UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
ESCUELA DE OBSTETRICIA BIOQUÍMICA TRABAJO DE INVESTIGACIÓN DOCENTE: GABRIEL MOREY MSC. INTEGRANTES DEL SUBGRUPO #2: MARÍA BELÉN GONZÁLEZ
EVELIN MONTESDEOCA ANGIE RAMÍREZ HARO ANGIE SAONA BORBOR
FERGIE PARDO
CATABOLISMO DE LOS ESQUELETOS DE CARBONO DE AMINOÁCIDOS IMPORTANCIA BIOMÉDICA
En esta exposición, se explicará la conversión de los esqueletos de carbono de los l- αaminoácidos comunes en intermediarios anfibólicos, y las enfermedades metabólicas o “errores congénitos del metabolismo” relacionados con estos procesos. Sin tratamiento, estos trastornos pueden dar por resultado daño cerebral irreversible y muerte temprana. Así, la detección prenatal, o la detección posnatal oportuna, y el inicio oportuno de tratamiento, son esenciales. Muchas de las enzimas afectadas pueden detectarse en células de líquido amniótico en cultivo, lo que facilita el diagnóstico prenatal por medio de amniocentesis. En casi todos los Estados de EUA se efectúan pruebas de detección para hasta 30 enfermedades metabólicas. Estas pruebas incluyen, pero no se limitan a, trastornos que se producen por defectos del catabolismo de aminoácidos. En las mejores pruebas de detección se usa espectrometría de masa en tándem para detectar, en algunas gotas de sangre de recién nacido, catabolitos sugestivos de un defecto metabólico. Aun cuando muchos cambios de la estructura primaria de las enzimas carecen de efectos adversos, otros modifican la estructura tridimensional de sitios catalíticos o reguladores, disminuyen la eficiencia catalítica (producen decremento de la Vmáx o aumentan la Km), o alteran la afinidad de un regulador alostérico de la actividad. De este modo, diversas mutaciones pueden dar lugar a los mismos signos y síntomas clínicos. El tratamiento consta sobre todo de suministro de dietas con bajo contenido de los aminoácidos cuyo catabolismo está alterado.
LA TRA NSA MINACIÓN TÍPICAMENTE INICIA EL C ATAB OLISMO DE AMINOÁCIDOS La eliminación del nitrógeno α -amino mediante transaminación (fig. 28-6) es la primera
reacción catabólica de los aminoácidos excepto por la prolina, hidroxiprolina, treonina y lisina. El esqueleto de hidrocarburo que persiste, a continuación se degrada hacia intermediarios anfibólicos (fig. 29-1).
ASPARAGINA, ASPARTATO, GLUTAMINA Y GLUTAMATO Los cuatro carbonos de la asparagina y del aspartato forman oxaloacetato (fig. 29-2, arriba). Reacciones análogas convierten a la glutamina y el glutamato en α -cetoglutarato (fig. 29-2, abajo). No hay defectos metabólicos relacionados con el catabolismo de estos cuatro aminoácidos.
Prolina La prolina es un aminoácido no esencial, es decir que nuestro cuerpo puede producir, sin embargo también podemos hallarlo en alimentos como carnes y alimentos con vitamina c situado en base al acido glutámico (otro aminoácido no esencial) aunque es necesario en nuestro cuerpo.
Funciones de la prolina
Fortalece las articulaciones y los tendones.
Ayuda en el fortalecimiento de los músculos del corazón.
Ayuda en la producción de colágeno.
Mejora la textura de la piel.
Reduce el riesgo de pérdida de colágeno.
Ayuda en la cicatrización tanto de tejidos como de mucosas.
Ayuda en la inmunidad de nuestro organismo al relacionarse con el mantenimiento de algunas inmunoglobulinas.
Ya que estas son referidas como las funciones de la prolina, es un aminoácido producido por nuestro cuerpo, el encargado de sintetizar colágeno, ayuda a que nuestro cuerpo lo aproveche y pueda sintetizarlo al igual que producirlo, he ahí su importancia, pues sabemos que el colágeno es útil para el fortalecimiento de las articulaciones, evitando que las personas sufran enfermedades como artritis.
Arginina y Ornitina Arginina: La arginina es un aminoácido esencial (que debe ser ingerido en la dieta, es decir que el cuerpo no produce) que genera óxido nítrico y de ornitina, también es necesaria para sintetizar la creatina. La arginina ejerce un papel de gran importancia en diversas tareas cruciales como la división celular, la cicatrización de las heridas, la producción de hormonas y la regularización del sistema inmunitario. Significa que la deficiencia de la arginina generaría problemas que a largo y corto plazo causarían la muerte (dependiendo de las cantidades de deficiencia estos problemas se presentan)
Razones para la Deficiencia Aunque la persona normal puede producir suficiente arginina en el cuerpo para la función necesaria, las personas con inadecuada de proteínas en su dieta o rápido crecimiento pueden necesitar arginina adicional. Las personas con la ingesta excesiva de lisina o la producción de amoníaco excesivo también pueden alterar su producción arginina. Las personas con condiciones médicas tales como quemaduras, infecciones, sepsis y los trastornos de la síntesis de la urea pueden requerir suplementos de arginina adicional. En condiciones excepcionales, con arginina supervisión médica se ha utilizado para tratar la alcalosis metabólica debido a su alto contenido de cloruro.
