Teórico 19 Biosíntesis de Aminoácidos, Nucleótidos y moléculas relacionadas (2017) (pdf io)

Vista previa del material en texto

Teórico 17: Biosíntesis de Aminoácidos, Nucleótidos y 
Moléculas relacionadas
Prof.: Dr. Fernando Pablo Dominici
Año 2017 
La idea del teórico es orientarnos en qué es lo más relevante de este 
tema porque en el libro aparecen muchas cosas que no nos interesan en este 
momento. Lo que tienen en común estos compuestos que veremos es que 
poseen Nitrógeno en su estructura.
Esta tabla nos muestra que el Nitrógeno es un elemento bastante abundante 
en el organismo, luego obviamente del O, C, e H. El porcentaje de N en el 
cuerpo es alrededor del 3%. Está dentro del top 5 de los elementos más 
abundantes en el organismo.
El organismo se compone de un 3% de nitrógeno.
 Los compuestos de nitrógeno solubles y utilizables biológicamente 
son escasos a nivel natural.
Las rutas de biosíntesis de los Aminoácidos y de los Nucleótidos, 
necesitan Nitrógeno (N). Como dijimos, estos compuestos que veremos tienen 
en común la presencia de Nitrógeno en su molécula.
 
El 80% del Nitrógeno total proviene de la atmósfera. El resto está en 
seres vivos y en minerales. La utilización del Nitrógeno es compleja en 
comparación con otros compuestos. El Nitrógeno que está en las moléculas de 
los seres vivos proviene del Nitrógeno atmosférico. Para eso tiene que haber 
una serie de procesos que lo transforman en algo utilizable a nivel bioquímico 
para formar moléculas útiles en el organismo. La transformación de Nitrógeno 
a Amoníaco, es un proceso central en el ciclo del Nitrógeno. Pasamos de un 
estado de oxidación de 0 a -3. 
El Nitrógeno es fijado por bacterias y es transformado a Amonio (NH4+) 
que puede ser utilizado para sintetizar Aminoácidos y otros compuestos que 
tienen Nitrógeno y Carbono en forma reducida. Este proceso es central y hace 
que luego se puedan sintetizar proteínas, ácidos nucleicos y otras moléculas 
que tienen nitrógeno. Si no existiesen estas bacterias que pueden fijar el 
Nitrógeno Atmosféricos transformándolo en Amoníaco, no existiría la vida que 
hoy conocemos en la tierra. 
Se muestra en la diapo que existe un proceso de denitrificación donde el
Nitrato vuelve a transformarse en Nitrógeno atmosférico (N2). Hay bacterias 
que hacen todo este proceso y transforman el Amoníaco que se produjo para 
volver a este ciclo. Sucede en medios aerobios y anaerobios, recordar que este
proceso espontáneamente es imposible.
El nitrógeno atmosférico con valencia 0 es fijado por bacterias y 
reducido para formar amonio donde el nitrógeno tiene valencia de -3. 
Esa forma es la incorporada por las plantas y microorganismos para 
generar aminoácidos y otros compuestos que contienen N y C en 
estado reducido.
Algunas de las bacterias que hablamos que fijan el Nitrógeno, se 
encuentran en los Nódulos fijadores de Nitrógeno de las Leguminosas en una 
relación simbiótica.
Viven en sus raíces, infectan a las células de la planta (bacterias se 
muestran en rojo) pero esa infección resulta en un proceso beneficioso para 
ambos lados. Las bacterias pueden vivir en ese medio, y, por otro lado, la 
planta se ve beneficiada porque se fija nitrógeno atmosférico y se transforma 
en un compuesto que la planta puede utilizar: Amonio (NH4+).
Las bacterias fijadoras de nitrógeno viven en simbiosis con las plantas
(alojándose en sus raíces en forma de nódulos).
El proceso básico a nivel Bioquímico es el que se muestra en la diapo: de 
Nitrógeno atmosférico (N2) pasamos a obtener 2 Amonio (NH4+), con un gasto 
de ATP bastante elevado (16 ATP). Es decir que el proceso de fijación del 
Nitrógeno atmosférico requiere de un aporte energético bastante alto. 
La Enzima Nitrogenasa es la que cataliza esta reacción.
La ecuación de la reacción de reducción de nitrógeno atmosférico se muestra 
abajo (resumen de la acción de la enzima nitrogenasa presente en bacterias 
fijadoras.)
 HASTA ACÁ ES INTRODUCTORIO AL TEMA PARA QUE TENGAN LA NOCIÓN DE 
QUE LAS BIOMOLÉCULAS OBTIENEN EL NITRÓGENO A PARTIR DEL 
ATMOSFÉRICO VÍA FIJACIÓN POR LAS BACTERIAS 
SIN ESE CICLO NO HABRÍA VIDA EN LA TIERRA
AMINOÁCIDOS
Ese Nitrógeno atmosférico una vez que es fijado y transformado en Amonio 
(NH4+) se tiene que incorporar en las moléculas.
CONCENTRACIONES DE ALGUNOS AMINOÁCIDOS EN MÚSCULO 
ESQUELÉTICO
PREDOMINAN GLUTAMINA, GLUTAMATO Y ALANINA
 LA CONCENTRACIÓN DE ALA TAMBIÉN ES ELEVADA A COMPARACIÓN 
CON OTROS AMINOÁCIDOS YA QUE PARTICIPA DEL CICLO MÚSCULO 
ESQUELÉTICO-HÍGADO TRANSPORTANDO AMONIO AL HÍGADO PARA SU
DEGRADACIÓN O PARA REALIZAR GLUCONEOGÉNESIS.
