula de urea formada
◦ La conversión de fumarato a Oxalacetato produce
NADH+H
◦ Por lo tanto se consume 1.5 ATP por cada molécula de
urea formada (Se requiere energía no se genera)

Control ciclo de la Urea
Control Alósterico a corto plazo:
Principal centro de control a nivel de la enzima
Carbamoil fosfato sintasa I por N-acetil-glutámico, que la
activa alostericamente.
Control a largo plazo:
En casos de inanición, el aumento de las proteinas
musculares induce la síntesis de enzimas para hacer
frente la carga extra

Toxicidad del amonio
Posibles causas de la toxicidad del amonio
• Concentración de amonio en sangre: 30-60 uM. Supone el 2-
3% del nitrogéno excretado en orina (85% es urea, 30 g/24h;
el resto creatininia y ácido úrico)
• A concentraciones mayores de amonio: pérdida de
conciencia, letargia, lesiones cerebrales, coma.
• El mal funcionamiento del ciclo de la urea (deficiencia en
alguna de sus enzimas) puede resultar en concentraciones
tóxicas de NH4 + : 200 μM o mayores.

1) Depleciona el alfa-cetoglutarato al empujar la reacción
de la GluDH hacia la formación de Glutamato
Æ baja la actividad del ciclo de Krebs
Æ baja la producción de ATP en la neurona
2) Depleciona el glutamato al empujar la reacción de la Gln
Sintetasa hacia la formación de Gln:
Æ Baja concentración de glutamato y GABA (γ-
aminobutirato), que son neurotransmisores.

Mecanismo de toxicidad:
Un aumento de la concentración de amoniaco origina una
desviación de la reacción de equilibrio de la glutamato
deshidrogenasa hacia la formación de glutamato, lo que
produce una depleción de alfa-cetoglutarato (sustrato del
ciclo de Krebs)

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