1. Las Proteinas
¿Qué son?
• Son macromoléculas orgánicas,
constituidas básicamente por (C), (H),
(O), (N); aunque pueden contener
también (S) y (P) y, en menor
proporción, (Fe), (Cu), (Mg), y (I),
• Estos elementos químicos se agrupan
para formar unidades estructurales
llamados AMINOÁCIDOS, a los cuales
podríamos considerar como los
"ladrillos de los edificios moleculares
proteicos".
• Se clasifican, de forma general, en
Holoproteinas y Heteroproteinas
según estén formadas
respectivamente sólo por
aminoácidos o bien por aminoácidos
más otras moléculas o elementos
adicionales no aminoacídicos
Aspartato aminotransferasa de E. coli con
el cofactor piridoxal-5'-fosfato

2. Funciones
• Estas moléculas desempeñan mayor número de
funciones que cualquier otra en las células de
todo ser vivo. Forman parte de la estructura
básica de los tejidos , desempeñan funciones
metabólicas y reguladoras. También definen la
identidad de cada ser vivo, ya que son la base
de la estructura del código genético (ADN) y de
los sistemas de reconocimiento de organismos
extraños en el sistema inmunitario.

3. Metabolismo
• En función de la cantidad de aminoácidos esenciales, se
establece la calidad de los distintos tipos de proteínas. Aquellas
que contienen cantidades suficientes de cada uno de los
aminoácidos esenciales son proteínas de alto valor biológico y,
cuando falta un aminoácido esencial, el valor biológico de esa
proteína disminuye.
El organismo no puede sintetizar proteínas si tan sólo falta un
aminoácido esencial. Todos los aminoácidos esenciales se
encuentran presentes en las proteínas de origen animal, por
tanto, estas proteínas son de mejor calidad o de mayor valor
biológico que las de origen vegetal, deficitarias en uno o más
de esos aminoácidos. Sin embargo, proteínas incompletas bien
combinadas pueden dar lugar a otras de valor equiparable a las
de la carne, el pescado y el huevo.

4. • Las proteínas comienzan a digerirse en el estómago, donde son atacadas por la
PEPSINA, que las divide en sustancias más simples, liberando algunos
aminoácidos. En el duodeno, el jugo pancréatico y posteriormente, las enzimas
del jugo intestinal completan su digestión.
Los AMINOÁCIDOS se absorben en el intestino delgado, pasan directamente a
la sangre y llegan al hígado donde unos se almacenan y otros intervienen en la
síntesis o producción de proteínas de diversos tejidos, formación de anticuerpos,
etc. Las PROTEÍNAS son digeridas hasta convertirse en AMINOÁCIDOS los
cuales pueden ser absorbidos por la sangre y llevados al hígado, para allí sufrir
transformaciones. Aproximadamente el 58% de las proteínas consumidas son
convertidas a glucosa y la mayoría de los aminoácidos tienen esta capacidad
(glucogénicos).
El grupo AMINO, tras la desaminación es liberado como amonio, que es
llevado al hígado para producir urea. El AMONIO es altamente tóxico por esto
es transportado en combinación con el ÁCIDO GLUTÁMICO como glutamina,
la síntesis de la cual se hace a través del ciclo de la ornitina. La urea también es
una sustancia tóxica, se elimina del organismo a través de la orina.
Las HORMONAS pueden tener un efecto catabólico o anabólico sobre el
metabolismo de las proteínas. La hormona del crecimiento, la insulina o la
testosterona tienen efecto inductor de la síntesis (ANABOLISMO), mientras
que otras, como los corticoides tienen el efecto contrario (CATABOLISMO).

5. • En el metabolismo, el principal producto final de las proteínas es el amoníaco
(NH3) que luego se convierte en urea (NH2)2CO2 en el hígado y se excreta a
través de la orina.
• Trataremos primordialmente de la transformación catabólica del nitrógeno de los
aminoácidos en urea y de los esqueletos de carbono en intermediarios anfibólicos
del ciclo del ácido cítrico.
CATABOLISMO DEL NITRÓGENO DE LOS AMINOÁCIDOS
En los tejidos de mamíferos los grupos amígenos de los aminoácidos, derivados
ya sean de la dieta o de la demolición de las proteínas tisulares son excretada, en
último término, como urea en la orina. La biosíntesis de la urea implica la acción
de varias enzimas. Se puede dividir convenientemente para su estudio en 4
procesos:
1 Transaminación,
2 Desaminación oxidativa,
3 Transporte de amoniaco, y
4 Reacciones del ciclo de laurea.

6. Proteólisis
Degradación de proteínas ya sea mediante enzimas
específicas, llamadas peptidasas, o por medio de digestión
intracelular.