Ornitina: Es un aminoácido que es sintetizado por la arginina, este así como la arginina va a preceder a la citrulina y libera el ciclo de la urea. Este aminoácido es necesario acelera estas reacciones, por eso es de gran ayuda para el rendimiento deportivo, está presentes en pescados, carnes, productos lácteos, nueces, arroz, soja y trigo, pero también se encuentran en el mercado en tabletas, polvo y hasta en cápsulas. La arginina y ornitina funcionan en conjunto, es por ello que los déficits de una generaran carencias de la otra, La suplementación con arginina y ornitina aumenta los niveles de varias hormonas, especialmente los de la hormona de crecimiento y de la insulina.
Histidina Es un aminoácido semi-esencial, este sirve o tiene como función el crecimiento y repación del tejido celular, es importante también ya que mantiene las vainas de mielina que son encargadas de proteger las células nerviosas, y es metabolizada a los neurotransmisores de histamina. La histidina pertenece al grupo de funcional de aminoácidos imidazol. Los niveles séricos de histidina son más bajos y se
asocian negativamente con la inflamación y el estrés oxidativo en mujeres obesas. La suplementación con histidina se ha demostrado que reduce la resistencia a la insulina, reducir el índice de masa corporal y la masa grasa y suprimir la inflamación y el estrés oxidativo en mujeres obesas con síndrome metabólico. Histidina parece suprimir la expresión de citoquinas pro-inflamatorias, posiblemente a través de la ruta de NF-kB, en los adipocitos. Las bajas concentraciones plasmáticas de histidina están asociados con pérdida de proteínas y energía, la inflamación, el estrés oxidativo, y una mayor mortalidad en pacientes con enfermedad renal crónica. Histidina puede tener muchas otras funciones posibles, ya que es el precursor de la histamina ubicua neurohormonaneurotransmisor. Histidina aumenta la histamina en la sangre y, probablemente, en el cerebro. histamina en sangre baja con baja histidina suero se produce en pacientes con artritis reumatoide. La baja histamina en la sangre también se produce en algunos grupos maníaco, esquizofrénico, alta de cobre e hiperactivos de pacientes psiquiátricos. La histidina es una terapia útil en todos los pacientes con niveles bajos de histamina.
Catabolismo de Glicina, Serina, Alanina y Cisteína Glicina El complejo de división de glicina de las mitocondrias hepáticas divide a la glicina en CO2 y NH4 +, y forma N5 ,N10-metileno-tetrahidrofolato. Glicina + H4folato + NAD+ → CO2 + NH3
+ 5,10-CH2-H4folato + NADH + H+
Reacciones individuales y los intermediarios en la división de la glicina
El sistema de división de glicina de las mitocondrias hepáticas. El complejo consta de tres enzimas y una “proteína H” que tiene dihidrolipoato fijo de
modo covalente. Los catalíticos para las reacciones numeradas son glicina deshidrogenasa (descarboxilante), una aminometiltransferasa formadora de amoniaco, y dihidrolipoamida deshidrogenasa. (H4 folato, tetrahidrofolato.) El sistema de división de glicina consta de tres enzimas, y una “proteína H” que
tiene una porción dihidrolipoilo fija de modo covalente. En la hiperglicinemia no cetótica, un raro error congénito de la degradación de la glicina que hoy sólo se conoce en Finlandia, la glicina se acumula en todos los tejidos corporales, incluso el sistema nervioso central. El defecto en la hiperoxaluria primaria es el fracaso para catabolizar el glioxilato que se forma por la desaminación de la glicina. La oxidación subsiguiente de glioxilato hacia oxalato causa urolitiasis, nefrocalcinosis y mortalidad temprana por insuficiencia renal o hipertensión. La glicinuria depende de un defecto de la resorción en los túbulos renales.
Serina Luego de conversión en glicina, catalizada por la serina hidroximetiltransferasa, el catabolismo de la serina se fusiona con el de la glicina.
Alanina La transaminación de α -alanina forma piruvato. Probablemente a causa de su
participación fundamental en el metabolismo, no hay un defecto metabólico conocido del catabolismo de la α -alanina.
