Sesión activa #3

Funcionamiento celular y estrés oxidativo

Catabolismo de aminoácidos ¿Cómo ocurre y qué produce?

1. Catabolismo de los aminoácidos: -Se da ya que una vez que exceden las demandas metabólicas para síntesis de proteínas y biomoléculas no se pueden almacenar, a como si lo hacen la glucosa y los ácidos grasos. -El catabolismo implica la ruptura de moléculas grandes en unidades más pequeñas para generar energía o para su uso en reacciones anabólicas.

2. El catabolismo de los aminoácidos también involucra: -Eliminación e intercambio de grupos funcionales mediante procesos como transferencia de grupos amino (transaminación), eliminación de grupos amino (desaminación) y eliminación de grupos carboxilo (descarboxilación). -Elimina el exceso de nitrógeno transformándolo en amonio (NH4+), que posteriormente se convierte en urea dentro del ciclo de la urea y se elimina del cuerpo a través de la orina.

3.Productos: -Los 20 aminoácidos pueden descomponerse en seis tipos diferentes de componentes intermedios como lo son oxaloacetato, fumarato, piruvato, acetil-CoA, alfa-cetoglutarato o succinil-CoA.

Vía de desaminación: ¿Cómo se da y cuál es su función?

Hidrolítica

Oxidativa

eliminativa

se convierte el grupo amino a imino, el NAD+ o NADP+ se convierte en NADH/H o NADPH/H, mediante una reducción. Se añade agua al grupo amino, transformándose en un grupo alfa-ceto y liberando amoníaco en el proceso.

se usa en los aminoácidos más pequeños, como lo son la serina o la cisteína, liberan agua o sulfuro de hidrógeno, si contuvieran azufre; además necesitan una coenzima, el fosfato de piridoxal. Como resultado produce piruvato, gracias a la separación del grupo amino por medio de la hidrolisis.

se da mediante la reacción del grupo amino con agua, la cual une un grupo carboxilo y elimina al grupo amino en forma de amoniaco irreversiblemente..

1l

La desaminación es la eliminación de los grupos amino de los aminoácidos, lo que produce amoníaco, un compuesto tóxico Tenemos 3 tipos de desaminación: hidrolítica, eliminativa y oxidativa.

Continuación de la pregunta anterior...¿Qué pasa con el amoniaco liberado?

Este es perjudicial para las células, por lo que se transforma en urea en el hígado. Dado que todos los tejidos además del hígado generan amonio, se requiere un sistema de transporte apropiado. • Se utiliza la enzima glutamina sintetasa para transformar el amonio en glutamina, que es un producto no tóxico para nosotros. La glutamina viaja a través de la sangre hasta el hígado, y la enzima glutaminasa (en el hígado) la descompone y libera el amonio. • No obstante, como el músculo obtiene su energía principalmente de la glucólisis, no sigue la misma vía si no que usa el ciclo de la glucosa-alanina; el cual le permite al músculo eliminar el amonio y mantener la disponibilidad de glucosa.

¿Cómo se produce el amoniaco?

Origen: Proviene de los músculos a partir del nitrógeno que se da por el catabolismo de proteínas. También puede ser generado en los intestinos por bacterias o a partir de la descomposición de las proteínas de la dieta. El exceso de nitrógeno (amoniaco), se une a los aminoácidos a través de reacciones de transaminación y se lleva al hígado y a los riñones. El glutamato y la alanina son especialmente importantes en el transporte de este nitrógeno y formación de amoniaco.

1. El glutamato: • En riñones, se liberan iones amonio gracias a la enzima glutaminasa, la cual desamina la glutamina, y excreta el amonio a través de la orina. • En el hígado, se liberan iones amonio a través de la glutamato deshidrogenasa quien actúa sobre la glutamina. Posteriormente en amonio continua su vía al ciclo de la urea. • A través de su desaminación se convierte el glutamato en alanina.

2. La alaninaEsto sucede cuando el glutamato transfiere su grupo amino al piruvato, formando alanina. En el hígado, esta reacción se invierte de la siguiente manera: • El piruvato producido se utiliza para generar glucosa a través de la gluconeogénesis. La glucosa se libera y se emplea nuevamente en el músculo esquelético • El glutamato resultante puede ser utilizado para liberar amoníaco al desaminarse o para transformar el oxalacetato en aspartato

Enzimas

CICLO DE LA Urea

La acumulación de amonio puede tener efectos tóxicos por lo tanto, es crucial eliminarlo al mismo ritmo al que se produce. Necesitamos convertirlo en una sustancia que pueda ser excretada sin causar una pérdida significativa de agua. En el hígado, la urea se produce a través de una secuencia de cinco reacciones:

1 y 2. Se condensa el amonio y se vuelve carbamoil fosfato. Luego ocurre una transferencia del grupo carbamoil a la ornitina y se forma citrulina (enzima ornitina transcarbamoilasa), pero la citrulina necesita salir de la mitocondria para continuar el ciclo.

4. Con la participación de la argininosuccinasa y la liberación del fumarato, el argininsuccionato se convierte en arginina, la cual es un precursor inmediato de la urea.

