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• Veronica Karla Tintaya Quispe

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06/10/2017

Las proteínas realizan muchas funciones en los seres vivos, ocupando un sitio importante en las estructuras y dinámica de la materia viva lo cual evidencia que la vida de los sistemas biológicos están muy asociados a ella. Dr. ALBERTO FIGUEROA, Ph. D

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LOS AMINOÁCIDOS

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CLASIFICACIÓN DE LOS Aa

Son estructuras químicas biológicas que forman los péptidos, dipeptidos y proteínas teniendo la siguiente estructura general.

Clasificación biológica de los aminoácidos: Aminoácidos esenciales Aminoácidos no esenciales

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CLASIFICACIÓN DE Aa ESENCIALES

NO ESENCIALES

Fenil alanina

Ac. Aspartico

Isoleucina

Ac. Glutamico

Leucina

Alanina

Lisina

Cistina

Metionina

Citrulina

Treonina

Hidroxiprolina

Triptofano

Prolina

Valina

La presencia de N influye en la síntesis de Aa y proteínas. Las plantas y microorganismos tienen capacidad de síntesis de todo tipo de aminoácidos. Los aminoácidos serán parte estructural de las proteínas y en menor grado para generar energía.

Serina Tirosina BIOQUIMICA Dr. ALBERTO FIGUEROA Ph.D

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DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN DE PROTEÍNAS

EXOPEPTIDASAS Exopeptidasas: Carboxipeptidasas Aminopeptidasas dipeptidasas

Las proteasas son enzimas proteolíticas que se

encuentran a nivel tractogastrointestinal, cumple función hidrolizando los enlaces peptídicos. Proteolíticas o proteasasas: Endopeptidasas.

Exopeptidasas

y

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EXOPEPTIDASAS

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ENDOPEPTIDASAS

Generalmente son enzimas pancreáticas, hidrolizan todo tipo de enzimas excepto la prolina y aminoácidos básicos. Activador Zn 2+. Aminopeptidasas: Leucinaaminopeptidas con acción en LEU. Dipeptidasas: En jugo intestinal, acción en dipeptidos, la prolidasa con acción sobre la prolina. Activador Mg 2+ Carboxipeptidasas:

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Se encuentra gastrointestinal, son zimógenos.

a nivel generalmente

Pepsina (pH 1,5 a 2,5) en el estomago desdobla enlaces de Aa aromáticos y ácidos. Tripsina y Quimotripsina (pH 7,5 a 8,5) en el intestino, son enzimas pancreáticas, desdobla enlaces de LIS y ARG. BIOQUIMICA Dr. ALBERTO FIGUEROA Ph.D

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En los animales: Las Endopeptidasas reducen el tamaño de los Aa por hidrólisis. Las Exopeptidasas liberan a los Aa. Inicia en el estomago con la peptina, tripsina luego quimotripsina con acción en: triptofano, fenilalanina, leucina y metionina.

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CATABOLISMO DE Aa En vegetales, las enzimas proteolíticas están en: semillas, brotes, hojas semillas cuando germinan liberan Aa necesarios para el crecimiento del brote. En hojas viejas las proteínas se hidrolizan para ser transportados a hojas jóvenes para la síntesis de nuevas proteínas celulares cuando se tiene insuficiente suministro de nitrógeno.

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Provienen de la hidrólisis de las proteínas y serán utilizados: Síntesis de nuevas proteínas. Desviado a procesos degradativos para obtener energía o síntesis de metabolitos intermediarios . Seguir una ruta u otra depende de las necesidades del organismo.

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CATABOLISMO DE Aa El sitio de degradación de los Aa en los mamíferos es el hígado.

La degradación de los Aa se inicia con la liberación de -NH2 denominándose desanimaciones para luego ser utilizado el NH3 en la síntesis de nuevos Aa

La pérdida del grupo amino se realiza primero y luego el esqueleto carbonado. El grupo amino de muchos Aa es transferido al glutamato, el cual, por desaminación oxidativa llega a la formación de amonio.

La degradación del –COOH en los Aa hasta CO2 se denomina descarboxilaciones.