El proceso inicial que es el embudo para que luego todas las moléculas que 
necesitan Nitrógeno se puedan formar, es la incorporación del Amonio de 
alguna manera a las moléculas. En los animales, la incorporación de Amonio es
a través de Glutamato y Glutamina. Esas son como las herramientas de 
intercambio del Amonio que viene de la fijación del Nitrógeno atmosférico con 
el medio interno de la célula. Esos son los Aminoácidos que incorporan el 
Nitrógeno proveniente del exterior. El Glutamato, forma γ-Glutamil 
Fosfato. Ese γ-Glutamil Fosfato incorpora el Amonio (NH4+) como grupo 
Amino. Así obtenemos Glutamina.
El Aminoácido Glutamina en la mitocondria hepática se degrada a Amonio 
(NH4+) y va a parar al Ciclo de la Urea, y obtenemos nuevamente Glutamato.
EN ESTE ESQUEMA SE RESUME EL FLUJO DE NITRÓGENO (USAR COMO 
RESUMEN) 
EL NITRÓGENO EN SU FORMA MOLECULAR O COMO NITRATO ES 
INCORPORADO EN FORMA DE AMONIO EN LAS PLANTAS. 
El amonio libre es tóxico, por lo que en la sangre es transportado 
preferentemente en forma de grupos amina o amida. El 50% de los 
aminoácidos circulantes está constituido por glutamina, un 
transportador de grupos amonio. 
El grupo amida de la glutamina es importante como dador de 
nitrógeno para varias clases de moléculas entre las que se encuentran
varios aminoácidos y los ácidos nucleicos (bases de purina y grupo 
amino de la citosina). 
La GLN intercambia NH3 con 2-oxo ácidos para formar otras 
moléculas, transformándose en GLUTAMATO 
El glutamato y el amoníaco son el sustrato de la glutamina sintasa, la 
cual requiere ATP para la catálisis. Por otro lado, la eliminación del 
grupo amida es catalizada por la glutaminasa. 
EL GLUTAMATO DA LA LUGAR A LA SÍNTESIS DE OTROS AMINOÁCIDOS 
Y A LA SÍNTESIS DE COMPUESTOS DERIVADOS DEL HEMO COMO 
HEMOGLOBINA Y CLOROFILA
El glutamato es uno de los principales intermediarios dadores de 
grupos amino.
El Glutamato lo podemos ver como si fuera (ojo, como si fuera) un 
“buffer de Amonio”. Es el que traslada el Amonio (NH4+) y lo transforma en 
grupos Amino para ser incorporado en otras moléculas. 
Los niveles de Glutamato en la célula se mantienen en niveles 
adecuados gracias a la acción de la Glutamato Deshidrogenasa. 
En las moléculas que veremos hoy, es muy importante el proceso de 
Transaminación, donde el α-Cetoglutarato incorpora el Amonio (NH4+) para 
transformarse en el Glutamato. Esto lo cataliza la Glutamato 
Deshidrogenasa (GDH) que es una enzima de la Matriz Mitocondrial. 
La Glutamina Sintasa, vimos en una de las diapos anteriores que es una 
enzima central: permite que el Glutamato incorpore el Amonio (NH4+), 
transformándolo en Glutamina. Este era el camino de entrada del Nitrógeno a 
las moléculas.
Dijimos, los niveles de Glutamato se regulan de manera muy importante 
debida a varios factores: uno de ellos era a través de la ación de la 
Glutamato Sintasa. 
Como vemos acá, se muestra que el Glutamato se puede transformar en 
Glutamina a través de la acción de la enzima GLUTAMINA SINTASA. Esta 
enzima, y por lo tanto la conversión de Glutamato a Glutamina, está regulada 
negativamente por los productos de la Biosíntesis. Es un punto central en el 
metabolismo del nitrógeno. Si todo el Nitrógeno que se incorpora es a través 
del Glutamato, esta reacción tiene que estar muy controlada para que no 
tengamos ni niveles muy altos ni muy bajos de formación de los compuestos 
que necesitamos. La inhibición por parte de estos productos es aditiva, pero no
es total. Se requieren la presencia de los8 inhibidores para bloquear la 
reacción. La presencia de glicina inhibe un poco, la presencia de alanina inhibe 
un poco más y así sucesivamente, por ende, este mecanismo está muy 
regulado.
Una de las principales reacciones que están involucradas en la biosíntesis de 
Aminoácidos y Nucleótidos, es la Transaminación… En estas reacciones en 
general interviene el Piridoxal Fosfato como Cofactor. 
Aquí tenemos el ejemplo del α-Cetoglutarato, donde tenemos un grupo 
ceto que incorpora un Amonio transformándose en una Amina. Esa 
Transaminación, ese pasaje del grupo Amino de una Aminoácido al α-
Cetoglutarato, para dar el Glutamato, utiliza el Piridoxal Fosfato (PLP) como 
Cofactor. 
 
 
La enzima que cataliza esta reacción es una Transaminasa. El Piridoxal 
Fosfato (PLP) se une covalentemente a la enzima, y forma un Intermediario que
es una Base de Schiff. El grupo Amino de la Lisina, reacciona con el carbonilo 
del Piridoxal Fosfato (PLP). 
Transaminaciones catalizadas por enzimas. En muchas reacciones de 
aminotransferasas, el α-cetoglutarato es el aceptor del grupo amino. 
Todas las aminotransferasas usan piridoxal fosfato (PLP) como 
cofactor. Aunque la reacción se muestra aquí en la dirección de la 
transferencia del grupo amino a α-cetoglutarato, la misma es 
fácilmente reversible
Fosfato de piridoxal, el grupo prostético de las aminotransferasas. Es 
la forma activa de la vitamina B6 
El fosfato de piridoxal (PLP) y su forma aminada, el fosfato de 
piridoxamina, son las coenzimas de las aminotransferasas. Los grupos
funcionales están sombreados.
