Sintesis De Proteinas

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Síntesis de Proteinas

DESAMINACION DE LOS AMINOÁCIDOS Los aminoácidos que se liberan en la proteólisis de las proteínas animales, vegetales y bacterianas se metabolizan según 2 vías principales:  Desaminación.  Descarboxilación.

Muchos m.o. poseen estos tipos de actividad y lo usan dependiendo del pH del medio. Por regla general:  Los aminoácidos desaminasan en medio alcalino.  Los aminoácidos descarboxilasan en medio ácido.  La desaminación de los AA tiende a bajar el pH al eliminar NH 3 y formar productos ácidos.  La descarboxilaciones tiene un efecto contrario al eliminar CO2 y producir aminas alcalinas.  Los aminoácidos desminasas de los m.o. son muy diversas y comprende:

- Enzimas oxidativas

ocurre deshidrogenación de sustrato.

- Enzimas no oxidativas.

1º DESAMINACIÓN OXIDATIVA: Consiste en una deshidrogenación enzimática del AA aminoácido, el cual se hidroliza por una reacción no enzimática, formando el ácido α cetónico correspondiente y amoniaco.

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 Esta reacción puede ser catalizada por aminoácido oxidasas flavínicas ó por aminoácido deshidrogenasas que usan piridín nucleótidos.  En animales superiores esta reacción se da en hígado, riñón y otros órganos.

a) L Y D AMINOÁCIDOS OXIDASAS:  Proteus vulgaris, E. coli, Neuroespora crossa, Aspergillus Níger.  Pseudomona aeuroginosa, Penicillium. - Poseen L – AA inespecíficas actúan con FMN. - También poseen D – AA oxidasas cuya coenzima es el FAD. - las AA. Oxidasas flavínicas debido a la naturaleza de sus coenzimas son autooxidables y actúan en aerobias consumiendo oxígeno y formando agua oxigenada.

En los m.o. aerobios, el perhidrol, se descompone mediante la catalasa:

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b) L- AMINOACIDO DESHIDROGENASA: - Poseen bacterias aerobias y anaerobias y operan con:

Piridín nucleótidos (PN) y de acción reversible.

-

Debido a la reversibilidad también intervienen en la biosíntesis de AA a partir de los cetoácidos correspondientes y de NH3.

-

Las coenzimas pueden ser NAD y NADP (B. Subtilis y E. Coli resp.).

-

El número y la naturaleza de los AA varían.

-

Son pocas específicas y actúan sobre L – AA. Son adaptativas y se inducen por su propio sustrato pero solo se sintetizan y actúan de un modo único en medio alcalino ( pH 8 – 8,5). Condición en que la función α amino de los AA no esta ionizada.

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Desaminacion oxidativa por la D – aminoácido oxidasa. La segunda parte de la reacción tiene lugar espontáneamente

H2O2

FAD

O2

FADH2

NH2

H2O NH

D - Aminoácido

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R–C D - Aminoácido oxidasa

COOH

=

=

R – CH - COOH

O R – C – COOH + NH3 Cetoácido

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METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOS: PRODUCCION DE ENERGIA Y SINTESIS

COOH

COOH NAD+

H2N - CH

NADH + H+

CH2 L – Glutamato deshidrogenasa

CH2 COOH

Acido L - glutamico

H2N = CH

COOH H 2O

C = O + NH3

CH2

CH2

CH2

CH2

COOH

COOH

Acido α - cetoglutárico

Desaminacion oxidativa del ácido glutámico, catalizada por la deshidrogenada glutámica

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2º DESAMINACION NO OXIDATIVA a) DESAMINACION DESATURANTE:  Por acción de la enzima aspartasa se desamina reversiblemente el ácido L – aspártico formando ácidos insaturados correspondiente: ácido fumárico.

 La aspartasa es muy específica requiere de la presencia de biotina y ácido Adenílico (AMP). Ejm: E. Coli, Pseudomonas aureginosa, Proteus sp., bacterias propiónicas, Clostridio, Neusospora crassa.

b) DESAMINACIÓN POR DESHIDRATACIÓN: Exclusivamente microbiana y característico de los hidroxiaminoácidos:

 Se efectúan mediante la serina deshidrasas. Por el mismo mecanismo se desamina la treonina con formación de NH3 y α cetobutirato.