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DESAMINACIÓN

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DESAMINACION OXIDATIVA

Actúan enzimas especificas denominadas aminoácido oxidasas. Las desaminaciones son de tres tipo:

Las enzimas son específicas asociadas al NAD y FAD las que desaminan Aa de la serie D mas rápido. aminoácidooxidasa R-CHNH2-COOH + H2O ↔ R-CO-COOH + NH3 + H2O aminoácido cetoácido NAD NADH + H

Desaminación oxidativa Desaminacion no oxidativa Desaminación deshidratante

CK, CR, PO Se une el met. de Aa y Carbohidratos BIOQUIMICA Dr. ALBERTO FIGUEROA Ph.D

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El α cetoglutarato puede degradarse totalmente hasta CO2 y H2O mediante CK, CR, PO o también como inicio de metabolismo de síntesis de Aa. El α cetoglutarato se puede considerara un nexo entre los carbohidratos y el metabolismo de las proteínas. Los aminoácidos que se degradan por este mecanismo se denominan glucoplasticos.

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DESAMINACION DESHIDRATANTE

DESAMINACION NO OXIDATIVA

Produce desaminación y deshidratación con la enzima deshidratasa.

La aspartasa (aspartato amoniacoliasa ) cataliza la reacción. aspartasa Ac. Aspartico -------- Ac. Fumarico + NH3

El proceso forma de manera intermedia un iminoácido y luego cetoácido.

Se encuentra en plantas y bacterias.

Este tipo de proceso es propio de la serina y tirosina. Es importante en plantas a nivel de órganos envejecidos.

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TRANSAMINACION Transfieren el grupo amino de un aminoácido a un cetoácido generando un nuevo aminoácido. La coenzima de las transaminasas es el fosfato de piridoxal. Las transaminasas se encuentran en la fracción soluble del citoplasma como en la mitocondria. El cetoácido formado es fuente para el ciclo de krebs. En los vegetales la transaminación es importante para la síntesis de los aminoácidos.

Ser deshidratasa

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DESCARBOXILACION

Eliminación del Nitrógeno

El grupo carboxílico de los Aa se degrada hasta CO2 y amina.

Los animales según la forma de eliminación del nitrógeno se clasifica en: UREOTELICOS: Se elimina en forma de urea. Vertebrados terrestres. AMONOTELICOS: Se elimina en forma de amoniaco. Peces. URICOTELICOS: Se elimina en forma de ácido úrico. Reptiles y pájaros.

Aminoacidodescarboxilasa Fosfato de piridoxal R-CHNH2-COOH → CO2 + R-CH2-NH2 aminoácido amina

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CICLO DE UREA Su importancia radica en que es el mecanismo más eficaz que dispone el organismo para la eliminación del amoníaco. La Urea es un compuesto de baja toxicidad. En este proceso 2 moléculas de amoníaco y una de CO2 son convertidas en urea. La síntesis de la Urea se lleva a cabo en el hígado y de este órgano alcanza al riñón, donde se elimina por la orina. Cualquier situación que impida eliminar la urea por los riñones puede ser fatal (uremia).

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CICLO DE LA UREA En resumen el amoniaco producido constantemente por los tejidos es transformado en glutamato, glutamina y urea. En gran medida la toxicidad del amoniaco se debe a la formación de glutamato y glutamina, lo que produce un déficit de acetoglutarato del ciclo de Krebs e inhibición de la respiración celular.

Ciclo de la urea

Reacciones del ciclo de la urea Reacción 1: Síntesis de carbamilfosfato La condensación de un mol de amoniaco de otro de CO2 y de una de fosfato (derivado del ATP) para formar carbamilfosfato es catalizada por la carbamilfosfato cintasa. Los dos moles de ATP hidrolizado durante esta reacción a portan la energía necesaria durante la síntesis de dos enlaces covalente de carbamilfosfato

Reacción 1: Síntesis de carbamilfosfato

Reacciones del ciclo de la urea Reacción 2: Síntesis de citrulina La transferencia de la fracción carbamilo del carbamilfosfato a la ornitina, formando citrulina + PI, es cataliza por la L-ornitina transcarbamilasa de las mitocondrias del hígado. La reacción es altamente especifica para la ornitina y el equilibrio favorece grandemente la síntesis de la citrulina.

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Reacción 2: Síntesis de citrulina

Reacciones del ciclo de la urea Reacción 3: Síntesis del argininsuccinato En la reacción del argininsuccinato cintasa, el aspartato y la citrulina se unen por medio del grupo amino del aspartato la reacción requiere del ATP y el equilibrio favorece fuertemente la síntesis del argininsuccinato.

Reacción 3: Síntesis del argininsuccinato

Reacciones del ciclo de la urea Reacción 4: Desdoblamiento del argininsuccinato en arginina y fumarato El desdoblamiento reversible del argininsuccinato en arginina y fumarato es cataliza por la argininsuccinasa. La reacción se lleva a cabo por un mecanismo de transeliminación. El fumarato formado puede ser convertido en oxalacetato mediante la reacciones de la fumarasa y de la malato deshidrogenasa y luego transaminado éste para regenerar el aspartato.

