biosíntesis aminoácidos ok

5/23/2018 Biosntesis Aminocidos Ok

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Recopilado por, Luz del Carmen Ornelas Prof. Instituto Tecnolgico de MoreliaPgina 1

BIOSNTESIS DE AMINOCIDOS

A pesar de su aparente estabilidad, toda clula viva debe experimentar un

continuo proceso de renovacin.

Para mantener su funcionamiento, repararse, y/o reproducirse, las clulas

deben adquirir nutrientes de su ambiente. Estos nutrientes sern utilizados

tanto para generar los intermediarios metablicos requeridos en los

procesos de sntesis de molculas y macromolculas necesarias, como

para producir la energa requerida para estos procesos.

Uno de los aspectos ms claros en los procesos de renovacin celular es el

rpido recambio de protenas y cidos nucleicos, las macromolculas

que son ms importantes en la complejidad de los procesos responsables

del funcionamiento de las clulas vivas.

Adicionalmente, la capacidad tanto de degradar, como de sintetizar estas

molculas en los tiempos precisos, permite a los organismos responder

adecuadamente a las seales fisiolgicas o fisiopatolgicas procedentes del

organismo mismo o de su ambiente.

Considerando lo anterior podemos comprender mejor que el papel central de los

aminocidos en el metabolismo intermedio.

Los aminocidos presentes en nuestras clulas provienen de varias fuentes que

pueden ser: protenas de la dieta, catabolismo de protenas o biosntesis. Estos

aminocidos se pueden catabolizar y en este proceso producen esqueletos

carbonados y amoniaco. El amoniaco es eliminado al ambiente de varias formas

dependiendo del organismo que se trate. Los esqueletos carbonados pueden

originar dos tipos de compuestos: los cetognicos y los glucognicos y estos a su

vez si es necesario pueden catabolizarse para producir energa. Los aminocidos

tambin dan origen a compuestos nitrogenados como: grupos hemo para la

biosnteis de citocromos, hemoglobina y clorofila. Aminas, que biosintetizan


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compuestos con diversas funciones. Purinas, forman parte del material gentico,

coenzimas y molculas de alta energa. Pirimidinas que biosintetizan ADN y ARN.

Estos aminocidos tambin van a la sntesis de protenas propias de cada

organismo, van al constante recambio proteico celular y a formar protenas

estructurales y hormonas.

Clasificacin conforme a la nutricin humana. El ser humano necesita ingerir en

sus alimentos una cantidad regular de ciertos aminocidos ya que su cuerpo no

puede sintetizarlos a partir de otras sustancias. Las consecuencias de la privacin

continua incluso de solo uno de los aminocidos esenciales pueden ser terribles y

hasta fatales.


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AMINOCIDOS ESENCIALES AMINOCIDOS NO ESENCIALES

TREONINA ALANINA

METIONINA ASPARAGINA

VALINA ASPARTATO

LEUCINA CISTEINA

ISOLEUCINA GLUTAMATO

FENILALANINA GLUTAMINA

TRIPTFANO GLICINA

LISINA PROLINA

ARGININA* (semiesencial) SERINA

HISTIDINA* TIROSINA

*solo durante la infancia ya que en la vida adulta, el organismo aprende a

biosintetizarla por l mismo con el transcurso del tiempo.

Biosntesis de aminocidos.

Familias de aminocidos agrupados por precursor metablico.

Los veinte aminocidos se sintetiza a partir de tres rutas: Gluclisis, Ciclo de

Krebs y la va de las pentosas fosfato . Como se muestra en la figura.

Las vas para la biosntesis de aminocidos son varias sin embargo presentan una

caracterstica comn importante sus esqueletos carbonados provienen de

intermediarios de la gluclisis, la va de las pentosas o del ciclo del cido

ctrico a partir de esto los aminocidos se pueden agrupar en seis familias

biosintticascomo se indica, los aminocidos esenciales estn escritos en rojo.

Familias biosintticos provenientes del:

1. Alfa-ceto glutarato.

2. Fosfoglicerato.

3. Oxalacetato.

4. Piruvato.


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5. Fosfoenolpi ruvato y eritrosa 4-fosfato.

6. Ribosa 5-fosfato.


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1. Aminocidos derivados del -cetoglutarato

El -cetoglutarato intermediario del ciclo del cido ctrico da origen al glutamato

por una reaccin de transaminacin, a partir de ste se forman, glutamina,

arginina y prol ina.


