2014 -I Alumnos

“Año de la Promoción de la Industria Responsable y el Cambio Climático” Universidad: Universidad Nacional de Piura – UNP Facultad: Ciencias Escuela/ Especialidad: Ciencias Biológicas Materia: Biología Celular Tema: Metabolismo de las Proteínas Profesor: Blgo. Wilmer Rodríguez Santiago Ciclo: 2014 - I Alumnos: Córdova García Christian R. Correa Seminario Vicky A. Chumacero Agramonte Alexandra C. Masías Prado Jenny K. Neyra Salazar Kimberly Villareal Palacios Denys J. Esquema Introducción Marco Teórico: El Metabolismo de las Proteínas. Conceptos Básicos Proceso de Degradación de las Proteínas Anexos Bibliografía Introducción Muchos sabemos que las proteínas son compuestos formados por polímeros de aminoácidos. Se encuentran entre los nutrientes más importantes, junto con los lípidos y los carbohidratos. También que son necesarios para la síntesis de compuestos –propios del organismo– implicados en la formación de las estructuras de las membranas junto con los lípidos, como glicoproteínas en funciones de lubrificación, como nucleídos que posibilitan la síntesis de las proteínas propias del organismo, así como la formación de los cromosomas y la división celular. Son componentes fundamentales en los tejidos animales y requeridas para el mantenimiento de las funciones vitales como renovación de tejidos, reproducción, crecimiento y lactación. Y en los vegetales se encuentran en cantidades discretas. También conocemos que los aminoácidos son los monómeros de las proteínas –el número de aminoácidos que forman una proteínas oscila entre 100 a 300–, y que para cada proteína la secuencia de los aminoácidos es diferente. Sin embargo poco se sabe del “Metabolismo de las Proteínas”, y a menos que estudies la carrera de Biología o alguna rama de ella, es poco probable que te enteres de este interesante tema. Es por ello que nuestro grupo –quienes tienen a cargo el tema– tiene como objetivo informar a sus compañeros y a aquellos que lean el presente trabajo el tema de “Metabolismo de las Proteínas” En el presente trabajo se dará a conocer como se realiza el Metabolismo de las Proteínas, desde la ingesta de alimento de alto contenido proteico, su degradación en el proceso de digestión, su paso a todo el organismo hasta la expulsión de sus residuos y/o derivados. Esperamos que el trabajo sea de su agrado y le sea de gran utilidad. Los autores EL METABOLISMO DE LAS PROTEÍNAS Conceptos Básicos: Metabolismo.- Es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo, también es el proceso por el cual el organismo consigue que sustancias activas se transformen en no activas. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular, y permiten las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc. Hidrólisis de las proteínas.- Es la ruptura de las secuencias, estructura primaria, de las proteínas. Turnover Proteico.- El termino Turnover Proteico está relacionado con la cuantificación de alteraciones ocurrida en un nutriente durante los proceso de síntesis y degradación en un cierto periodo de tiempo del organismo. También puede ser visto como un fenómeno donde la síntesis y degradación acontecen en simultáneo, haciendo la renovación de proteína corporal. No propio del cuerpo humano, ese doble efecto debe de suceder, siendo que algunas moléculas que no forman un órgano se sustituye por otras moléculas. Escisión.- Tipo de reproducción asexuada que se produce por división del organismo en dos o más partes. También significa separación o ruptura. Enterocitos.- Células epiteliales del intestino encargadas de absorber diversas moléculas alimenticias y transportarlas al interior del organismo, perteneciente al ser humano y animales. Sangre Portal.- Es aquella sangre sin oxígeno (del bazo, intestinos, vesícula biliar, estómago y páncreas) que circula por una vena larga fluyendo hacia el hígado. Síntesis Proteica Endógena.- Síntesis de proteínas en el interior del organismo, sin la mediación de factores o elementos externos. Ornitina.