Reacción 4: Desdoblamiento del argininsuccinato en arginina y fumarato

Reacciones del ciclo de la urea • Reacción 5: Desdoblamiento de la arginina en

ornitina y urea • Esta reacción completa el ciclo de la urea y regenera la

ornitina, sustrato de la reacción 2. el desdoblamiento hidrolítico del grupo guanidínico de la arginina es catalizado por la arginasa. La arginasa altamente purificada preparada el hígado de mamíferos es activada por el Co2+ o el Mn2+. La ornitina la lisina son potentes inhibidores que compiten con la arginina.

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Reacción 5: Desdoblamiento de la arginina en ornitina y urea

BIOSINTESIS DE AMINOACIDOS

Conexiones entre los ciclo de Krebbs y de la urea 1. El fumarato producido en la reacción de la argininosuccinato liasa, ingresa a la mitocondria, donde es blanco de la fumarasa y malato deshidrogenasa para formar oxalacetato. 2. El aspartato que actúa como dador de N en el ciclo de la urea se forma a partir del oxalacetato por transaminación desde el glutamato. 3. Dado que las reacciones de los dos ciclos están interconectados se les ha denominado como doble ciclo de Krebs

En los animales generalmente sera el proceso denominado aminación, es opuesto a las desaminaciones. R-CO-COOH + NH3 → R-CHNH2-COOH En las plantas se tiene el ciclo del nitrógeno

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CODIFICACION PARA LA SINTESIS DE PROTEINAS

CICLO DEL NITRÓGENO

Los ácidos nucleicos son responsables del almacen y transferencia de la información genética. Son moléculas de cadenas largas de unas subunidades llamadas bases, que se disponen según una secuencia exacta. Éstas, son "leídas" por otros componentes de las células y utilizadas como patrones para la síntesis de proteínas. Hay 2 tipos de ácidos nucleicos el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN), los cuales están presentes en todas las células.

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Síntesis de proteína El mensaje genético se encuentra en las cadenas de ADN. Para que la célula se divida este ADN debe duplicarse: REPLICACIÓN, repartiéndose entre las células hijas. Durante la interfase el funcionamiento de la célula está dirigido por las proteínas. A partir del ADN se forma una molécula de ARN (TRANSCRIPCIÓN) que sale del núcleo: ARN y es "leído" por el RNAr con la ayuda del RNAt que le provee los aminoácidos para la formación de las proteínas

El apareamiento normal en una doble cadena de DNA sería: DNA – DNA A – T G – C T - A C – G

El apareamiento de bases entre DNA y RNA sería el siguiente: DNA – RNA A – U G – C T – A C – G

Dichas instrucciones , se descifran leyendo los nucleótidos de tres en tres ("tripletes de nucleótidos“ o codon), y cada triplete de nucleótido determina uno de los 20 aminoácidos existentes- Durante la traducción, a medida que se "leen" los codones, se van añadiendo los aminoácidos correspondientes a la proteína que se está formando.

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BIOSINTESIS DE PROTEINAS Se requiere de: Energía para el proceso. Presencia de Aa precursores. Condiciones para la síntesis proteica. Necesidad de cambio proteico. Etapas de la Biosíntesis Proteica: ACTIVACIÓN INICIACION PROLONGACION TERMINACION BIOQUIMICA Dr. ALBERTO FIGUEROA Ph.D

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SÍNTESIS DE PROTEINAS ACTIVACION Consiste en la formación del AminoacilRNA t

La molécula de tRNA es el adaptador (anticodon) que aparea el aminoácido correcto con cada codón de mRNA durante la síntesis de proteínas. El trabajo de los ARNt consiste en tomar del citosol a los aminoácidos y conducirlos al ribosoma en el orden marcado por los nucleótidos del ARNm, que son los moldes del sistema.

aminoacilRNAt sintetasa Aa + RNAt + ATP → Aminoacil RNAt + AMP + Pi Mg

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Síntesis de proteínas Cada tipo de ARNt lleva antepuesto el nombre del aminoácido que transporta: lisinil-ARNt para el de la lisina, fenilalanil-ARNt para el de la fenilalanina, metionil-ARNt para el de la metionina, etc. Por su lado el ARNt unido al aminoácido compatible con él se designa aminoacil-ARNtaá, en el que "aá" corresponde a la sigla del aminoácido. Por ejemplo, leucinilARNtLeu, lisinil-ARNtlys, fenilalanil-ARNtPhe, metionilARNtMet, etc

INICIACION:

Se produce en el citoplasma donde se encuentran los ribosomas. Los Ribosomas están constituidos por una subunidad grande y pequeña que rodea el ARNm. En la subunidad menor algunas proteínas forman dos áreas: una al lado de la otra denominadas sitio P (por peptidil) y sitio A (por aminoacil).

