9 Sintesis de aminoacidos y catabolismo del esqueleto carbonado

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SINTESIS DE 
AMINOÁCIDOS Y 
CATABOLISMO DEL 
ESQUELETO 
CARBONADO
BIOQUÍMICA 2.PILAR NEGREROS
AMINOÁCIDOS
 Aminoácidos nutricionalmente no esenciales
 El cuerpo los puede sintetizar
 Aminoácidos nutricionalmente esenciales 
(sintetizados por bacterias o vegetales)
 El cuerpo no los puede sintetizar
 La falta de ellos causa desnutrición y puede 
causar la muerte
AMINOÁCIDOS
 En el ser humano adulto hay 10 aminoácidos 
esenciales y 2 semiesenciales
 Estos dos están en cantidades suficientes en 
adultos, pero en niños que tienen tasas altas de 
crecimiento y por lo tanto de síntesis de proteínas 
no son suficientes
 Los esenciales en la dieta son 12 en el adulto y 10 
en el niño.
AMINOÁCIDOS
 Esenciales: valina, leucina, isoleucina, fenilalanina, 
triptofano, metionina, treonina, lisina.
 No esenciales: glicina, alanina, cisteína, prolina, 
tirosina, serina, aspartato, asparagina, glutamato, 
glutamina, arginina e histidina (arginina e histidina 
son los semiesenciales)
 Tirosina se sintetiza a partir de fenilalanina, y cisteína 
a partir de metionina…por lo que es discutible si son 
o no “esenciales”
SINTESIS DE 
AMINOÁCIDOS
SINTESIS DE AMINOÁCIDOS
SINTESIS DE AMINOÁCIDOS
 Los demás (glicina, alanina, prolina, serina, aspartato, 
asparagina, glutamato, glutamina, arginina e histidina) se 
derivan de algún compuesto formado en el metabolismo de 
la glucosa.
 Los derivados de la glucosa que se transformarán en 
aminoácidos son: 
▪ 3-p-glicerato y Piruvato dos compuestos formados en la 
glucólisis
▪ Oxalacetato y Alfacetoglutarato dos compuestos formados 
en el ciclo de krebs
▪ Fosforribosilpirofosfato (PRPP), un compuesto formado a 
partir de la ribosa-5-p sintetizada en la vía de la hexosa 
monofosfato también derivada de la glucosa. 
3-P-GLICERATO
 El 3-p-glicerato es un producto intermedio formado en la 
glucólisis y va a dar origen al aminoácido Serina y luego a 
partir de la Serina se sintetizarán el aminoácido Glicina y el 
aminoácido Cisteína. 
 Para la síntesis de la Cisteína se requieren dos aminoácidos, 
la Serina que proporciona el esqueleto carbonado y el 
aminoácido esencial Metionina, que da origen al compuesto 
“homocisteina” que dona el azufre (s) y se une a la serina 
para dar origen a la cisteína. 
 Serina más la coenzima tetrahidrofolato da origen a la 
Glicina.
3-P-GLICERATO
3-P-Glicerato + NAD+ 3-P-Piruvato + NADH + H+
Deshidrogenasa
3-P-Piruvato + Glu 3-P-Serina + Alfacetoglutarato
Transaminasa
3-P-Serina + H2O SERINA + Pi 
Fosfatasa
SERINA + THF GLICINA + N-N-metilen THF
Transferasa
SERINA + Homocisteína Cistiatonina CISTEINA
METIONINA THF: tetrahidrofolato
PIRUVATO
 Por transaminación del piruvato se formará alanina, 
un aminoácido muy importante en la gluconeogénesis. 
Piruvato + Glutamato ALANINA + Alfacetoglutarato
Transaminasa
OXALACETATO
 Es sintetizado a partir del piruvato. 
 El Oxalacetato por transaminación se convertirá en Aspartato
y el Aspartato por aminación se convertirá en Asparagina
 El grupo amino es aportado por la glutamina y no por el NH4
+, 
como en la biosíntesis de la glutamina a partir del Glutamato. 
Oxalacetato + GLUTAMATO ASPARTATO + Alfacetoglutarato 
transaminasa
ASPARTATO + ATP + GLUTAMINA ASPARAGINA + GLUTAMATO 
Asn sintetasa + AMP + Ppi
ALFA CETOGLUTARATO
 El alfacetoglutarato por transaminación se 
transforma en glutamato y el glutamato da origen a la
glutamina, a la prolina y a la ornitina, un compuesto 
que inicia el ciclo de la urea donde se sintetizará 
arginina. 
 La síntesis de glutamina se lleva a cabo 
principalmente en el hígado, cerebro, riñones, 
músculo e intestino. 
 En el intestino la glutamina es fuente de energía, más 
del 50 % de toda la glutamina se oxida a co2 en el 
intestino. 