 El grupo aldehído del PLP se une a una Lys del las aminotransferasas 
formando una base de Schiff
Otra de las reacciones que aparece con frecuencia en la biosíntesis de 
Aminoácidos y Nucleótidos, es la transferencia de grupos Monocarbonados.
Podemos transferir un Monocarbono con diferentes estados de oxidación
de una molécula a otra. Aparecerá mucho el Tetrahidrofolato como Cofactor 
(transferencia de alcoholes y aldehídos), y en otras reacciones la S-
Adenosilmetionina (transferencia de metilos). 
La estructura del Tetrahidrofolato involucra al Glutamato.
Cofactores enzimáticos importantes en las reacciones de transferencia
de un carbono. Los átomos de nitrógeno a los que están unidos los 
grupos de un carbono en el tetrahidrofolato se muestran en azul.
 
Aquí se muestra un ejemplo simplemente para reforzar el concepto de 
los Cofactores, no hay que saber las reacciones. 
Por ejemplo, el Tetrahidrofolato (H4 Folato) participa en la transformación de 
Serina a Glicina. Aquí también interviene el PLP. La enzima que participa es la 
Serina Hidroximetil Transferasa. Tenemos la pérdida de un compuesto 
Monocarbonado como alcohol, en este caso. 
Ejemplos de reacciones donde participa este cofactor
En esta otra reacción vemos al Tetrahidrofolato como Cofactor de la 
Metionina Sintasa. Vemos que tenemos un pasaje de un grupo Metilo (-CH3) a 
la Homocisteina para formar la Metionina.
Aquí tenemos a la tercera de las reacciones que interviene en estos procesos, 
que es la transferencia de grupos Amino. El grupo Amino se transfiere 
desde la Glutamina hacia otros compuestos (la Glutamina es un dador 
de grupos AMINO). Hay alrededor de 12 reacciones de biosíntesis en donde 
justamente la Glutamina es la principal fuente de grupos Amino. Se saca el 
grupo Amino de la Glutamina para pasárselo a otros compuestos. 
En este último tipo de reacción interviene la Glutamino 
Amidotransferasa. Es una enzima que tiene 2 sitios, uno acepta Glutamina,
y el otro sitio acepta a la molécula que va a recibir el grupo Amino de la 
Glutamina. La enzima entonces junta esas dos moléculas, transfiriendo el 
Amino de la Glutamina hacia la otra molécula.
Notar que hay una activación del sustrato, entonces la enzima lo que 
hace es acercar a la Glutamina al sustrato activado transfiriendo el grupo 
Amino.
Así, en esta reacción la Glutamina pasa a Glutamato, y la otra molécula 
recibe el grupo Amino.
Aquí se observa otro ejemplo de reacción de transferencia de grupo Amino 
(dijimos que había más de 12 de este tipo de reacciones) donde se ve 
involucrada la Glutamina como dador de grupos Amino. Vemos que el UTP se 
transforma en CTP por la acción de la CTP Sintasa. Notar que el CTP tiene un 
grupo Amino, ese grupo Amino se transfiere desde la Glutamina que luego se 
transforma en Glutamato. 
1) La fuente del nitrógeno es el GLU o la GLN 
2) Todos los aminoácidos derivan de 7 precursores provenientes de 3 
fuentes principales (glucólisis, ciclo de Krebs, ruta pentosas fosfato) 
3) Las bacterias pueden sintetizar los 20 aminoácidos
4) Los mamíferos requieren incorporar algunos con la dieta
Existen 20 Aminoácidos, 10 de ellos pueden ser sintetizados por los 
animales y otros 10 no (Aminoácidos Esenciales, marcados con el asterisco). 
Acordárselos de memoria es difícil, pero si los agrupamos en base a su 
precursor metabólico es más sencillo. O sea, de dónde sale ese Aminoácido, a 
partir de esa molécula que figura en negrita en la diapo.
En la diapo que sigue vemos la misma clasificación anterior, según el 
precursor metabólico de cada Aminoácido, pero en forma de diagrama de flujo 
y teniendo en cuenta los diferentes ciclos y rutas metabólicas…
 
Los 20 aminoácidos que existen agrupados por precursor del cuál 
derivan 
LOS AMINOÁCIDOS ESENCIALES NO PUEDEN SER SINTETIZADOS EN 
MAMÍFEROS (sombreados) Y SE DEBEN INCORPORAR CON LA DIETA
A nivel biosintético, los Aminoácidos vienen de 3 fuentes diferentes: 
compuestos que tienen que ver con el Ciclo de Krebs, Ruta de las Pentosas 
Fosfato y la Glucólisis. 
En las reacciones biosintéticas de los Aminoácidos, veremos que 
aparece en forma muy ubicua, una ribosa activada que es la 5-Fosforibosil-1-
Pirofosfato (PRPP).
Compuesto de alta energía: Participa en muchas de las reacciones 
mostradas en este capítulo
 
Si vemos algunos detalles de cómo se biosintetizan los Aminoácidos, 
podemos ver que a partir de dos compuestos que intervienen en el Ciclo de 
Krebs (Oxalacetato y α-Cetoglutarato), se generan Aspartato y Glutamato como
Aminoácidos iniciales, y de ellos derivan mucho otros Aminoácidos que se 
muestran en la diapo. 
Como detalle, vemos que el α-Cetoglutarato de transforma en Glutamato y el 
Glutamato (que dijimos que tiene un rol central) puede dar Glutamina, Prolina y
Arginina. 