- Es un aminoácido dibásico, sintetizado en el citosol como producto del glutamato. Proteólisis: La proteólisis es la degradación de proteínas ya sea mediante enzimas específicas, llamadas peptidasas, o por medio de digestión intracelular. Proceso de Degradación de las Proteínas La degradación de las proteínas comienza en el estómago, donde serán atacadas por la enzima pepsina, y se completa en el duodeno y yeyuno. El jugo pancreático, junto con las enzimas que contienen las células intestinales, transformarán el contenido proteico en estructuras más simples. Estas pasarán a través de la mucosa intestinal hasta llegar a los enterocitos donde se completará la hidrólisis, obteniendo así aminoácidos y, en una menor cantidad, oligopéptidos. Los aminoácidos son absorbidos en el intestino delgado, donde atraviesan las paredes intestinales, pasando directamente al torrente sanguíneo, donde son distribuidas hacia los tejidos que las necesitan para formar las proteínas, también llegan al hígado donde unos se almacenan y otros intervienen en la síntesis o producción de proteínas de diversos tejidos, formación de anticuerpos, etc. El metabolismo es un proceso que tiene etapas: el catabolismo y el anabolismo. A su vez está formado por una serie de transformaciones químicas de energía y materia. Estas son llamadas reacciones químicas y existen de dos tipos: Reacciones de síntesis o anabólicas, que proveen a la célula de los materiales necesarios para el crecimiento, la reparación y la multiplicación, y, en sus uniones químicas, guardan energía que puede ser utilizada por la célula en caso de necesitarla; Reacciones de Degradación o Catabólicas, esta reacción es la que provee a la célula de la energía necesaria para realizar sus trabajos, también pueden aportar las unidades para construir sustancias complejas. En el metabolismo de las proteínas se incluyen, también, aquellos procesos que regulan la digestión de las proteínas, el metabolismo de los aminoácidos y el turnover de las proteínas; procesos que a su vez incluyen la absorción y suministro de aminoácidos de la dieta, la síntesis de novo y utilización de aminoácidos, y la hidrólisis y síntesis de proteínas. Este proceso denominado recambio de proteínas (turnover) es utilizado por el 1-2 % de las proteínas totales del organismo diariamente. Han sido observadas altas tasas de recambio en los lactantes y durante periodos de desarrollo acelerado. Las proteínas, al contrario que otras biomoléculas, no se almacenan. Todos los aminoácidos, ya sean de la dieta como derivados del turnover, se degradan. Los aminoácidos se metabolizan mediante la escisión, por un lado de su esqueleto carbonado y por otro lado del grupo amino, que es eliminado en forma de urea. Para entrar en el enterocito desde la luz intestinal, hay dos tipos de sistemas de transporte, unos dependientes de sodio y otros independientes de él, tratándose de sistemas de transporte activo con gasto energético. Una vez dentro del enterocito, los aminoácidos obtenidos pueden seguir varias vías metabólicas. Estos podrán ser utilizados para obtener energía o para la síntesis de proteínas para el propio enterocito o se liberarán directamente a la sangre portal para su posterior utilización por parte de los diferentes tejidos. La glutamina, el aspartato y el glutamato son la principal fuente de energía del intestino y aproximadamente el 10 % de los aminoácidos absorbidos están destinados a la síntesis proteica endógena en el enterocito. En la mucosa también se realizan algunas transformaciones, especialmente la transaminación del aspartato y del glutamato. Debido a esta transaminación no hay grandes cantidades de estos aminoácidos en sangre, por lo que encontramos el producto derivado de la transaminación, la alanina. El metabolismo proteico en hígado y músculo, al contrario que en el enterocito, está sujeto a control hormonal. Los aminoácidos llegan al hígado por la vena porta, donde parte de ellos podrán ser liberados a la circulación sistémica y otros utilizados para la síntesis de proteínas –como albumina, transferrina, fibrinógeno etc.