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Biosntesis de aminocidos a partir de cetocidos

Tres -cetocidos: -cetoglutarato, oxalacetato y piruvato se convierten en

aminocidos, mediante reacciones de transaminacin, estas reacciones se llevan

a cabo mediante transaminasas dependientes del piridoxal fosfato Las

reacciones de transaminacin intervienen en la sntesis de la mayora de los

aminocidos.


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La reaccin tiene lugar en dos etapas se forma una base de Schiff entre amoniaco

y cetoglutarato. La formacin de esta base de Schiff es una reaccin clave que

tiene lugar en muchas etapas de biosntesis y degradacin de aminocidos.

La glutamina se sintetiza a travs de la reaccin de aminacin directa. La arginina

se obtiene en el ciclo de la urea, y aunque la mayor parte de ella se rompe, poraccin de la arginasa, en ornitina y urea, puede proporcionar la suficiente cantidad

de aminocido para el recambio proteico de un individuo adulto, no as en los

individuos jvenes que precisan cantidades elevadas para el crecimiento.


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2. Aminocidos derivados del 3-fosfoglicerato

Este metabolito es un intermediario de la gluclisis y a travs de reacciones de

transaminacin y reduccin da lugar a serina. A partir de la serina, se obtienen dos

aminocidos: la glicina por eliminacin de un tomo de carbono a travs de un

transportador, el tetrahidrofolato que mueve unidades activadas de un tomo de

carbono.

La sntesis de cistena requiere la participacin, adems de serina que proporciona

el Esqueleto carbonado, de otro aminocido, la metionina, que le suministra el

tomo de azufre. En una primera reaccin la metionina se convierte en Sadenosil-

metionina, pierde un grupo metilo y reacciona con la serina para dar el aminocido

cistena.

Biosntesis de Serina

La principal va para la biosntesis de novo de serina comienza con el

Intermediario glicoltico 3-fosfoglicerato. Una deshidrogenasa ligada a NADH

convierte el 3-Fosfoglicerato en un cetocido, 3-fosfopiruvato, adecuado para latransaminacin subsecuente. La actividad de la aminotransferasa con el glutamato

como donante produce 3-fosfoserina, que es convertido a serina por la fosfoserina

fosfatasa. Como se indica abajo, la serina puede ser derivada de la glicina (y

viceversa) por una reaccin de un solo paso que envuelve la serina

hidroximetiltransferasa y el tetrahidrofolato (THF).


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La principal va a la glicina es una reaccin de 1 paso catalizada por la serina

hidroximetiltransferasa (SHMT). Esta reaccin implica la transferencia del grupohidroximetil de la serina al cofactor tetrahidrofolato (THF), produciendo glicina y

N5,N10-metileno-THF. Hay versiones mitocondrial y citoslica de la serina

hidroximetiltransferasa. La enzima citoslica se conoce como SHMT1 y el enzima

mitocondrial es SHMT2.

En plantas y bacterias la biosntesis de la cistena empieza tambin a partir de la

serina que pasa a convertirse en O-acetilserina por actuacin de la enzima serina

acetiltransferasa (EC 2.3.1.30). La enzima O-acetilserina (tiol)-liasa ((OAS-TL; EC

2.5.1.47), usando azufre en forma de cido sulfhdrico, convierte este ster en

cistena por desplazamiento del acetato.


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La glicina producida de la serina o de la dieta puede tambin ser oxidada por el

complejo de separacin de la glicina, GCC, para producir un segundo equivalente

de N5,N10-metileno-tetrahidrofolato as como el amonaco y el CO2.

Otra ruta es a partir de CO2y NH4+y N5, N10-metilentetrahidrofolato que dona un

fragmento monocarbonado, una reaccin catalizada por la glicina sintasa que

cuando trabaja en sentido inverso se llama enzima que rompe la glicina.

CO2 + NH4++ N5,N10-metilentetrahidrofolato + NADH:H+

Glicina+ tetrahidrofolato + NAD


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Biosntesis de la Cistena: Funcin de Metionina

El azufre para la sntesis de la cistena viene del aminocido esencial metionina.

Una condensacin de ATP y metionina catalizados por la metionina

adenosiltransferasa produce S-adenosilmetionina(SAM o AdoMet).


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La SAM sirve como precursora para numerosas reacciones de transferencia de

grupos metilo. El resultado de la transferencia de grupos metilos es la conversin

de SAM a S-adenosilhomocistena. La S-adenosilhomocistena es entonces

fraccionada por la adenosilhomociteinasa para producir homocistena y adenosina.