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c) DESAMINACIÓN REDUCTORA: - Exclusiva de bacterias anaeróbias estrictas (Clostridios). - La reacción consiste en una reducción del AA al ácido saturado correspondiente, mediante un proceso enzimático en el que el donador de hidrógeno es un:

d) DESCARBOXILACIONES DE LOS AMINOÁCIDOS: Degradación de los AA con liberación de CO2 y formación de una amina:

 Lo realizan microorganismos proteolíticos o no. Catalizado por: aminoácidos descarboxilasas que actúan únicamente sobre AA serie L y suelen ser muy específicas.  Las bases volátiles formadas son responsables del olor de las putrefacciones.  Producen intoxicaciones alimentarias ( carnes en mal estado) sobre todo con los AA dibásicos.

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SINTESIS Y CATABOLISMO DE LA HISTAMINA NH2 HC

C – CH2CH – COOH

HN

N Histidina CH Histidina descarboxilasa Histamina – N – metil transferasa

HC

C – CH2CH2NH2

HN

N

Histamina

C – CH2CH2NH2

HC CH3N

CH

N Metilhistamina

CH Diaminaoxidasa (histaminasa)

HC

C – CH2 – COOH

HN

N

Monoaminoxidasa

C – CH2COOH

HC CH3N

N

Acido imidazolacetico CH

CH Acido metilmidazolacetico

Conjudo con ribosa

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1.- Aminoácidos alifáticos que son más reducidos que los α – cetoácidos ( alanina, leucina, izo leucina, norleucina y valina). 2.- Aminoácidos alifáticos con el mismo grado de oxidación que los α – cetoácidos (serina, treonina, cisteína, metionina, arginina, citrulina y ornitina). 3.- Otros aminoácidos, generalmente menos oxidados que los α – cetoácidos (histidina, fenilalanina, triptófano, tirosina aspartato y glutamato).

Es posible que en algunos casos se precise α – cetoglutarato, el cual quizás en conjunción con el glutamato deshidrogenasa.

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FERMENTACIÓN ACOPLADA DE DOS AMINOÁCIDOS (REACCIÓN DE STICKLAND)

Las bacterias que utilizan la reacción de Stickland son clostridios proteolíticos, entre los que se encuentran:

C. acetobutilicum.

C. indolis.

C. aerofaetidum

C. mitelmani.

C. bifermentans.

C. saprotoxicum.

C. carnis.

C. sordelli.

C. botulinum.

C. sporogenes.

C. caproicum.

C. sticklandii.

C. Ghoni.

C. valerianicum.

C. histolyticum.

Los aminoácidos que actúan como reductores pueden dividirse en tres grupos.

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DIVERISDAD PROCARIOTICA: Dominio Bacteria Etapas de la oxidación

Etapas de la reduccion

Alanina

Glicina

H H3C – C – COO-

NAD+

NH2

NADH

2

H2C – COONH2

Piruvato NH3 H3C – C – COO-

=

CoA NAD+

O

NADH

2 Pi

CO2

Reacción acoplada de oxidacion reduccion (reacción de Stick land) entre alanina y glicina en Clostridium sporogenes. Se muestran (entre corchetes) las estructuras de los substratos clave, intermediarios y productos que permiten que la química de la reacción continue adelante.

Acetil - CoA Pi CoA Acetil ~ P

2 Acetil ~ P ADP

ATP -

H3C – C – COO

-

Acetato

Balance: Alanina + 2 Glicina + 2 H2O + 3ADP + 3 Pi

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2 ADP

Fosforilacion a nivel de sustrato

2 ATP 2 Acetato

-

2

H3C – C – COO-

3 Acetato- + CO2 + 3 NH4+ + 3ATP

+ 2 NH3

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CISTEINA Y METIONINA 1.- La fermentación de la cisteína por Proteus vulgaris y otras bacterias origina SH2, NH3 y piruvato.

2.- La metioninada metilmercaptano (CH3 – SH), NH3 y α – cetobutirato:

Tanto el SH2 como el metilmercaptano contribuyen al olor putrefacto de la proteínas en descomposición.

Los dos cetoácidos son ulteriormente descarboxilados oxidativamente a ácidos monocarboxílicos.

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RUTA QUE CONDUCE DESDE LA TREONINA AL ACETIL - CoA

CH3CHOHCHNH2COOH

Treonina

Serin-hidroximetiltransferasa

Glicina

Glicina

Acetaldehido

=

CH2 – C – H O NAD+ CoA

Aldehido-deshidrogenasa (desacilante)

NADH

CH3CO – S – CoA

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Acetil - CoA

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PRINCIPALES RUTAS DE CONVERSION DE ARGININA EN AC. GLUTAMICO EN LOS MAMIFEROS

NH

=

Arginina

H2N – C – NHCH2CH2CH2CH(NH2)COOH H 2O arginasa Urea Ornitina H2N CH2CH2CH2CH(NH2)COOH α - Oxoglutarato

