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BIOQUIMICA Y NUTRICIÓN
Degradación de aminoácidos
Aminoácidos glucogénicos y cetogénicos
MEDICINA HUMANA
2016-I
CECILIA ROJAS GUERRERO
Biosíntesis de aminoácidos no esenciales
Cecilia K. Rojas Guerrero
2Bioquímica y Nutrición
No se excretan No se almacenan
AMINOÁCIDOS
Producción de energía
α-amino
Excreción
Urea
Esqueleto carbonado
Intermediarios del ciclo de Krebs
AA Glucogénicos
AA Cetogénicos
Cecilia K. Rojas Guerrero
3Bioquímica y Nutrición
Cuando se han eliminado los grupos amino de los aminoácidos, quedan las cadenas carbonadas, que se degradan siguiendo rutas específicas que convergen en el ciclo de krebs.En los aminoácidos glucogénicos la cadena carbonada se oxida a piruvato o alguno de los intermediarios del ciclo de Krebs. A partir de estas moléculas se puede sintetizar glucosa por la vía de la gluconeogénesis.En los aminoácidos cetogénicos la cadena carbonada se oxida a acetil CoA, que se integra al ciclo de krebs o se utiliza para la síntesis de ácidos grasos.
Oxidación de las cadenas carbonadas
GLUCOGÉNICOS
Los que forman: - piruvato
- intermediarios del ciclo de Krebs:• Alfa cetogluatarato• Succinil-CoA• Fumarato• Oxalacetato
(precursores de glucosa)
CETOGÉNICOS
Son los que generan:
acetil-CoA o aceto-acetatopueden convertirse en ácidos grasos o cuerpos cetónicos
Algunos aa son precursores tanto de hidratos de carbono como de cuerpos cetónicos.
Glucogénicos Glucogénicos y Cetogénicos
Cetogénicos
Glicina, Isoleucina Leucina
Alanina, Serina, Cisteina Fenilalanina, Tirosina
Aspartato, Asparragina Triptófano, Treonina
Glutamato, Glutamina Lisina
Prolina, Histidina, Arginina
Metionina
Valina
CLASIFICACIÓN METABOLICA DE LOS AMINOACIDOS:
COFACTORES UTILIZADOS EN REACCIONES DE DEGRADACION DE ESQUELETOS CARBONADOS
• TETRAHIDROFOLATO (FH4): Transferencia de unidades de un carbono (metilo, formilo, metileno, etc.)
• S-ADENOSILMETIONINA (SAM): Transferencia de metilos.
• TETRAHIDROBIOPTERINA (BH4): Transportador de electrones
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Cecilia K. Rojas GuerreroBioquímica y Nutrición
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Cecilia K. Rojas GuerreroBioquímica y Nutrición
AMINOACIDOS QUE FORMAN PIRUVATO
TREONINA
TRIPTOFANO
ALANINA
GLICINA
ACETALDEHIDO
SERINA
CISTEINAPIRUVATO
ACETIL-CoA
Serina hidroximetil transferasa
Serina hidroxi metil transferasa
Serina deshidratasa
ALT ó GPT
PDH
N5N10-Met FH4
FH4
PPL
PPL
ACETO -ACETIL CoA
PPL
Oxidación y transaminaciónGluconeogénesis
Varias vias
Cecilia K. Rojas Guerrero
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Alanina, cisteína, glicina, serina y treonina se degradan a piruvato
Bioquímica y Nutrición
Cecilia K. Rojas Guerrero
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Bioquímica y Nutrición
Cecilia K. Rojas Guerrero
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Bioquímica y Nutrición
Una deficiencia hereditaria en el sistema de degradación de la glicina causa la enfermedad conocida como hiperglicinemia no cetónica, que se caracteriza por retraso mental y acumulación de grandes cantidades de glicina en los líquidos corporales.
HIPERGLICINEMIA NO CETÓSICA
GLICINA
• La glicina es un a.a. no esencial.
• Tiene como fin: - CO2 + NH3 - SERINA (que a su vez lleva a Piruvato)
• Su catabolismo depende de una enzima en el: - Sistema de degradación de la glicina
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Cecilia K. Rojas GuerreroBioquímica y Nutrición
METABOLISMO GLICINA
Hiperglicinemia
• Conocida también como encefalopatía por glicina.