ALFA CETOGLUTARATO
Alfacetoglutarato + ALANINA GLUTAMATO + Piruvato 
Transminasa
GLUTAMATO + NH4+ + ATP GLUTAMINA + ADP + Pi
Gln sintetasa
GLUTAMATO semialdehido glutámico ORNITINA
pirrolina 5 carboxilato PROLINA
ORNITINA ARGININA
FORFORRIBOSIL PIROFOSFATO 
 La Glucosa 6-P se desvía a la formación de pentosas por la vía 
de la hexosa monofosfato (ruta de las pentosas), en esta vía se 
sintetizan varias pentosas fosfato entre ellas está la “ribosa 5-
P”.
 La Ribosa 5-p fosforilada se vuelve a fosforilar y se convierte 
en fosforribosil pirofosfato (prpp), catalizado por la enzima 
fosforribosil pirofosfato sintetasa (la misma reacción inicia la 
síntesis de las purinas). 
 Luego prpp con la energía del atp y con la presencia de la 
glutamina a través de varias reacciones sintetiza el aminoácido 
semiesencial Histidina. 
FORFORRIBOSIL PIROFOSFATO 
Glucosa Ribosa 5P PRPP
PRPP + ATP fosforribosil-AMP + Glutamina HISTIDINA 
PRPP: fosforibosil pirofosfato
SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS NO ESENCIALES
CATABOLISMO 
DE 
AMINOÁCIDOS
CATABOLISMO DE AA
 Cuando las proteínas son destruidas sus aminoácidos son 
catabolizados y sus grupos aminos son generalmente 
transportados desde diversas células al hígado 
generalmente en forma de Glutamato o Glutamina 
 En el hígado estos aminoácidos por acción de 
transaminasas y desaminasas ceden el grupo amino el cual 
es convertido en urea. 
 El esqueleto carbonado será utilizado en cada célula para 
obtener energía (catabolismo en el ciclo de krebs) o en el 
hígado será transformado en glucosa (gluconeogénesis) 
CATABOLISMO DE 
LOS AMINOÁCIDOS
 Si la cantidad de esqueletos carbonados que ingresan al ciclo de 
krebs es muy grande y satura las necesidades energéticas de la 
célula, entonces estos esqueletos de carbono en exceso se 
desviarán hacia la síntesis de ácidos grasos y luego hacia la 
formación de triglicéridos.
 Como resultado de catabolismo de aminoácidos, estos se 
transforman en piruvato o en algún intermediario del ciclo de 
krebs. 
 Estos esqueletos de carbono se transformarán en alguno de los 7 
compuestos siguientes: piruvato, acetil-coa, oxalacetato, 
alfacetoglutarato, succinil-coa, fumarato o acetoacetil-coa. 
AMINOÁCIDOS 
GLUCOGÉNICOS
 Después de su catabolismo, los aminoácidos se pueden 
convertir en GLUCOSA o en CUERPOS CETÓNICOS. 
 Si se transforman en glucosa se llaman GLUCOGÉNICOS. 
 Si se transforman en cuerpos cetónicos se llaman 
CETOGÉNICOS. 
 Aminoácidos glucogénicos: 14 aminoácidos son 
glucogénicos puros: Glicina, Alanina, Serina, Cisteína, 
Valina, Histidina, Arginina, Prolina, Metionina, 
Glutamato, Glutamina, Aspartato, Asparagina y 
Treonina. 
CETOGÉNICOSY 
MIXTOS
 Aminoácidos cetogénicos: 2 aminoácidos se convertirán 
en acetoacetato o acetil-CoA (forman cuerpos cetónicos), 
estos son: Leucina y Lisina. 
 Aminoácidos mixtos: sus carbonos pueden convertirse en 
glucosa o cuerpos cetónicos. 4 aminoácidos son mixtos, entre 
ellos se encuentran los 3 aminoácidos aromáticos: 
Fenilalanina, Tirosina y Triptófano además el aminoácido 
Isoleucina. 
AMINOÁCIDOS QUE 
FORMAN PIRUVATO
 Hay 6 aminoácidos que directa o indirectamente pueden 
transformarse en piruvato, entre ellos tenemos a: Treonina, 
Triptófano, Alanina, Cisteína, Glicina, Serina. 
 La Cisteína sufre una oxidación del átomo de azufre y el producto 
resultante es transaminado e hidrolizado para convertirse en 
piruvato. 
 La Glicina primero se transforma en Serina y luego la serina se 
transforma en piruvato, 
 El Triptófano primero se transforma en quinurenina y este se 
transforma en Alanina y la alanina por transaminación se transforma 
en piruvato, 
 La Treonina en varias reacciones se transforma también en piruvato. 
Alanina + Alfacetoglutarato Piruvato + Glutamato
Alanina aminotransferasa
Glicina +N-N-metilen-FH4 Serina + FH4
Serina OH metiltransferasa
Serina Piruvato + H2O + NH4
+
Serina deshidratasa
Treonina Glicina Serina Piruvato
Propionil CoA Metilmalonil-CoA Succinil CoA
Cisteína Piruvato
Triptófano quinurenina Acetoadipato acetato
Alanina Piruvato Acetil-CoA
AMINOÁCIDOS QUE 
FORMAN OXALACETATO
 Aminoácidos que forman oxalacetato: solo son 2 
aminoácidos: Asparagina y Aspartato. 