Cisteína La cistina se reduce primero hacia cisteína por la cistina reductasa (fig. 29-8). A continuación dos vías convierten a la cisteína en piruvato (fig. 29-9). Hay muchas anormalidades del metabolismo de la cisteína. La cistina, lisina, arginina y ornitina se excretan en la cistina-lisinuria (cistinuria), un defecto de la resorción renal de estos aminoácidos. Salvo por la formación de cálculos de cistina, la cistinuria es benigna. El disulfuro mixto de la l-cisteína y la l-homocisteína (fig. 29-10) excretado por pacientes cistinúricos es más soluble que la cistina y reduce la formación de cálculos de esta última. Varios defectos metabólicos ocasionan homocistinurias con o sin capacidad de respuesta a la vitamina B6, entre ellos se incluyen una deficiencia de la reacción catalizada por la cistationina β -sintasa: Serina + homocisteína cistationina + H2O
Las consecuencias son osteoporosis y retraso mental. El transporte mediado por acarreador, defectuoso, de cistina, da por resultado cistinosis (enfermedad por depósito de cistina) con depósito de cristales de cistina en los tejidos, y muerte temprana por insuficiencia renal aguda. Datos epidemiológicos y de otros tipos enlazan a las concentraciones plasmáticas de homocisteína con el riesgo cardiovascular, pero persisten las controversias acerca de la participación de la homocisteína como un factor de riesgo cardiovascular causal.
Treonina
La treonina aldolasa divide a la treonina hacia acetaldehido y glicina. La oxidación del acetaldehido hacia acetato va seguida por formación de acetil-CoA (fig. 29-11).
4-Hidroxiprolina El catabolismo de la 4-hidroxi-l-prolina forma, de manera sucesiva, l- Δ1-pirrolina-3hidroxi-5-carboxilato, γ -hidroxi-l-glutamato-γ-se - mialdehido, eritro- γ-hidroxi-lglutamato, y α -ceto-γ-hidroxiglutarato. A continuación una división tipo aldol forma glioxilato mas piruvato (fig. 29-12). Un defecto de la 4-hidroxiprolina deshidrogenasa origina hiperhidroxiprolinemia, que es benigna. No hay deterioro relacionado del catabolismo de la prolina.
OTROS AMINOÁCIDOS QUE FORMAN ACETIL-CoA
Tirosina En la figura 29-13 se muestra en un diagrama la conversión de tirosina en intermediarios anfibólicos. Puesto que el ascorbato es el reductor para la conversión de p-hidroxifenilpiruvato en homogentisato, los enfermos con escorbuto excretan productos del catabolismo de la tirosina oxidados de modo incompleto. Reacciones subsiguientes forman maleilacetoacetato, fumarilacetoacetato, fumarato, acetoacetato y finalmente acetil-CoA.
El defecto metabólico probable en la tirosinemia tipo I (tirosinosis) está en la fumarilacetoacetato hidrolasa (fig. 29-13). La terapia es una dieta con bajo contenido de tirosina y fenilalanina. La tirosinosis aguda y crónica sin tratamiento conduce a muerte por insuficiencia hepática. Los metabolitos alternativos de la ti rosina también se excretan en la tirosinemia tipo II (síndrome de Richner-Hanhart), un defecto de la tirosina aminotransferasa (reacción 1, fig. 29-13), y en la tirosinemia neonatal, debida a actividad aminorada de la p-hidroxifenilpiruvato hidroxilasa (reacción 2, fig. 29-13). En la terapia se emplea una dieta con bajo contenido de proteína. La alcaptonuria fue identificada por vez primera en el siglo XVI. Caracterizada en 1859, proporciono la base para las ideas clásicas de Garrod respecto a trastornos metabólicos hereditarios. El defecto es la falta de homogentisato oxidasa (reacción 3, fig. 29-13). La orina se oscurece cuando queda expuesta al aire, debido a oxidación del homogentisato excretado. En etapas tardías de la
enfermedad hay artritis y pigmentación del tejido conjuntivo (ocronosis) debido a oxidación de homogentisato hacia acetato de benzoquinona, que se polimeriza y se une al tejido conjuntivo.
Fenilalanina La fenilalanina se convierte primero en tirosina (fig. 27-10); las reacciones subsiguientes son las de la tirosina (fig. 29-13). Las hiperfenilalaninemias surgen por defectos de la fenilalanina hidroxilasa misma ( fenilcetonuria o pKu clásica,
tipo I, frecuencia de 1 por cada 10 000 nacimientos), de la dihidrobiopterina reductasa (tipos II y III), o de la biosíntesis de la dihidrobiopterina (tipos IV y V) (figura 27-10). Se excretan catabolitos alternativos (fig. 29-14). Una dieta con poca fenilalanina puede evitar el retraso mental propio de la PKU. Las sondas de DNA facilitan el diagnóstico prenatal de defectos de la fenilalanina hidroxilasa o de la dihidrobiopterina reductasa. Las cifras sanguíneas altas de fenilalanina pueden no ser detectables sino hasta 3 a 4 días después del nacimiento. Los resultados positivos falsos en prematuros pueden reflejar retraso de la maduración de las enzimas del catabolismo de la fenilalanina. En una prueba de detección más antigua y menos fiable se emplea FeCl3 para detectar fenilpiruvato urinario. El análisis de la orina de recién nacidos en cuanto a FeCl3, para detección de PKU, es obligatorio en muchos países, pero en EUA ha sido sustituido casi del todo por la espectrometría de masa en tándem.