• Niveles elevados de glicina en el cuerpo
• Dos tipos: - Cetósica: 1 / 400.000 RNV
- No Cetósica (NKH): 1/250.000 RNV
Hiperglicinemia
• Acumulación de glicina en SNC activa dos receptores diferentes:
- Receptor clásico (médula espinal): normalmente tiene funciones inhibitorias. Niveles altos Apnea e Hipotonía. - Receptor en Corteza cerebral : funciones excitatorias. Niveles altos Daño cerebral y Convulsiones.
Hiperglicinemia Cetósica
• Ocurre por “bloqueo” de la Enzima en el sistema de degradación de la glicina
• Se da por inhibición externa: la inhiben las acidemias (acidemia
propiónica, acidemia metilmalónica)
• Produce gran acidosis y cetosis.
Hiperglicinemia No Cetósica
• Más común de las Hiperglicinemias.
• 1/250.000 nacidos vivos;
• Déficit congénito de la enzima en el sistema de degradación de la glicina
• Trastorno autosómico recesivo
Hiperglicinemia No Cetósica
• Se han identificado cuatro formas o presentaciones:
1. Neonatal2. Infantil3. Presentación tardía4. Transitoria
Hiperglicinemia No Cetósica: Neonatal
• Forma más común.
• Clínica: - Se manifiesta entra el 6-8º día de vida. - Déficit en la succión, pobre alimentación. - Letargia - Hipotonía profunda: puede progresar rápidamente a coma y muerte. - Convulsiones: especialmente las mioclonías.
Hiperglicinemia No Cetósica: Neonatal
• Manifestaciones cerebrales:
- Hipogenesia o agenesia de cuerpo calloso. - Malformación de circunvoluciones. - Crecimiento de ventrículos laterales. - Hipoplasia de cerebelo.
Hiperglicinemia No Cetósica: Neonatal
• Laboratorio:
- Índice LCR/ plasma de glicina: normal: < 0.04 NKH: >0.09
- EEG: Patrón de supresión característico en el primer mes.
Hiperglicinemia No Cetósica: Neonatal
• Pronóstico:
- Cerca del 30 % de los infantes mueren - Aquellos que sobreviven desarrollan: 1. Retardo psicomotor grave 2. Convulsiones (mioclónicas o tónico- clónicas)
Hiperglicinemia No Cetósica: Infantil
• Se presenta de la misma forma que la neonatal pero a los 6 meses de edad o más.
• Se presenta inicialmente como convulsiones.
• Presentación más leve que la neonatal.
• Mayor sobrevida, menos retardo psicomotor.
• Los hallazgos de laboratorio son idénticos a los de la forma neonatal
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DEGRADACION DE LA TREONINA
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Bioquímica y Nutrición
AMINOACIDOS QUE RINDEN OXALACETATO
ASPARTATO
ASPARRAGINA
OXALACETATO
Asparraginasa
GOT
NH4+
H2O
PPL
a-cetoglutarato Glutamato
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Bioquímica y Nutrición
Asparagina y aspartato se degradan a oxalacetato
• La L-asparaginasa es un agente quimioterápico efectivo que se emplea en el tratamiento de cánceres que deben obtener asparagina de la sangre, particularmente la leucemia linfoblástica aguda
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AMINOACIDOS QUE SE CONVIERTEN EN a-CETOGLUTARATO
Arginina
GlutaminaGlutamatoHistidina
Prolina
a-cetoglutarato
g-semialdehído GlutámicoOrnitina
4 pasos
FH4 N5FormiminoFH4
H2O
Ureaaminotransferasa
Glu-semialdheído deshidrogenasa
Glutamato deshidrogenasa
Arginasa Oxidasa
GlutaminasaNH4+
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Arginina, glutamato, glutamina, histidina y prolina se degradan a α-cetoglutarato
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Isoleucina Propionil-CoA Metil malonil-Co A Succinil-CoA
Valinaa-cetobutirato
Treonina Metionina
AMINOACIDOS QUE SE CONVIERTEN EN SUCCINIL- CoA
AMINOACIDOS QUE SE CONVIERTEN EN SUCCINIL- CoA
Metionina
a-Cetobutirato
Propionil-CoA
Metilmalonil-CoA
Isoleucina
Acetil-CoA
Treonina
Valina
Succinil-CoA
Homocisteína
Serina
Cisteína
PPL
PPL
NH3 + H2O
Treonina
deshidratasa
3 pasos
6 pasos5 pasos
a-cetoácido deshidrogenasa
CO2
CO2
Mutasa B12
CO2
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Isoleucina, metionina y valina se degradan a succinil-CoA
Isoleucina, metionina y valina poseen vías de degradación complejas que originan propionil-CoA, que también es un producto de la degradación de los acidos grasos de cadena impar.