 La Asparagina por acción de la enzima asparaginasa introduce una 
molécula de agua y rompe a la Asparagina en Aspartato y 
Amoníaco. 
 El Aspartato por transaminación se transforma en Oxalacetato 
 Actualmente se utiliza la asparaginasa por via parenteral a 
pacientes que sufren de leucemia linfoblástica aguda y linfoma no 
hodgkin (resulta que estas células cancerosas tienen como 
nutriente esencial a la Asparagina y como la enzima asparaginasa
rompe a la asparagina en Aspartato y NH3, esto evita que estas 
células cancerosas puedan reproducirse). 
AMINOÁCIDOS QUE 
FORMAN ACETIL COAY 
ACETOACETIL COA
 Hay 6 aminoácidos que pueden formar algunos de estos 
dos compuestos, ellos son: Leucina, Lisina, 
Fenilalanina, Tirosina, Triptófano e Isoleucina. 
CATABOLISMO DE 
AMINOÁCIDOS RAMIFICADOS
 Leucina, Isoleucina y Valina son llamados “aminoácidos 
de cadena ramificada”. 
 Estos 3 aminoácidos son “esenciales” y al inicio tienen un 
catabolismo igual. 
 Una enzima llamada “amino transferasa de alfa-
aminoácidos de cadena ramificada” cataliza la 
“transaminación” de estos 3 aminoácidos los cuales se 
transforman en alfa-cetoácidos de cadena ramificada.
 Estos 3 alfa-cetoácidos sufren una “descarboxilación oxidativa” 
catalizada por el complejo enzimático: “descarboxilasa de 
alfa-cetoácido de cadena ramificada ”, que utiliza como 
coenzimas: TPP, NAD+, FAD, CoA y Ácido lipóico (igual que el 
complejo enzimático “piruvato deshidrogenasa” o 
“alfacetoglutarato deshidrogenasa”). 
 Hay algunos niños que tienen deficiencia hereditaria de este 
complejo enzimático y padecen de la enfermedad hereditaria 
llamada “orina con olor a jarabe de maple o jarabe de 
arce” 
LEUCINA ISOLEUCINA VALINA
“Transaminación”
ALFA CETOACIDOS DE CADENA RAMIFICADA
“Descaboxilasa de alfa cetoácidos de cadena ramificada”
TTP, NAD+, FAD, CoA, Ácido lipóico
Acetil CoA Succinil CoA
FORMAN 
ALFACETOGLUTARATO
 En este grupo tenemos 5 aminoácidos: Prolina, Histidina, 
Glutamato, Glutamina y Arginina. 
 El Glutamato por transaminación se convierte en 
alfacetoglutarato. 
 La Glutamina por la glutaminasa se convierte en glutamato y 
este en alfacetoglutarato. 
 La Arginina un aminoácido sintetizado en el ciclo de la urea, se 
transforma en Ornitina y la ornitina se convierte en 
alfacetoglutarato. 
 La Histidina por la coenzima del ácido fólico (fh4) se transforma 
en Glutamato y este en Alfacetoglutarato. 
 La Prolina por oxidación se transforma en Glutamato y este 
por transaminación se transforma en alfacetoglutarato. 
FORMAN SUCCINIL 
COA
 Valina, Isoleucina, Metionina y Treonina se 
convierten en Succinil-coa. 
 La Treonina por varias reacciones se transforma en 
Propionil-coa que después se transforma en Succinil-coa 
y también se transforma en Glicina que se transforma en 
Serina y la Serina se transforma en Piruvato. 
Cisteina
Treonina
Alfa cetoburitato
Isoleucina Valina
Propionil CoA
Metilmalonil CoA
“metilmalonil- B12
CoA mutasa”
Succinil CoA
FORMAN FUMARATO
 Hay dos aminoácidos que forman fumarato: Fenilalanina y Tirosina.
Fenilalanina Tirosina Melanina
“Fen – hidroxilasa” “Tirosinasa”
“Tetrahidrobiopterina” 
DOPA
Ácido homogentísico
“Homogentísico oxidasa”
Maleilacetoacetato
Catecolaminas
Fumarato AcetilCoA
CATABOLISMO DE LA 
METIONINA
 En su catabolismo la metionina se convierte en el aminoácido 
”Homocisteina”. 
 La homocisteina posteriormente se convierte en cistationina por 
acción de la enzima “cistationina alfa-sintetasa”(cbs)
 En esta reacción se requiere de vitamina B6 (piridoxina), luego la 
cistationina por acción de la enzima “cistationinasa” se 
convierte en alfacetoglutarato
 La homocisteina también se convierte en metionina por acción 
de la enzima “metionina sintetasa” y ayuda de dos vitaminas 
(coenzimas), una de estas coenzimas es la N-5-CH3-FH4 (ácido 
fólico) y la otra es la metilcobalamina (B12). 
Metionina + ATP S-adenosilmetionina + Pi + Ppi
Homocisteina + Adenosina S-adenosilhomocisteina + H2O
B6 CBS N-CH3 FH4
B12
Cistationina Metionina
B6
Cisteina Alfacetoglutarato