Hay una diapo que muestra reacciones que ocurre en bacterias. Se muestra allí
la síntesis de la Prolina y la Arginina. Parte de la biosíntesis de la Arginina, está 
en el Ciclo de la Urea a partir de la Ornitina. Como diferencia entre esos 
organismos y los mamíferos, a partir de la Ornitina se puede generar la Prolina.
Como un detalle importante para recordar: ese camino biosintético que 
va en el sentido de Ornitina a Prolina, para biosintetizar la Prolina, puede 
revertirse si se necesita Arginina. La Prolina puede ir hacia la Ornitina, y la 
Ornitina utilizarse para formar Arginina en el Ciclo de la Urea. 
Entonces, el camino Biosintético es el sentido Ornitina  Prolina. Pero en
el caso en que haya deficiencia de Arginina ese camino se revierte a Ornitina 
Prolina, para acumula Ornitina para que sea transformada a Arginina en el 
Ciclo de la Urea. 
Relación con el teórico de bioseñalización
La Arginina tiene muchos roles importantes, uno de ellos es que la 
Arginina es precursor del Óxido Nítrico (NO). 
El Óxido Nítrico (NO) es un gas, una molécula muy pequeña que se 
forma por oxidación de la Arginina, por acción de una enzima llamada Óxido 
Nítrico Sintasa (NO Sintasa). Esa enzima tiene todos los Cofactores que 
aparecen en la diapo: NADPH, FMN, FAD, Hemo Fe3+, Tetrahidrobiopterina. El 
Óxido nítrico (NO) es una molécula muy relevante a nivel Fisiológico. Es un 
segundo mensajero y además un Neurotransmisor a nivel del Sistema Nervioso
Central (SNC). Como funciones fisiológicas resumidas tenemos: participa en 
relajación del músculo liso vascular, disminuye la presión arterial y también 
participaen la inhibición de la agregación plaquetaria. Su acción es muy 
potente y de muy corta duración (la vida media es muy corta). Recordar que la 
Arginina, que es un Aminoácido (por eso lo vemos en este teórico), es el que se
utiliza para su formación. 
Otros Aminoácidos como la Serina, Glicina, Cisteína provienen del 3-
Fosfoglicerato que es uno de los Intermediarios de la Glucólisis. 
Ahora veremos que la Glicina participa en la síntesis del Grupo Hemo 
(que interviene en la Hemoglobina y Citocromos) y de las Porfirinas. 
La Cisteína es sintetizada solamente en plantas y bacterias. Para los 
Aminoácidos azufrados, nosotros no tenemos las herramientas biosintéticas 
para sintetizarlos (se incorporan con la dieta). 
Hay una diapo (que no la puse porque no hay que saberla, y parte de su 
reacción la pusimos en alguna diapo anterior) que muestra las reacciones del 
3-Fosfoglicerato hacia la formación de la Glicina. Lo único a destacar (que ya lo
vimos anteriormente) es que en el pasaje final de Serina a Glicina interviene el 
Tetrahidrofolato como Cofactor.
 
Hablamos de los Aminoácidos que tienen azúfre en su molécula. Dijimos que su
incorporación es a partir de la dieta y que solamente se sintetizan en plantas y 
bacterias. 
Como un detalle estructural, vemos que provienen de una molécula que 
tiene sulfato en su molécula (PAPS). Ese sulfato es reducido a Sulfito y luego a 
Sulfuro, para ser incorporado a moléculas que pueden dar un Aminoácido. 
En las bacterias y plantas, la Cisteína se sintetiza a partir de Serina. El 
Sulfuro que se utiliza en esa biosíntesis proviene de un compuesto que tiene 
Sulfato y que es reducido.
Las bacterias pueden manipular el azufre del sulfito (S2- ) e 
incorporarlo a la cisteína
En mamíferos, a partir de la Metionina que ya tiene el Azúfre 
incorporado (por lo tanto, el mecanismo de incorporación del azúfre ya fue 
allanado porque proviene de la dieta) se puede sintetizar la Cisteína. 
Entonces, una vez que tenemos una molécula que incorporamos con la 
dieta que ya tiene azúfre en su estructura (Metionina), podemos hacer 
transformaciones de la misma para obtener otros compuestos como la 
Cisteína. 
De los Aminoácidos que se generan a partir del Oxalacetato, vemos 
que mucho se generan a partir del Aspartato. La conversión del Oxalacetato en
Aspartato es una Transaminación. Tenemos que tener en mente entonces lo 
primordial de esta primera reacción de transaminación cuando tenemos como 
precursor al Oxalacetato, ya que a partir del Aspartato se generan un montón 
de Aminoácidos. Lo mismo sucede con el Piruvato: recibe grupo Amino para 
transformarse en Aminoácidos. 
A partir de Fosfoenolpiruvato y Eritrosa 4-Fosfato, se generan los Aminoácidos 
Aromáticos (son 4 Aminoácidos: Fenilalanina, Tirosina, Triptofano, Tirosina). 
Se necesitan 7 reacciones para transformar una molécula que no es 
ciclada (Fosfoenolpiruvato y Eritrosa 4-Fosfato) para transformarse en una 
molécula que se llama Corismato. El Corismato que da origen a los 
Aminoácidos Aromáticos en las Plantas, Bacterias y Hongos. Todo ese camino 
biosintético se requiere para formar un ciclo que va a derivar en Aminoácidos 
Aromáticos posteriormente. 
Con respecto a estos Aminoácidos Aromáticos vemos que se necesitan 7
pasos para formar el Corismato, pero ahí no terminó. Se necesitan 5 reacciones
más (diapo de plantas y bacterias), para terminar en Triptofano. Es todo un 
camino enorme para formar un Aminoácido aromático. 