La homocistena puede ser convertida de nuevo a metionina por la metionina

sintasa, una reaccin que ocurre bajo condiciones de ahorro de metionina y

requiere de N5-metil-tetrahidrofolato como donante metlico.

Las reacciones de transmetilacin empleando SAM son extremadamente

importantes, pero en este caso el papel de la S-adenosilmetionina en la

transmetilacin es secundario a la produccin de homocistena (esencialmente un

subproducto de la actividad de la transmetilasa). En la produccin de SAM todos

los fosfatos de un ATP se pierden: uno como P iy dos como PPi. Es la adenosina

la que es transferida a la metionina y no al AMP.

En la sntesis de cistena, la homocistena se condensa con la serina para producir

cistationina, que es posteriormente fraccionada por la cistationasa liasa para

producir cistena y -cetobutirato. La suma de las ltimas dos reacciones es

conocida como trans-sulfuracin.La cisteina se utiliza para la sntesis de protenas y otras necesidades del cuerpo,

mientras que el -cetobutirato es decarboxilado y convertido a propionil-CoA.

Mientras la cistena se oxida fcilmente en el aire para formar disulfido cistina, las

clulas contienen poco o nada de cistina libre porque el agente reductor glutatin,


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revierte efectivamente la formacin de cistina por una reaccin no enzimtica de

reduccin.

Utilizacin de metionina en la sntesis de cistena

Las 2 enzimas claves de esta va, la cistationina sintasa y la cistationasa

(cistationina liasa), usan fosfato de piridoxal como cofactor, y ambas estn bajo

control regulatorio. La cistationasa est bajo control alostrico negativo por lacistena, como tambin, la cistena inhibe la expresin del gen cistationina sintasa.

Se conocen defectos genticos para la sintasa y la liasa. La prdida o deterioro de

la cistationina sintasa conduce a la homocistinuria y se asocia a menudo a retraso

mental, aunque el sndrome completo es multifactico y muchos individuos con

esta enfermedad son mentalmente normales.


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3. Aminocidos provenientes del oxalacetato.

Asparagina sintetasa, una reaccin de amidacin


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El terahidrofolato puede transportar un grupo metilo en su tomo N-5 pero su

potencial de transferencia no es suficientemente elevado para la mayora de

las metilaciones biosintticas.

Obtencin de treonina

La treonina mediante la reaccin que se muestra.


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Obtencin de la leucina e isoleucina

La valina, Leucina e Isoleucina estn relacionadas estructuralmente y comparten

determinadas reacciones y enzimas en sus rutas de biosntesis. Las ltimas cuatro

reacciones de biosntesis de valina e isoleucina las catalizan las mismas enzimas.


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En bacterias y plantas la sntesis de Lisina emplea como precursores al Piruvato y

al Semialdehido Asprtico para dar origen a la via del c. Diaminopimlico,

mientras que en los hongos se emplea el -Cetoglutarato, como precursor de la

va del c. -Aminoadpico

4. Aminocidos provenientes del Piruvato.

Biosntesis de alanina. Se lleva a cabo por una reaccin de

transaminacin en donde el dador del grupo amino es el glutamato y el

receptor es el cetocido Piruvato.


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Sntesis de aminocidos con residuos ramificados como valina,

leucina e isoleucina.


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Aminoc idos provenientes del Fosfoenolpiruvato y er it rosa 4-fosfato.

Se muestra la ruta metablica de los aminocidos aromticos. El cido

shiqumico es el precursor de muchos compuestos aromticos, incluyendo a los

aminocidos aromticos, cido cinmico y ciertos polifenles.


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Aminoc idos provenientes de la Ribosa 5-fosfato.

Biosntesis de histidina. La sntesis de histidina es un proceso complejo que

involucra nueve enzimas. La sntesis del imidazol parte del fosforibosil-ATP. Es un

aminocido esencial para el adulto. Es posible que compuestos derivados de lahistidina (carnosina y anserina) se usen para satisfacer las necesidades de

histidina a corto plazo.


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Regulacin metablica.

La glutamina sintetasa cataliza la entrada de un grupo amino sobre el carboxilo

gamma, formandose un grupo amido. La catlisis necesita de la energa que

aporta una molcula de ATP. La glutamina sintetasa es un punto de regulacin

importante en el metabolismo de compuestos nitrogenados, segn se observa en

el esquema.