3. Una vez la citrulina esté en el citosol se condensa con el aspartato (aporta segundo átomo de nitrógeno) y se forma la argininsuccionato. Esta reacción esta mediada por medio de la argininsuccionato sintetasa y requiere ATP.

5. Como ultima reacción la arginina restaura la ornitina y se libera la urea para su excreción a través de la orina. Esta reacción está regida por la arginasa.

¿Qué ocurre con la Ornitina y la Urea una vez se da el ciclo?

Por otro lado, la ornitina, después de ser regenerada por la arginasa, es transportada de vuelta a las mitocondrias. Allí, se une nuevamente al carbamoil fosfato, comenzando así otro ciclo del proceso. Esta ornitina reciclada permite la continuación del ciclo de la urea al reaccionar con el carbamoil fosfato para iniciar una nueva ronda de reacciones en el hígado. Este ciclo asegura la eficiente eliminación del amonio tóxico en forma de urea y la reutilización de la ornitina para mantener la continuidad del proceso metabólico.

La urea, un subproducto del ciclo de la urea, se excreta del cuerpo a través de la orina, siendo la principal forma de eliminar el exceso de nitrógeno en el cuerpo. Diariamente, se generan alrededor de 30 gramos de urea en el cuerpo, y esta cantidad puede variar significativamente según la dieta. La urea, siendo soluble en agua, se dirige al torrente sanguíneo. Los riñones juegan un papel crucial al filtrarla a través de los capilares glomerulares. Aunque parte de la urea se reabsorbe durante este proceso, la mayor parte es excretada en la orina.

Relacion del ciclo de la Urea con el ciclo de Kerbs

Ambos ciclos, el ciclo de la urea y el ciclo de Krebs, están vinculados.

• En el ciclo de la urea, la argininosuccinasa actúa para convertir el argininosuccinato en arginina al liberar fumarato.
• Este fumarato se convierte posteriormente en oxalacetato en el ciclo de Krebs. El oxalacetato, a través de la transaminación, se transforma de nuevo en aspartato.
• Además, el nitrógeno puede ser sintetizado en el hígado a partir de ciertos productos intermedios del ciclo del ácido cítrico. Esta conexión entre ambos ciclos permite la utilización y el reciclaje eficiente de compuestos y la síntesis de nitrógeno en el hígado.

Hiperamonemia

• Se considera como un nivel elevado de amonio cuando superan los 40 mmol/l, aunque, en los recién nacidos se considera que son elevados si superan los 110-150 mmol/l.

• La hiperamonemia puede tener un origen desde el nacimiento (congénita) o ser adquirida más tarde en la vida. Cuando es congénita, se debe a problemas genéticos en el metabolismo, como los errores innatos del metabolismo, que pueden causar desequilibrios ácidos en el cuerpo, problemas en la descomposición de los ácidos grasos o el síndrome hiperinsulinismo-hiperamonemia.

• La hiperamonemia que se desarrolla después del nacimiento (adquirida) puede ser provocada por varias razones, como daño en el hígado debido a toxinas o infecciones, la persistencia del conducto venoso, malnutrición, hipovolemia, infecciones bacterianas que producen ureasa, problemas cardíacos, dificultades respiratorias al nacer y el uso de ácido valproico en tratamientos médicos.

Continuación...

En ambos grupos, las señales clínicas son parecidas e incluyen síntomas neurológicos, aunque varían con la edad. Se incluyen: • Vómitos persistentes, agrandamiento del hígado, letargo, ataxia, comportamiento anormal, cambios en la respiración que llevan a una alcalosis, entre otros. • En algunos casos, puede haber daño hepático que puede avanzar hasta causar problemas cerebrales graves (encefalopatía).

¿Cuál es producto final del catabolismo de los aminoácidos alfa?

Durante el catabolismo de estos aminoácidos se utilizan reacciones anapleróticas, las cuales dan como resultado intermediarios de las vías metabólicas. La degradación de estos esqueletos se puede clasificar según las rutas metabólicas en las que sus productos sirvan como intermediarios: -AA glucógenos → Intermediarios en la gluconeogénesis -AA cetogénicos → Intermediarios en la cetogénesis -AA glucógenos y cetogénicos → Intermediarios en ambas vías ¿Cómo funcionan? (Siguiente diapositiva)

Continuación

AA glucógenos y cetogénicos

AA glucógenos

AA cetogénicos

AA: serina, cisteína, glicina, alanine y treonina se vuelven piruvato.AA: metionina, isoleucina, valina y treonina a través de propionil-Coa y metilmalonil-CoA se vuelven Succinil-CoA AA: asparagina y aspartato se vuelven oxaloacetato AA: arginina, histidina, prolina y glutamina se vuelven glutamato y ese se vuelve alfa-cetoglutarato

AA: isoleucina, fenilalanina, treonina, triptófano, tirosina sintetizan intermediarios que participan en el metabolismo lipídico y glucogénico como: -Isoleucina → propionil -Fenilalanina→tirosina→fumarato Y acetil-CoA -Treonina → propionil-CoA y piruvato -Triptófano →alanina y acetil-CoA

AA: La lisina y leucina se van a volver Acetil-CoA, la cual se utiliza en diferentes procesos como: -Ingresar al CAC para producir ATP/energía -Cetogénesis -Síntesis de ácidos grasos o colesterol

Anomalía hereditaria del ciclo de la urea

¿Por qué se da la enfermedad?