Acá un poco de detalle no es necesario que lo sepan. 
Aquí tenemos algunas diferencias entre Animales y Bacterias/Plantas. En los 
Animales a partir de Triptofano, podemos sintetizar Tirosina, a partir de la 
Fenilalanina Hidroxilasa. En cambio, las Bacterias y plantas requieren otro tipo 
de reacción donde interviene una Aminotransferasa para obtener Tirosina y 
Fenilalanina. 
La Biosíntesis de Histidina es larguísima (9 reacciones biosintéticas). No 
estudiar
Las reacciones más complejas y más largas, que involucran más pasos, 
son aquellas que involucran Aminoácidos que tienen un anillo bencénico (igual 
no es el caso de la histidina).
 
MOLÉCULAS DERIVADAS DE LOS AMINOÁCIDOS:
PORFIRINAS
Las Porfirinas derivan del Succinil CoA y la Glicina, para formar un compuesto 
llamado δ-Aminolevulinato. 
La succinil-CoA y la glicina son precursores del grupo hemo.
A partir de 8 moléculas de δ-Aminolevulinato, generamos un grupo 
Hemo con una sucesión de caminos enzimáticos. Es una incorporación sucesiva
de moléculas para formar un ciclo. Es un camino biosintético muy complejo con
un montón de reacciones que involucran intermediarios con nombres muy 
complejos que finalmente dan el grupo Hemo. Como sabemos, el grupo Hemo 
tiene un rol central en el transporte de oxígeno. 
A partir del delta-aminolevulinato (8 moléculas) se generan 4 del 
compuesto inicial porfobirinógeno y la reacción lleva 7 pasos de 
biosíntesis.
 El último paso incorpora hierro en forma ferrosa generando el grupo 
hemo
Hay enfermedades relacionadas con la síntesis de cada uno de estos 
Intermediarios hasta llegar al grupo Hemo. Hay personas que carecen de 
alguna de las enzimas que intervienen en la ruta biosintética del grupo Hemo. 
La síntesis se frena en uno de los Intermediarios y no prosigue. Así generan un 
poco de Hemo, y acumulan un montón de alguno de los intermediarios. Estas 
enfermedades se conocen en su conjunto como familia de porfirias, y recibe un
nombre particular de acuerdo a cuál es la enzima que está afectada. 
Las porfirias son enfermedades donde hay defecto en alguna de las 
enzimas que participan en la biosíntesis del grupo hemo afectando su 
producción. 
Los precursores del grupo hemo se acumulan en los glóbulos rojos, el 
hígado y los fluidos corporales
Los glóbulos rojos tienen una vida media de 120 días aproximadamente 
y luego se destruyen. Esa destrucción de los Glóbulos Rojos, implica la 
liberación de lo que tenían en su interior. Esencialmente tenemos al grupo 
Hemo y tenemos al hierro (Fe2+). 
Hay un ciclo de reciclado de ese compuesto para ser reutilizado o 
excretado. Una de las utilizaciones de ese grupo Hemo es la formación de 
Pigmentos biliares a partir de la acción de la enzima Hemo Oxigenasa. Uno de 
los Pigmentos biliares formados es la Biliverdina. Es lo que le da el color a la 
Bilis. 
La Biliverdina, por la Biliverdina Reductasa se transforma en la 
Bilirrubina que circula en la sangre. 
La bilirrubina desecho del grupo hemo
En la diapo se muestra en forma resumida lo que le puede suceder a la 
Bilirrubina en circulación.
Relacionado con los análisis de rutina que le hacen a una persona en un 
laboratorio de análisis clínicos, vemos que la determinación de la Bilirrubina es 
relevante a nivel clínico porque pasado a un determinado nivel es tóxico. 
La Bilirrubina es transportada en la sangre complejada con la Albúmina y
va a la Bilis para transformarse en Urobilinógeno. Esa Bilirrubina que va por 
esa rama se llama “Bilirrubina Indirecta”. Está en unos valores que van entre 
0,2-0,9 mg/dl. Es la mayoría de la Bilirrubina. 
Luego tenemos la Bilirrubina Directa, que representa una proporción 
chiquita del total (0,1-0,4 mg/dl). Es una Bilirrubina a la cual se le acopló Ácido 
Glucurónico en el Hígado. Esa Bilirrubina Glucurónido es transportada al 
Intestino también. Va a pasar a formar parte del Urobilinógeno que es 
excretado. El Urobilinógeno es también transportado al riñón, y es excretado 
en Orina como Urobilina. 
Entonces, del grupo hemo tenemos un pasaje a la molécula de 
Bilirrubina. La Bilirrubina es el producto de la degradación del grupo Hemo. Los
valores de Bilirrubina son monitoreados y pueden indicar que tenemos una 
falla hepática que no está procesando la Bilirrubina, una falla en el sistema 
biliar que está obstruido entonces no puede hacer el proceso de 
transformación a Urobilinógeno. 
MOLECULAS DERIVAS DE AMINOACIDOS: CREATININA Y
GLUTATIÓN
Estos dos compuestos no tienen nada que ver con las Porfirinas. Ambostienen Nitrógeno en su molécula (lo único en común) y ambos provienen de la 
asociación de Aminoácidos. 
Como producto final de este proceso tenemos a los que se conoce como 
“Fosfocreatina” que puede ser hidrolizable a Creatina. 
La Fosfocreatina se sintetiza a partir de Glicina, Arginina y 
Metionina (3 Aminoácidos). Una vez que se forma la Creatina, tenemos una 
enzima llamada Creatina Kinasa, que la fosforila para obtener la Fosfocreatina. 