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Catabolismo de los aminocidos

Destino de los esqueletos carbonados

Si el organismo requiere energa ya sea por ayuno prolongado o en caso de

alguna enfermedad como la diabetes, los esqueletos carbonados de los

aminocidos, se incorporan a intermediarios metablicos de las rutas de gluclisis

y ciclo de Krebs, para ser catabolizados hasta CO2, H2O, NADH.H+yFADH2estos

intermediarios reducidos de alta energa van a cadena respiratoria a sntesis de

ATP.


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Si el organismo no necesita energa los aminocidos pueden transformarse en

glucosa o intermediarios de gluclisis para ir a la sntesis de diversos compuestos

o en AcetilCoA para ir a la sntesis de cidos grasos para la formacin de lpidos

complejos.

Los aminocidos son los precursores de muchas biomolculas.

Adems de ser los elementos con los que se constituyen las protenas, los

aminocidos actan como precursores de muchas molculas que desempean

funciones importantes y muy variadas las molculas a las que dan origen se

muestran en el esquema siguiente:

Las purinas y pirimidinas derivan fundamentalmente de aminocidos :Purinas:Glicina, glutamina y aspartato


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Pirimdinas: Aspartato

Lpidos: La esfingosinaque es un precursor de los esfingolpidos deriva de la

serina.

La histamina un potente vasodilatador, se obtiene por descarboxilacin de la

histidina.

La tirosina o hidroxifenilalanina es un precursor de las hormonas tiroxina

(tetraiodotironina) y adrenalina o epinefrina as como de la melanina, un

pigmento polmrico complejo que da color a la piel y a los ojos.


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El neurotransmisor serotonina(5-hidroxiltriptamina) y el anillo de nicotinamida del

NAD+ se sintetizan a partir de triptfano .

El glutatin un -

glutamilpptido (el

glutamato se une a

la cistena mediante

el carboxilo ) acta

como amortiguador

de sulfhidrilosmanteniendo en estado reducido los residuos de cisteina de la hemoglobina y de

otras protenas del eritrocito y como antioxidante. El glutatin desempea un

papel clave en la destoxificacin porque reacciona con H2O2y con perxidos

orgnicos, los subproductos nocivos de la vida.

El xido ntrico una molcula seal de vida media muy breve se forma a partir de

la arginina, este radical libre en estado gaseoso se genera de forma endgena a

partir de arginina mediante una reaccin compleja catalizada por la enzima

xido ntrico sintasa

El xido ntrico es un importante mensajero en procesos de transduccin de

seales de vertebrados.


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Las porfirinas de mamferos se sintetizan a partir de glicina y

succinilCoenzima-A para formar -aminolevulinato, 2 molculas de -

aminolevulinato se condensan para formar el intermediario porfobilingeno,

posteriormente 4 molculas de porfobilingeno se condensan (cabeza con cola)

para formar un tetra pirrol de cadena abierta en una reaccin catalizada por la

porfobilingeno desaminasa. A continuacin el tetrapirrol de cadena abierta se

cicla para formar uroporfiringeno III.

Los grupos hemo son molculas que constituyen a los citocromosque son parte

fundamental de la respiracin celular, constituyen tambin a la hemoglobinay ala clorofila.


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El ciclo de la urea tiene como finalidad excretar el amoniaco que surge del

catabolismo de aminocidos. En los organismos ureotlicos (excretan el N como

urea), el amonaco depositado en las mitocondrias de los hepatocitos se convierte

en urea mediante el ciclo de la urea. Esta ruta fue descubierta en 1932 por Hans

Krebs y un estudiante mdico asociado, Kurt Henseleit. La produccin de urea

tiene lugar casi exclusivamente en el hgado y representa el destino de la mayor

parte del amonaco all canalizado. La urea pasa al torrente sanguneo y de ah a

los riones y se excreta en la orina.


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El piruvato que se genera en el msculo y otros tejidos perifricos, puede ser

transaminado a alanina que es llevada al hgado para la gluconeognesis. La

reaccin de transaminacin requiere un -aminocido como donador del grupo

amino, generndose un -cetocido en el proceso. Esta va se denomina el ciclo

de la glucosa-alanina. Aunque la mayora de aminocidos se degradan en el

hgado algunos son desaminados en el msculo. El ciclo de la glucosa-alanina es,

por tanto, un mecanismo indirecto del msculo para eliminar nitrgeno y a la vez

para llenar su reserva de energa. Sin embargo, la funcin ms importante del

ciclo glucosa-alanina es permitir a los tejidos no-hepticos entregar la porcin

amino de los amino aminocidos metabolizados al hgado para que sea excretada

como urea

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