Ornitin transaminasa

Glutamato

=

H – C – CH2CH2CH(NH2)COOH O

y – Semialdehido del acido glutámico

H2O.NAD+ NADH

Semialdehido glutamico deshidrogenasa

HOOCCH2CH2CHCOOH NH2

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Acido glutamico

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Ruta Principal en mamiferos de conversión de Histidina a Ac. Glutámico CH2CH(NH2)COOH Histidina NH

N

Histidin – amonio – liasa

NH2

C = C – COOH

Acido urocanico

NH

N

Acido urocanico hidratasa

H2O

CH2CH2COOH

O =

Acido 4 – imidazolon – 5 propionico

NH

N

H2O

Imidazolon propionasa

COOH HN = CHNHCHCH2CH2COOH

Acido N – formimino glutamico

FH4

5 – formimino – FH4

Acido glutamico formimino transferasa

NH2 Acido glutamico HOOCCHCH2CH2COOH

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Asimilación de amoniaco en glutamato, catalizada por la glutamato deshidrogenada

NH3 COO-

Glutamato deshidrogenasa

C=O CH2 CH2 COO-

α - Cetoglutarato

COOH – C – NH2 CH2 CH2 COO-

GLUTAMATO

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+H2O

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18 18:2ω6 C – S – CoA

9

=

12

O O2

NADH + H

desaturasa NAD

H2O

O

= C – S – CoA

18 18:3ω6 12

9

COO – CH2 – C – S – CoA

=

2(NADPH + H)

O

Sistema de elongacion de la cadena

CO2 + CoA – SH

2NADP

O

= C – S – CoA

20 20:3ω6 14

8

11

O2

NADH + H

desaturasa NAD

H 2O

20 20:4ω6 11

8

5

C – S – CoA

=

14

O

En la síntesis de araquidonil coenzima A, a partir de linolcoil coenzima A participa un sistema que combiana el alargamiento de la cadena y la desaturacion liaría del carbono 1. la nomenclatura ω designa el numero de carbonos desde la cola del metilo hasta el doble enlace mas proximo; es util por que el numero ω no cambia cuando se modifica los ácidos grasos insaturados, por el mecanismo mostrado aquí.

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RUTAS QUE CONDUCEN AL α – OXOGLUTARATO

Prolina

Arginina

y – Semialdehido glutámico

Histidina

Glutamina

Acido glútamico

α - Oxoglutarato

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METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOS Mitocondria O 2ATP + HCO3 + NH3

=

1

H4N – C – OPO32- + 2ADP + Pi O = C – NH2

Carbamoil fosfato

NH (CH2)3

Pi NH3

+

HC – NH3+

2

(CH2)3

Ornitina

Citrulina

COO-

H – C – NH3+

COO-

-

COO

CH4

Citrulina

=

HC – NH4

Ornitina CICLO DE LA UREA Urea

ATP

COO3

Aspartato

AMP + Pi 5

COO-

H2O

=

NH (CH2)3

COOHC =

H – C – NH3+ COO-

HC – NH

C

COO-

NH

4

C

CH

NH4

=

NH4

H 2N

CH2 =

Argininosuccinato

Arginina

(CH2)3 Citosol

H – C – NH3+ COO-

COOPumarato

El ciclo de la urea tiene lugar parcialmente en la mitocondria y parcialmente en el citosol, incluyendo el transporte de la ornitidina y de la citrulina a traves de la membrana mitocondrial mediante sistemas de

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transporte especificos. Cinco enzimas participan en el ciclo de la urea: (1) carbonil fosfato sintetasa, (2) ornitin transcarbamilasa, (3) argininosuccinato sintetasa. (4) argininosuccinasa y (5) arginasa

METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOS

R – CH – COO-

=

O

3

=

H2O – C – NH2 Urea

Carbamoil fosfato Pi

H 2O Ciclo de la urea

Arginina

Arginino succinato

HCO3- + NH2

5

2ADP + Pi

2ATP

4

NAD(P)H

Glutamato

α - Oxoácido

NAD(P)+

Citrulina 6

ATP

AMP + PPi OOC – CH2 – CH – COO-

H

Aspartato

OH -

OOC – CH2 – CH – COO-

Fumarato

Malato

α - Cetoglutarato NAD+

3

3

2

Ciclo del acido citrico

R – CH – COO-

Glutamato NADH O

NH3+ Aminoacido R – C – COO=

OOC – C = C – COO-

O

H -

-

1

α - Oxoácido

=

-

OOC – CH2 – CH – COOOxalacetato

El ciclo de la urea y el ciclo del acido cítrico, estan ligados a traves de la formación y degradación del argininosuccinato. Las enzimas (1) fumarasa y (2) malato deshidrogenada son enzimas del ciclo del acido cítrico (secciones 19-2G y H). El oxalacetato es desviado del ciclo del acido citrico para formar aspartato a través de la acción de (3) una aminotransferasa. El ATP es hidrolizado en las reacciones de la (5) carbamoil fosfato sintetasa I y de la (6) argininosuccinato sintetasa. Este ATP es regenerado por la fosforilación oxidativa a partir del NAD(P)H producido en las reacciones de la (4) glutamato deshidrogenada y de la (2) malato deshidrogenada.