Veremos que la Fosfocreatina tiene un rol muy relevante a nivel de la 
Homeostasis energética del Músculo Esquelético. Durante circunstancias donde
el ATP que está presente en el Músculo se agota rápidamente, la Fosfocreatina 
reemplaza temporalmente al ATP que está en el Músculo. Es una fuente de 
fosfatos de alta energía a nivel muscular. En próximos teóricos veremos más 
detalles del rol de la Fosfocreatina. Aquí sólo debemos aprender que proviene 
de 3 Aminoácidos. 
El Glutatión es una molécula muy relevante. Se sintetiza también a partir de 3 
Aminoácidos: Glutamato, Cisteína y Glicina. Tiene la particularidad de que 
estamos utilizando un Aminoácido que tiene azúfre en su estructura. 
El Glutatión puede estar en su forma reducida (SH) y puede oxidarse (S-
S). 
El CICLO EN EL QUE PARTICIPA EL GLUTATION 
EL GLUTATION ES OXIDADO PARA MANTENER A OTRAS MOLÉCULAS 
REDUCIDAS Y QUE NO SE DAÑEN POR LA PRESENCIA DE AGENTES 
AGRESIVOS OXIDANTES COMO LOS PERÓXIDOS
Esa capacidad de oxidación y reducción, hace que sea un compuesto de 
importancia en procesos de óxido-reducción (REDOX). Una de sus funciones es 
el mantenimiento de los grupos sulfhidrilo reducido en las proteínas. Otra 
función importante es el mantenimiento del hierro del grupo hemo en su 
estado ferroso (Fe2+). También participa en la síntesis de 
desoxirribonucleótidos como agente reductor. Y participa en la eliminación de 
peróxidos tóxicos, como Cofactor de la enzima Glutatión Peroxidasa. Saber las 
funciones más relevantes del Glutatión y a partir de qué Aminoácidos se 
genera, eso nos ayuda a saber que es la Cisteína uno de los Aminoácidos 
relevantes en su síntesis porque eso le permite que intervenga en procesos 
REDOX. 
MOLECULAS DERIVADAS DE AMINOACIDOS: AMINAS
BIÓGENAS (neurotransmisores)
La descarboxilación es un proceso central en el metabolismo de estos
compuestos. Requiere PLP para proceder
Las Aminas Biógenas son sustancias que derivan de Aminoácidos y 
funcionan en general como Neurotransmisores en el organismo.
En este grupo de Aminas Biógenas vemos a la Serotonina (relacionado 
con los estados de ánimo, etc.). La Serotonina se sintetiza a partir del 
Triptofano.
En general, todas las reacciones que involucran la transformación de un 
Aminoácido Aromático a una Amina Biógena, es una descarboxilación. Se le 
saca un grupo carboxilo. Así genero un grupo Amino. Esa Amina que se obtiene
tiene una función biológica.
En esta reacción en el medio interviene una hidroxilasa, que introduce 
un grupo hidroxilo al Triptofano. Luego tenemos a la descarboxilación, que me 
da la Amina Biógena con relevancia y función biológica importante. 
En esta diapo se muestra que a partir de la Tirosina (otro Aminoácido 
Aromático), tenemos una hidroxilación y después una descarboxilación para 
obtener la Dopamina, que es la Amina Biógena. 
La Dopamina es otro Neurotransmisor importante y de relevancia. 
La deficiencia de Dopamina está relacionada con la enfermedad de 
Parkinson. El exceso de Dopamina está relacionado con la esquizofrenia. 
La Dopamina sufre transformaciones para dar Norepinefrina o 
Noradrenalina (notar que el pasaje de Dopamina a Noradrenalina es una 
hidroxilación). La Noradrenalina tiene un rol muy importante en la regulación 
de la presión arterial.
La Norepinefrina puede dar Epinefrina o Adrenalina, donde se incorpora un 
grupo metilo a la Amina. La Adrenalina es relevante en la liberación de glucosa 
frente a un requerimiento de urgencia para responder a una situación de 
estrés. 
De este tema debemos saber, cuál es el precursor de la Amina Biógena 
(qué Aminoácido) y una mínima descripción de la función de esa Amina 
Biógena.
El Ácido γ-Aminobutírico (GABA) o γ-Aminobutirato, proviene del Aminoácido 
Glutamato. Y nuevamente, sufre una descarboxilación para dar una Amina 
Biógena que en este caso es el GABA. El GABA es un Neurotransmisor. Se 
clasifica como Neurotransmisor Inhibitorio. La deficiencia de GABA está 
relacionado con la Epilepsia. 
Después tenemos la Histamina, que nuevamente se obtiene por 
descarboxilación, en este caso de la Histidina. La Histamina es un 
vasodilatador, participa en la respuesta alérgica y posee receptores en el 
estómago, y facilita la secreción Ácida en el estómago. 
NUCLEÓTIDOS
Como sabemos, los Nucleótidos son precursores del ADN y ARN. También los 
Nucleótidos participan en moléculas que van a ser intermediarios activados en 
la biosíntesis del glucógeno y de los fosfoglicéridos. 
Está presente en el ATP que es la molécula universal para intercambiar 
energía. 
Forma parte de muchas coenzimas como NAD+, FAD, CoA y S-
Adenosilmetionina. 
Forma parte de segundos mensajeros: AMPc y GMPc.
En cuanto a la estructura de los Nucleótidos, sabemos que tienen un grupo 
Fosfato, una Pentosa (ribosa o desoxirribosa) y una Purina o Pirimidina, que son
bases nitrogenadas. 
 
Hay dos vías para la síntesis 
La vía de recuperación es importante para recuperar bases 
provenientes del metabolismo del ADN y ARN y que no se tengan que 
sintetizar de cero. 