LISINA
Los defectos metabólicos relacionados con reacciones de la vía catabólica de la lisina comprenden hiperlisinemias. La hiperlisinemia en ocasiones es dependiente de un defecto de la actividad 1 o 2 de la enzima bifuncional aminoadipato semialdehído sintasa. La hiperlisinemia sólo se acompaña de concentraciones altas de sacaropina en la sangre si el defecto afecta la actividad 2. Un defecto metabólico en la reacción 6 suscita una enfermedad metabólica hereditaria que muestra vínculo con degeneración del cuerpo estriado, y cortical, y que se caracteriza por cifras altas de glutarato y sus metabolitos, glutaconato y 3-hidroxiglutarato. El desafío en el manejo de estos defectos metabólicos es restringir la ingestión de l-lisina en la dieta sin malnutrición acompañante.
Triptófano
Se degrada hacia intermediarios anfibólicos mediante la vía de la quinurenina-antranilato. La triptófano oxigenasa (triptófano pirrolasa) abre el anillo indol, incorpora oxígeno molecular, y forma N-formilquinurenina. La triptófano oxigenasa, una metaloproteína de porfirina de hierro que es inducible en el hígado por los corticosteroides suprarrenales y por el triptófano, es inhibida por retroacción por derivados del ácido nicotínico, incluso NADPH. La eliminación hidrolítica del grupo formilo de la N-formilquinurenina, catalizada por la quinurenina formilasa, produce quinurenina. Dado que la quinureninasa requiere fosfato de piridoxal, la excreción de xanturenato en respuesta a una carga de triptó- fano es diagnóstica de deficiencia de vitamina B6. La enfermedad de Hartnup refleja alteración del transporte intestinal y renal de triptófano y de otros aminoácidos neutros. Los derivados indol del triptófano no absorbido formados por las bacterias intestinales se excretan. El defecto limita la disponibilidad de triptófano para la biosíntesis de niacina, y explica los signos y síntomas parecidos a pelagra.
Metionina
La metionina reacciona con la S- adenosilmetionina formadora de ATP, la “metionina activa”. Las reacciones subsiguientes forman propionil -CoA y, por último, succinil-CoA.
TRASTORNOS METABÓLICOS DEL CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS DE CADENA RAMIFICADA Como su nombre lo indica, el olor de la orina en la enfermedad de la orina de jarabe de arce (cetonuria de cadena ramificada) sugiere jarabe de arce o azúcar quemada. El defecto bioquímico incluye el complejo de α -cetoácido descarboxilasa. Las concentraci ones plasmáticas y urinarias de leucina, isoleucina, valina, α -cetoácidos, y α hidroxi ácidos (α -cetoácidos reducidos) están altas. Se desconoce el mecanismo de toxicidad. En el diagnóstico temprano, en especial antes de los siete días de edad, se emplean análisis enzimáticos. El remplazo expedito de la proteína de la dieta por una mezcla de aminoácidos que carece de leucina, isoleucina y valina impide el daño cerebral y la muerte temprana. La mutación del componente dihidrolipoato reductasa altera la descarboxilación de α -cetoácidos de cadena ramificada, de piruvato y de α -cetoglutarato. En la cetonuria de cadena ramificada intermitente, la α -cetoácido descarboxilasa retiene algo de actividad, y los síntomas aparecen en etapas más avanzadas de la vida. La enzima alterada en la acidemia isovalérica es la isovaleril-coa deshidrogenasa. La ingestión de proteína excesiva va seguida por vómito, acidosis y coma. La isovaleril-CoA acumulada se hidroliza hacia isovalerato y se excreta.
BIBLIOGRAFIA
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https://www.prozis.com/blog/es/ornitina-arginina-lisina-aminoacidos/
http://www.orpha.net/consor/cgibin/Disease_Search.php?lng=ES&data_id=10393&MISSING%20CONTE NT=Deficiencia-de-arginina-glicinaamidinotransferase&search=Disease_Search_Simple&title=Deficiencia -de-arginina-glicina-amidinotransferase
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http://iqb.fcien.edu.uy/pdf/aminoacidos%20II%202004.pdf
Harper,