Los trastornos del ciclo de la urea (UCD) son causados por una deficiencia de una de las seis enzimas en este ciclo. Puntealmente se llaman así: NAGS − Defi ciencia de la N-acetilglutamato sintetasa • CPS1− Defi ciencia de la carbamoil fosfato sintetasa • OTC − Defi ciencia de la ornitina transcarbamilasa • ASS − Citrulinemia o defi ciencia de la sintetasa del ácido argininosuccínico • ALL − Aciduria argininosuccínica o defi ciencia de la liasa del ácido argininosuccínico • Arginase – défi cit en arginina

Síntomas

La aparición de forma leve puede ocurrir a cualquier edad con episodios de hiperamonemia desencadenados durante infecciones, vómitos, cirugía, etc. o con síntomas más insidiosos, como retraso del desarrollo, enfermedad hepática y transtrno psicológico

La aparición de forma grave generalmente ocurre durante el período neonatal y se caracteriza por rechazo de alimentos, vómitos, letargo, polipnea y progresión rápida al coma y fallo multiorgánico

Continuación....

¿Cómo se puede dignosticar?

-Cuando hay sopecha de la presencia de alguna de las afecciones que se mencionaron es porque el paciente ya viene con hiperamonemia y otros factores como Aminoácidos anormales en sangre y orina, nivel anormal de ácido orótico en sangre u orina, nivel de amoníaco en la sangre elevado, nivel normal de ácido en la sangre. Por ende se realizan pruebas como:

• Gasometría arterial

• Prueba de amoníaco y glucosa en sangre

• Aminoácidos plasmáticos

• Ácidos orgánicos en la orina

• Pruebas genéticas

Referencias bibliográficas

• Aldamiz. L, Martín. E, Prez. C (2014). Trastornos del ciclo de la urea en España: un estudio observacional, transversal y multicéntrico de 104 casos. https://familiasga.com/wp-content/uploads/2019/11/Trastornos-del-ciclo-de-la-urea-en-Espa%C3%B1a.pdf
• Gick.J (s.f). Trastornos del ciclo de la urea Una guía para pacientes, padres y familias. https://www.e-imd.org/files/medias/files/patient/parents-family/cycle_uree_ES.pdf
• Lecturio. (2023). Ciclo de la Urea. Recuperado de: https://app.lecturio.com/#/article/2677
• Lecturio. (2023). Catabolismo de Aminoácidos. Recuperado de: https://app.lecturio.com/#/article/3677
• Nava, C. (2021). Metabolismo de los Compuestos Nitrogenados. Recuperado de: https://www.docsity.com/es/catabolismo-de-aminoacidos-3/9238920/
• Navarro, D & Pérez, M (2013). Hiperamonemia en niños: clasificación y opciones terapéuticas. Recuperado de: https://ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0016-35032013000100004#:~:text=Los%20s%C3%ADntomas%20son%20inespec%C3%ADficos%2C%20var%C3%ADan,comportamiento%20anormal%2C%20debilidad%2C%20hepatomegalia.

¿Quién quiere ser millonario?

Bioquímica

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¿Qué procesos se utilizan principalmente en el catabolismo de aminoácidos?

desaminación y transaminación

hidrolisis y fosforilación

transaminación y fosforilación

Solo desanimación

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¿Cuál tipo de desaminación es el que se utiliza en aminoácidos pequeños?

Ninguna en realidad

Hidrolítica

Oxidativa

Eliminativa

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¿En cuál órgano se convierte el amoniaco en urea?

En el páncreas

En el colon trasnverso

En el hígado

todas son correctas

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¿Cuáles son los principales aminoácidos que participan en la generación de amoniaco??

Asparagina y Glutamina

Glutamato y Fenilalanina

Alanina y Glutamato

Glutamina y Glutamato

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¿Cuál de estas enzimas participa en la condensación del amonio y el bicarbonato para formar carbamoil fosfato??

carbamoil fosfato sintetasa

ornitina transcarbamoilasa

Ninguna de las anteriores

arginasa

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La reacción que sufren los aminoácidos para pasar a ser intemediarios de diferentes vías se llama?

Reacción descarboxilación

Reacción anaplerótica

Todas son correctas

Hidrolisis

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¿En qué sustrato se relacionan o conectan el ciclo de Krebs y el ciclo de la Urea especificamente??

Oxaloacetato

Fumarato

Aspartato

Malonil-CoA

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¿Se puede presentar la hiperamonemia desde el nacimiento?

Sí es posible

No es posible

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Síntomas graves de una anomalía relacionada al ciclo de la urea son:

Rechazo de alimentos

Letargo

Vómitos

Todas son correctas

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Cuál de los siquientes AA se vuelven piruvato luego de la descarboxilación?

Valina

Serina

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Histidina

Prolina

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