7. Proceso de degradación
Si se degradan durante la digestión, participan proteasas específicas
como la tripsina, la quimotripsina, las carboxipeptidasas y la elastasa.
La degradación intracelular la lleva a cabo un complejo multienzimático
denominado proteosoma, que actúa en el citosol. Se trata de una
estructura cilíndrica formada por proteasas y dos extremos de complejos
proteicos que alimentan la cámara interna del cilindro al reconocer las
proteínas. Las proteínas que van a ser degradadas han sido marcadas
anteriormente con una pequeña proteína llamada ubicuitina.
La proteólisis tiene varias funciones para la célula, entre ellas:
• Eliminación de metionina en el extremo N-terminal tras la traducción.
• Eliminación de las secuencias señal de péptidos después de su
transporte a través de la membrana.
• Separación de proteínas virales que se traducen desde un ARN
mensajero monocistrónico.
• Digestión de proteínas de los alimentos como fuente de aminoácidos.

8. • Conversión de proteínas inactivas (proenzimas, zimógenos, pre-
hormonas) en sus formas funcionales finales.
• Degradación de ciclinas y otras proteínas requeridas para la
progresión en el ciclo celular.
La proteólisis puede realizarse también en el interior de los orgánulos
llamados lisosomas, mediante unas proteasas específicas llamadas
catepsinas, de los que hay unos 50 tipos diferentes. El pH óptimo para su
actuación es de 5, y se consigue gracias a una bomba de protones. La
degradación lisosomal recicla los aminoácidos de las proteínas que no
son anómalas, por ejemplo, las que se encuentran en la membrana, o se
han incorporado a la célula por endocitosis. No elimina proteínas
"incorrectas". Son muy importantes en procesos como la regresión del
útero tras el parto, que en 9 días pasa de pesar 2 kg a 50 g, o en la
eliminación de las membranas interdigitales durante el desarrollo fetal.

9. Transaminación y
desaminación

10. La transaminación catalizada por las enzimas
llamadas transaminasas o aminotransferasas,
implica la interconver-sión de un par de
aminoácidos y un par de cetoácidos. Estos
generalmente son a–amino y b–cetoácidos
Transaminación

12. Desaminación
La desaminación ocurre a través de la desaminación
oxidativa del glutamato por la glutamato deshidrogensa que
produce amonio. La reacción requiere de NAD+ o NADP+ y
regenera -cetoglutarato para transaminaciones adicionales

14. Cuando se ingieren en exceso, los aminoácidos (aa) pueden servir como fuente de
energía. Para que esto ocurra, deben perder sus grupos amino. Los esqueletos
carbonados pueden seguir 2 caminos:
1. Convertirse en glucosa (gluconeogénesis).
2. Oxidarse a CO2 vía Ciclo de Krebs.
La degradación oxidativa de aa no es un proceso relevante en bacterias ni vegetales, pero es de
suma importancia en animales superiores.

15. La velocidad de utilización y la proporción de los diferentes aa utilizados depende de:
1. Disponibilidad de otros combustibles.
2. Disponibilidad de aa exógenos.
3. Necesidad del organismo de ciertos aa para la síntesis proteica.
4. Dependencia de aa esenciales.
5. Necesidad de aa específicos como precursores de otras biomoléculas importantes.

16. En las proteínas ingeridas.
 La digestión de las proteínas comienza en el estómago.
 La pepsina hidroliza las proteínas para dar lugar a péptidos y algunos aa libres.
 En el intestino delgado la quimiotripsina, la tripsina, las carboxipeptidasas A y B y la
elastasa (entre otras enzimas) se encargan de obtener aminoácidos libres.
 Los aa libres entran al torrente sanguíneo y llegan al hígado, donde se metabolizan.

17. Una vez absorbidos, los aminoácidos tienen diferentes alternativas metabólicas:
1. Utilización (sin modificación) en síntesis de nuevas proteínas específicas.
2. Transformación en compuestos no proteicos de importancia fisiológica.
3. Degradación con fines energéticos.
 Los aminoácidos NO SE ALMACENAN en el organismo.
 Sus niveles dependen del equilibrio entre biosíntesis y degradación de proteínas
corporales, es decir el balance entre anabolismo y catabolismo (balance nitrogenado).
 El N se excreta por orina y heces.

18.  Alanina
 Arginina
 Ác. Aspártico
 Asparagina
 Cisteína
 Fenilalanina
 Isoleucina
 Leucina
 Lisina
 Triptófano
 Tirosina
 Valina
α- oxoácido
(α- oxoglutarato)
α- oxoácido
(análogo del aa)
L- Glutamato
Transferencia del grupo α- amino al carbono α de un α- oxoácido para obtener otro α-
oxoácido y L- glutamato.
Transaminasas

19.  Todas las reacciones catalizadas por transaminasas son libremente reversibles.
 Todas las transaminasas utilizan fosfato de piridoxal ó fosfato de piridoxamina
(derivados de la vit. B6) como grupo prostético*.
 Estas enzimas se encuentran tanto en citoplasma como en mitocondria.
 El glutamato obtenido en estas reacciones puede desaminarse directamente o donar su
grupo amino para obtener aspartato, que a su vez participa en el ciclo de la urea.
* Algunas coenzimas están unidas muy estrechamente a la molécula de la enzima, reciben entonces el
nombre de «grupos prostéticos», y simplemente «coenzima» cuando la unión es débil.
Estructura de la glutamato- transaminasa humana.