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R – C – COOO

H2O – C – OPO

Ornitina

NH3+ Aminoacido

=

α - Cetoglutarato

O

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CATABOLISMO Y PRODUCCION DE ENRGIA Catabolismo de la Prolina y de la hidroxiprolina

HN Prolina COOH

1/2

O2 prolinoxidasa

H 2O N COOH

H 2O

Acido ∆ - pirrolin 5 - carboxilico

(espontanea)

H – C – CH2CH2CH(NH2)COOH

y – semialdehido del acido glutamico

H2O.NAD

NADH

∆ - pirrolin deshidrogenasa

HOOCCH2CH2CH(NH2)COOH

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Acido glutamico

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Prolina α - cetoglutarato

Glutamato

Glutamida Arginina

Ornitina Ciclo del acido citrico Lisina Oxalacetato

Aspartato

Asparragina Metionina Homoserina Treonina

Isoleucina

Alanina Piruvato Valina Acido α - cetoisovalérico Leucina

Acido folico Acido 3 - fosfoglicerico

Glicocola

Serina H 2S

Cisteina Serina

Glucolisis Acido antranilico Fosfoenolpiruvato + eritrosa – 4 fosfato

Corismato

Triptofano

Fenilalanina

Familia aromática Tirosina

Fosforibosil pirifosfato

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Histidinol

Histidina

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VIA DE BIOSINTESIS DE TRIPTOFANO, FENILALANINA Y TIROSINA Fosfoenolpiruvato

Eritrosa – 4 – P

COOH

COOH

COOH HN

NH2

CH2

=

HO OH Siquimato

CH2

O–C

OH OH

Antranilato

Triptófano

COOH

Corismato

CHNH2 COOH

COOH CO

HO

COOH

HOOC

COOH

COOH

COOH

CO

CO

CHNH2

CH2

CH2

CH2

CH2

H – C – OH H – C – OH CH2O

P

=

HO – C – H O

OH OH Acido 5 Deshidroquinico

OH Fenil – piruvato

Prefenato

Acido 3 – Desoxi – D – arabinoheptulonico – 7 P

Fenilalanina

COOH

COOH

CO

CHNH2

CH2

CH2

p – Hidroxi fenil – piruvato

Tirosina

OH

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OH

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Fosfoenol piruvato

Eritrosa 4 fosfato

1

2

(TYR)

(PHE)

3

(TRP) SAHP sintetasa (1, 2, 3)

DAHP

Corismato

Tirosina

Triptófano Fenilanina

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REGULACION DE ENZIMAS POR INHIBICION DE RETROALIMENTACION

CH3 CH3 A

H – C – OH H – C – NH3

Enzima 1

B

Enzima 2

C

Enzima 3

CH2

D

Enzima 4

Enzima 5

H – C – NH3

COOH

Treonina (aminoacido de sustrato)

H – C – CH3

COOH

Inhibicion por retroalimentacion: la isoleucina inhibe a la enzima 1

Isoleucina (aminoacido de productofinal)

En este ejemplo, la primera enzima en la via metabólica que convierte la treonina (un sustrato de aminoácidos) en isoleucina (un producto de los aminoácidos) se inhibe cuando la concentración de isoleucina es alta. Si a una celula le hace falta isoleucina, la primera enzima no se inhibe, y la vía avanza con rapidez. A medida que se acumula isoleucina, esta se une a la primera enzima y gradualmente bloquea la via. Una ves que las concentraciones de isoleucina bajan y hay menos moléculas que inhiban la enzima, la vía reanuda su producción.

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TRANSAMINACION Modelo General:

Sustrato dador

Enzima Piridoxial

Enzima – Piridoxamina (base Schiff)

Producto aminado

Sustrato aceptor

Ejemplo: Acido aspartico

Oxalacetato

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Enzima Piridoxial

Glutamato

Enzima - Piridoxamina

α - cetoglutarato

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REGULACION SECUECIAL DEL PRODUCTO FINAL

A

B C

D E

F

P1

G

Triptofano

H P3

P2 Tirosina

La enzima inicial es regulada por productos intermedios. Cada producto controla su propio ciclo

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Fenlalanina