El propionil-CoA se transforma en succinil-CoA por una serie de reacciones que requieren biotina y coenzima B12
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La degradación de la metionina comprende la síntesis de S-
adenosilmetionina y cisteína
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La homocisteína un marcador de enfermedad
• Un aumento en los niveles de homocisteinemia conduce a la hiperhomocisteinemia, asociada con enfermedad cardiovascular
• La hiperhomocisteinemia también esta asociada con defectos en el tubo neural, espina bífida y anencefalia
• La ingestión de vitamina B6, B12 y folato controlan la hiperhomocisteinemia.
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Isoleucina y valina inician con tres reacciones que
emplean enzimas comunes
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Isoleucina y valina
1. Transminación al α-cetoácido correspondiente
2. Descarboxilación oxidativa para generar el acil-CoA correspondiente
3. Deshidrogenación por FAD para formar un doble enlace
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Bioquímica y Nutrición
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AMINOACIDOS QUE PRODUCEN ACETOACETIL-CoA
Lisina Triptofano
Fenilalanina
Tirosina
LeucinaGlutaril-CoA
ACETOACETIL-CoA
Acetil-CoA
ACETOACETATO
Fumarato
Acetil-CoA
Alanina
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La leucina genera acetoacetato en lugar
de propionil-CoA
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60Bioquímica y Nutrición
La lisina también forma un cuerpo cetónico
(acetoacetato) y 2CO2
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Se cree que la vía de la sacaropina predomina en mamíferos, porque un defecto genético en la enzima que cataliza la reacción 1 de la secuencia provoca hiperlisinemia e hiperlisinuria lo que conlleva a retraso mental y físico.
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Catabolismo de los Aminoácidos aromáticosReacción de la Fenilalanina Hidroxilasa
Fenilalanina Tirosina
Fenilalanina Hidroxilasa
Dihidropterina reductasa
REACCION DE TRANSAMINACION DE FENILALANINA
Segunda ruta del metabolismo de fenilalanina, muy poco utilizada: FENILCETONURIA.
Fenilalanina + Piruvato Fenilpiruvato + Alanina
Fenilpiruvato
Fenilacetato Fenilactato
PPL
aminotransferasa
CO2 O=
Fenilcetonuria
Metabolismo de la Fenilalanina
• La fenilcetonuria es consecuencia de la incapacidad de hidroxilar la fenilalanina, debido a una deficiencia de fenilalanina hidroxilasa, y por consiguiente provoca hiperfenilalaninemia. El exceso de fenilalanina se transamina para generar fenilpiruvato (una fenilcetona)
• La fenilcetonuria produce retardo mental severo si no se detecta y trata inmediatamente.
• El aspartamo (Nutrasweet) es una fuente de fenilalanina en la dieta.
• La alcaptonuria una enfermedad debido a la deficiencia de la homogentisato oxidasa lo que provoca una acumulación de grandes cantidades de ácido homogentísico
Alcaptonuria
La Alcaptonuria es un trastorno autosómico recesivo del metabolismo, en el cuál el ácido homogentísico, un producto intermediario en el metabolismo de la fenilalanina y la tirosina, no pude llegar a ser metabolizado, por lo tanto se acumula y es excretado en la orina.
Este defecto metabólico causa una triada característica: Aciduria homogentísica
Ocronosis Artritis
La causa de este trastorno es una falta constitucional de la enzima oxidasa del ácido homogentísico; la cuál normalmente existe en el hígado y el riñón.
Qué es…?
Biosíntesis…
Orina café oscura después de exponerse al ambiente.
Un paciente excreta alrededor de 7g de ácido homogentísico por día.
Cambios UrinariosCaracterísticas Clínicas
OcronosisLa ocronosis es un trastorno caracterizado por el depósito de un pigmento marrón-negruzco en el tejido conectivo y en el cartílago, como resultado de la acumulación de ácido homogentísico.
Generalmente, el primer cambio que se presenta es una ligera pigmentación de las escleróticas o los oídos.
ArtritisLa artritis es la inflamación de las articulaciones, caracterizada por dolor y tumefacción.
Los síntomas que se presentan de manera temprana, incluyen cierto grado de limitación en el movimiento de la cadera, las rodillas y ocasionalmente los hombros.
Conforme avanza, puede existir una marcada limitación en el movimiento, así como anquilosis de la región lumbosacra.
ALBINISMO OCULO-CUTÁNEO