20.  El glutamato formado por acción de las transaminasas puede ser desaminado
rápidamente por acción de la Glutamato- deshidrogenasa (GDH) dependiente de piridina,
presente tanto en citoplasma como en mitocondrias de hepatocitos.
L-Glutamato + NAD+ (NADP+) + H2O α- oxoglutarato + NH4
+ + NADH
(NADPH)
 Los grupos amino se separan en forma de iones Amonio.
 La GDH puede emplear tanto NAD+ como NADP+ como aceptores de electrones.
 El NADH formado se oxida nuevamente por medio de la cadena de transporte
electrónico.
GDH

21. Nombre Enzima/Proceso defectuoso
Albinismo Tirosina 3-monoxigenasa
Alcaptonuria Ác. Homogentísico 1,2 dioxigenasa
Fenilcetonuria Fenilalanina- 4- monoxigenasa
Histidinemia Histidina- amoniaco- liasa
Hipervalinemia Valina- transaminasa

22. Ciclo de la urea
El ciclo de la urea es un proceso metabólico en el cual se procesan los
derivados proteicos y se genera urea como producto final.
Si no se reutilizan para la síntesis de nuevos aminoácidos u otros
productos nitrogenados, los grupos amino se canalizan a un único
producto final de excreción. La mayoría de especies acuáticas, como
por ejemplo los peces óseos, excretan el nitrógeno amínico en forma
de amoníaco por lo que se les llama animales amonotélicos; la mayoría
de animales terrestres son ureotélicos, excretan el nitrógeno amínico
en forma de urea; las aves y también los reptiles son uricotélicos,
excretan el nitrógeno amínico en forma de ácido úrico

23. Producción de urea a partir de amoníaco en cinco pasos
enzimático
El ciclo de la urea empieza en el interior de las mitocondrias
del hígado, si bien tres de los pasos siguientes tienen lugar
en el citosol; por tanto, el ciclo abarca dos compartimientos
celulares. El primer grupo amino que entra en el ciclo de la
urea proviene del amoníaco de la matriz mitocondrial, como
resultado de las múltiples rutas descritas. Parte del amoníaco
también llega al hígado vía vena porta a partir del intestino,
en donde se produce por oxidación bacteriana de
aminoácidos.

24. Cualquiera que sea su origen, el NH4 generado en las
mitocondrias hepáticas se utiliza inmediatamente junto con el
CO2 (en forma de HCO3-) producido por la respiración
mitocondrial, generando carbamoil fosfato en la matriz. Esta
reacción dependiente de ATP es catalizada por la carbamoil
fosfato sintetasa I, la enzima reguladora. La forma
mitocondrial del enzima es distinta de la forma citosólica (II),
que tiene una función diferente en la síntesis de pirimidinas.
El carbamoil fosfato, que puede ser considerado como un
donador activado del grupo carbamilo, entra ahora en el
ciclo de la urea, que consta de cuatro pasos enzimáticos. En
primer lugar, el carbamoil fosfato cede su grupo carbamilo a
la ornitina para formar citrulina y libera Pi y tiene lugar a
través de un intermedio citrulil-AMP'. La ornitina desempeña
pues un papel similar al del oxalacetato en el ciclo del ácido
cítrico, aceptando material en cada vuelta del ciclo. La
reacción está catalizada por la ornitina transcarbamilasa, y la
citrulina formada pasa de la mitocondria al citosol.

25. El segundo grupo amino se introduce a partir del aspartato
(generado en la mitocondria por transaminación y
transportado al citosol) mediante una reacción de
condensación entre el grupo amino del aspartato y el
grupo ureido (carbonilo) de la citrulina, que forma
argininosuccinato. Esta reacción citosólica, catalizada por la
argininosuccinato sintetasa, requiere ATP. A continuación,
se corta reversiblemente el argininosuccinato por la
argininosuccinato liasa, para formar arginina libre y
fumarato, que entra en la mitocondria y se une a la reserva
de intermedios del ciclo del ácido cítrico. En la última
reacción del ciclo de la urea, el enzima citosólico arginasa
corta la arginina dando urea y ornitina. La ornitina es
transportada a la mitocondria para iniciar otra vuelta del
ciclo de la urea.

27. ¡Gracias por su atención!