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PROLONGACION:

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SÍNTESIS DE PROTEINAS Elongación de la cadena polipeptidica: Un segundo tRNA, con su aminoácido unido, se coloca en el sitio A y su anticodón se acopla con el mRNA. Se forma un enlace peptídico entre los dos aminoácidos reunidos en el ribosoma. Al mismo tiempo, se rompe el enlace entre el primer aminoácido y su tRNA. El ribosoma se mueve a lo largo de la cadena de mRNA en una dirección 5' a 3', y el segundo tRNA, con el dipéptido unido, se mueve desde el sitio A al sitio P, a medida que el primer tRNA se desprende del ribosoma. BIOQUIMICA Dr. ALBERTO FIGUEROA Ph.D

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SÍNTESIS DE PROTEINAS El radical carboxilo (-COOH) del aminoácido iniciado se une con el radical amino (-NH2) del aminoácido siguiente mediante enlace peptídico. Esta unión es catalizada por la enzima peptidil-transferasa. El centro P queda pues ocupado por un ARNt sin aminoácido. El ARNt sin aminoácido sale del ribosoma. Se produce la translocación ribosomal.

SÍNTESIS DE PROTEINAS El dipeptil-ARNt queda ahora en el centro P. Todo ello es catalizado por los factores de elongación (FE) y precisa GTP. Según la terminación del tercer codón, aparece el tercer aminoacil-ARNt y ocupa el centro A. Luego se forma el tripéptido en A y posteriormente el ribosoma realiza su segunda translocación. Estos pasos se pueden repetir múltiples veces, hasta cientos de veces, según el número de aminoácidos que contenga el polipéptido. La traslocación del ribosama implica el desplazamiento del ribosama a lo largo de ARNm en sentido 5'-> 3'.

TERMINACION: • El final de la síntesis se presenta por los llamados tripletes sin sentido, también denominados codones stop. Son tres: UAA, UAG y UGA. No existe ningún ARNt cuyo anticodón sea complementario de ellos y, por lo tanto, la biosíntesis del polipéptido se interrumpe. Indican que la cadena polipeptídica ya ha terminado. Este proceso viene regulado por los factores de liberación, de naturaleza proteica, que se sitúan en el sitio A y hacen que la peptidiltransferasa separe, por hidrólisis, la cadena polipeptídica del ARNt.

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Síntesis de proteínas Una vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARN mensajero queda libre y puede ser leído de nuevo. De hecho, es muy frecuente que antes de que finalice una proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una misma molécula de ARN mensajero, está siendo utilizada por varios ribosomas simultáneamente, esta estructura se conoce con el nombre de polirribosoma (polisoma).

Síntesis de Proteínas

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Enfermedades asociadas a deficiencias de proteínas (a.a) HIDROXILASA DE FENILALANINA: FENILCETUNORIA. (Degradación de fenilalanina y tirosina) OXIDASA DE HOMOGENTISATO: ALCAPTONURIA. TIROSINASA: ALBINISMO

Alcaptonuria Cambio de homogentisato a maleilacetoacetato. Enzima: dioxigenasa de homogentisato. Acumulación de homogentisato, grandes cantidades son excretadas. El producto es oxidado y torna la orina negra. Las personas son susceptibles a desarrollar alguna forma de artritis. (primera enfermedad genética identificada asociada a la deficiencia de una enzima).

Fenilcetonuria (PKU) Cambio de fenilalanina a tirosina. Enzima: hidroxilasa de fenilalanina. Es un defecto genético. Acumulación de fenilalanina o sus metabolitos producen retardación mental severa. La condición debe ser identificada inmediatamente luego del nacimiento. (Todos los bebes en Estados Unidos se les hace la prueba de PKU cuando nacen). Tratamiento consiste de una dieta baja en Phe y el monitoreo hasta los 10 años.

Albinismo Fenilalanina se convierte en tirosina. La Tirosina es precursor de la síntesis de melanina, el pigmento oscuro de la piel y el pelo presente en los melanocitos. Una deficiencia en la monooxigenasa de tirosina (tyrosinase) produce inhibición de la síntesis de melanina.

Recambio proteico 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.

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