La biosíntesis de los Nucleótidos es muy compleja, está altamente regulada. 
Posee muchos pasos. Veremos algunos de esos pasos, y esos detalles son los 
que debemos recordar solamente. 
Podemos considerar que existen 2 maneras de formar a los nucleótidos. 
Una de esas maneras es la “Síntesis de Novo”. ¿Qué quiere decir? Es una 
síntesis de cero, a partir de moléculas iniciales que la componen. La síntesis de
novo involucra un compuesto que ya mencionamos, y es la Ribosa activada 
PRPP. También se necesitan Aminoácidos, ATP, CO2, más un montón de otras 
moléculas y Cofactores. 
Además de la síntesis de novo, existe la llamada “Vía de Recuperación”, 
donde la Ribosa Activada PRPP reacciona directamente con la base para formar
el Nucleótido. Esta es una manera de reciclar las bases que vienen del ADN o el
ARN. Es un punto importante del mantenimiento de la Homeostasis de estos 
compuestos. 
IMPORTANTE
Aquí tenemos una comparación de la síntesis de novo de las bases púricas y 
pirimidínicas. Su síntesis es totalmente diferente entre sí. 
Las bases púricas se sintetizan paso a paso sobre una estructura que 
contiene Ribosa.
Las Pirimidinas, primero se sintetiza la Base y luego se incorpora la 
Ribosa.
En la siguiente diapo se muestra el origen de los átomos que componen 
a la Purina (2 anillos). Con ello podemos ver qué compleja es la síntesis.
Tenemos el aporte de diferentes moléculas a lo que luego va a ser la Purina: 
aportan la Glicina, CO2, Aspartato, Formato (Formil Tetrahidrofolato), dos 
Nitrógenos que los aporta. EL Aminoácido Glutamina. 
Notar todas las moléculas precursoras que se necesitan para formar una 
Purina. El anillo de purina se construye añadiendo uno o unos pocos átomos a 
la vez a la Ribosa a lo largo de todo el proceso.
El detalle de cómo se sintetiza una Purina lo vemos, pero no 
necesitamos saberlo. 
Entonces, como dijimos partimos de la Ribosa activada PRPP. Tenemos 
fosfatos de alta energía que permiten reaccionar con la Glutamina para formar 
el compuesto que se muestra en la diapo. Sobre esa estructura se construye 
todo el anillo de Purina. 
Todos estos pasos (siguen muchísimas más reacciones) llevan a la 
formación de AMP y GMP, que son los productos.
El producto previo a la formación del AMP y el GMP, es un compuesto 
que se llama “Inosinato Monofosfato” (IMP).
El Inosinato Monofosfato (IMP), genera AMP y GMP. 
En esta diapo se muestra la formación de Adenilato (AMP) y Guanilato (GMP).
RESUMEN:
Aquí tenemos un resumende la biosíntesis de la Purina. Hay que saber 
el concepto general que es lo que se fue remarcando. Mencionamos cada uno 
de los precursores: Glicina, CO2, Aspartato, Formil Tetrahidrofolato, Glutamina. 
Así se genera la estructura del anillo de la Purina. Luego se forma IMP y 
a partir de él se forma AMP y GMP.
Estos compuestos: AMP y GMP, tienen un único fosfato en su estructura, 
por lo tanto, deben incorporar fosfatos. La formación del Nucleósido Trifosfato 
se da a través de la acción de Kinasas. Para poder realizar esto se utiliza el 
ATP. El Fosfato del ATP es transferido a esas moléculas de AMP y GMP. 
Hay una diapo que no puse donde se muestra la gran regulación que tienen 
cada uno de los pasos de la biosíntesis de GMP y AMP. Los puntos de 
regulación son inhibitorios. La inhibición es por producto: los reguladores 
inhibitorios son el AMP, GMP e IMP. 
* SE DESCRIBE EN LA FIGURA SIGUIENTE, SE REQUIEREN 2 MOLÉCULAS
DE ATP E INTERVENCIÓN DE QUINASAS
Acá tenemos la Biosíntesis de novo de los nucleótidos de Pirimidina. 
Dijimos que este caso es totalmente diferente a lo que vimos con las Purinas. 
El anillo de Pirimidina se construye a partir de Aspartato, PRPP (Ribosa 
activada) y Carbamoil Fosfato. 
El camino biosintético es imposible de recordar, implican muchos pasos. No 
hay que saberlos (no puse la diapo). Lo importante es recordar cuáles son los 
precursores que nombramos. El producto final es el UMP. Después por la acción
de Kinasas se obtiene el UTP.
El producto final tiene un solo Fosfato: UMP. Entonces, se requiere la 
acción de Kinasas que utilizan ATP para terminar de fosforilar. 
REACCIÓN DE TRANSAMINACIÓN
Esta diapo ya la vimos antes: a partir de UTP, por la CTP Sintasa, se genera 
el CTP. Se transfiere un Amino de la Glutamina (dijimos que la Glutamina era 
una molécula que transporta Aminos y los transfiere a otras moléculas). Es 
importante que sepamos que en esta última reacción de conversión del UTP a 
CTP, interviene la Glutamina. La Glutamina es esencial para el aporte del 
Amino del CTP. 
El primer punto de la reacción, que involucra al Aspartato (a la diapo no 
la puse), está regulado por el producto final que es el CTP. En esta reacción se 
transforma el Aspartato a N-Carbamoilaspartato. 
Acá vemos un resumen de la síntesis de novo de los nucleótidos que en 
su estructura poseen Pirimidinas. 
Nosotros tenemos que ser capaces de poder describir las diapos 
resumen para las Purinas y para las Pirimidinas. No entrar en detalle en otras 
cosas que no viene al caso. 
Vemos que, a partir de Bicarbonato y Amoníaco, se genera el Carbamoil 
Fosfato, que es uno de los precursores en la síntesis de la Pirimidina. Después 
tenemos al Aspartato como otro de los precursores. Así se forma el anillo 
Pirimidínico. 
Luego interviene la Ribosa Activada PRPP y llegamos a obtener el UMP, que 
luego puede seguir transformándose.
 
COMPARACIÓN ENTRE SÍNTESIS DE PIRMIDINAS Y DE PURINAS
Acá tenemos una comparación de los caminos biosintéticos. 
Notar que, en las Purinas, tenemos a la ribosa y a partir de ella se 
sintetiza paso a paso la base. Mientras que en las Pirimidinas primero se forma 
el anillo de la base y luego se agrega la Ribosa.
Los Desoxirribonucleótidos se generan por acción de una enzima que es la 
Ribonucleótido Reductasa. Lo que hace es quitar (reducir) el hidroxilo 
que está en posición 2 en la Ribosa. Esto es un requerimiento esencial para 
formar luego la molécula de ADN. 
Los productos de la Ribonucleótido Reductasa, son los Deoxinucleótidos. 
El nombre varía de acuerdo a la base correspondiente. El proceso continúa con 
Kinasas, para formar los compuestos Trifosfato. 
L
a Enzima Ribonucleótido Reductasa, que remueve el grupo hidroxilo (OH), tiene
una regulación muy elevada por distintos sustratos. Esto muestra que este 
camino biosintético tiene mucha relevancia fisiológica.
Obviamente no hay que saber cada uno de los reguladores que se mencionan 
en la diapo. 
Aquí se muestran algunos detalles de la formación de timidina. 
El timidalato se deriva de dCDP y dUMP 
El ADN contiene Timina en lugar de Uracilo y la síntesis de novo de 
Timina involucre solo deoxibonucleótidos.
 El precursor inmediato del timidilato (dTMP) es el dUMP. 
La conversion de dUMP a dTMP es catalizada por la timidilato sintasa 
y es un ejemplo de reacción de metilación usando tetrahidrofolato.
 La deficiencia de ácido fólico puede dar lugar a enfermedades 
cardíacas, cancer y disfunción cerebral.
 Algunos de estos síntomas provienene de una reducción de la sìntesis
de timidilato, originando una incorporación anormal de Uracilo al AND 
El URACILO es reconocido por los mecanimos de reparación del AND y 
clivado del mismo. Se quiebran las cadenas de AND generando las 
mencionadas alteraciones.
BASES MOLECULARES DE LA QUIMIOTERAPIA EN EL
TRATAMIENTO DEL CÁNCER
Debido a que la biosíntesis de los Nucleótidos y del ADN, es relevante al nivel 
del tratamiento de algunas enfermedades como el cáncer y enfermedades 
relacionadas con bacterias, es de suma importancia que sepamos que hay 
sustancias que pueden interferir en el camino biosintético, frenando la síntesis 
de los nucleótidos y por lo tanto haciendo que esas células no se puedan dividir
más. 
Es interesante comprender dónde actúan en base a lo que venimos hablando. 
Uno de ellos es el Fluorouracilo, que es transformado enzimáticamente en 
Fluorodeoxiuridilato (FdUMP). Ese compuesto es inhibitorio en la síntesis de la 
Timidina (pTMP) y, por lo tanto, frena la síntesis de ADN. 
En este ciclo donde interviene la reacción que estamos analizando, participa el 
Tetrahidrofolato. La reacción que es catalizada por la Dihidrofolato Reductasa, 
para que este ciclo continúe, es frenada por varios compuestos como el 
Metotrexate, Aminopterina y Trimetroprima (un ATB). La Trimetroprima se 
utiliza en algunas enfermedades que tienen que ver con infecciones 
bacterianas (inhibe la replicación celular porque inhibe la síntesis de ADN). 
Debido a su toxicidad este compuesto se utiliza luego de que fallaron otros 
ATB. 
 
Nosotros vimos el Ciclo de la Urea. En el organismo continuamente está 
habiendo un recambio de las biomoléculas, en este caso ADN y ARN. Nosotros 
vimos que había una síntesis de novo, y que también existía la vía de rescate, 
que era que a partir de la base puedo sintetizar los nucleótidos. 
Pero hay parte de las Purinas que se pierden, se van a degradar 
formando ÁCIDO ÚRICO. Es una molécula que es importante mantenerla en 
niveles determinados. 
La degradación de las Purinas, da origen al Ácido Úrico. En los humanos 
se excreta esta sustancia en una cantidad bastante elevada: 0,6 g/24 h. En el 
caso de la degradación de las Pirimidinas se genera Urea. 
A nivel fisiopatológico, hay algunas condiciones que están asociadas a la 
sobreproducción de Ácido Úrico. 
Si tenemos exceso del camino de degradación de las Purinas 
incrementado, y se excreta más Ácido Úrico de lo normal, eso da origen a la 
acumulación de cristales de urato sódico en articulaciones, tendones, riñón y 
tejidos blandos. Eso lleva a procesos inflamatorios dolorosos. 
Esta enfermedad se puede tratar con una droga llamada Allopurinol. Es una 
sustancia parecida a las bases púricas, que inhibe la formación del Ácido úrico 
porque va a ser un inhibidor competitivo de la Xantina Oxidasa, que 
interviene en los últimos pasos donde de la Hipoxantina, obtenemos Xantina y 
luego se transforma en Ácido Úrico. 
Esto frena la síntesis de Ácido Úrico y controla la enfermedad.