– u otros derivados metabólicos nitrogenados –como purinas y pirimidina– o catabolizarse para producir energía. La utilización de aminoácidos para obtener energía solo se produce en casos en los que la ingesta es muy rica en proteínas; en casos normales estos se utilizarán para la síntesis de proteínas y otros compuestos nitrogenados. Los aminoácidos libres serán transportados por sangre hasta las células de los diferentes tejidos. En la degradación de aminoácidos se produce amoniaco que, al ser una sustancia muy tóxica, se debe transformar en urea, que será eliminada por el riñón. El amoniaco se produce en dos etapas: en primer lugar se produce una transaminación con formación de glutamato y, posteriormente, se realiza una desaminación del glutamato con formación de amoniaco. El esqueleto carbonado restante, dependiendo de las condiciones fisiológicas, podrá ser utilizado para la obtención de energía o se trasformará en glucosa. Los aminoácidos se pierden de forma irreversible por las heces, por oxidación metabólica y por la orina. Además, también se producen perdidas por el pelo, la piel, secreciones bronquiales y en la leche de las mujeres en periodo de lactancia. Reacciones generarles de los aminoácidos Transaminación (formación de nuevos aminoácidos): Proceso realizado en el citosol y en las mitocondrias, por el que un aminoácido se convierte en otro. Se realiza por medio de transaminasas que catalizan la transferencia del grupo alfa-amino (NH3+) de un aminoácido a un alfa-cetoácido, tal como piruvato, oxalacetato o más frecuentemente alfa-cetoglutarato. Consecuentemente se forma un nuevo aminoácido y un nuevo cetoácido. Cuando predomina la degradación, la mayoría de los aminoácidos cederán su grupo amino al α-cetoglutarato que se transforma en glutamato), pasando ellos al α-cetoácido correspondiente. Desaminación oxidativa (formación de ión amonio): Proceso, realizado en las mitocondrias, y en el que la enzima ácido glutámico-deshidrogenasa elimina el grupo amino del ácido glutámico. Se forma amoníaco que entra en el ciclo de la urea y los esqueletos carbonados vienen a ser productos intermedios glucolíticos y del ciclo de Krebs. El ión amino producto de la desaminación oxidativa del glutamato, resulta tóxico para las células. Esre debe ser transportado al hígado y transportado para ser excretado. Rompimiento del esqueleto carbonado (para formar intermediarios energéticos). Los aminoácidos se descarboxilan y forman aminas biógenas, ellas o sus derivados tienen muy importantes funciones biológicas (hormonas, neurotransmisores, inmunomoduladores, etc). *) Ciclo glucosa- alanina El músculo produce piruvaro en perioos de alta actividad por glucólisis y también aminio como productos de la desaminación de los aminoácidos. Estos productos son convertidos por la ALA transaminasa, en alanina y por acción de la glutamato deshidrogenasa, da piruvato y amonio. El piruvato se transforma en glucosa que vuelve al musculo por la sangre. El amonio se incorpora al ciclo de la úrea. El ión amonio producto de la degradación de las proteínas musculares es llevado al hígado en forma de alananina a través del ciclo glucosa- alanina. Este proceso le permite al músculo eliminar el amonio y disponer de glucosa. *) 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 aminos se canalizan a un único producto de final de excreción. *) Ciclo de Krebs: En lo que concierne a las proteínas, son degradadas mediante mecanismos de proteolisis (es la degradación de proteínas ya sea mediante enzimas específicas, llamadas peptidasas, o por medio de digestión intracelular) por enzimas proteasas, que las trocean en sus constituyentes fundamentales: los aminoácidos. Algunos aminoácidos pueden constituir una fuente de energía, ya que son convertibles en intermediarios del ciclo mismo, por ejemplo el aspartato, la valina y la isoleucina. Otros, convertibles en moléculas glucídicas, pueden entrar en el ciclo pasando por las rutas catabólicas típicas de los glúcidos, por ejemplo la alanina, convertible en piruvato.  Descarboxilacion Los aminoácidos se descarboxilan y forman aminas biógenas, ellas o sus derivados tienen muy importantes funciones biológicas (hormonas, neurotransmisores, inmunomoduladores, etc): histamina, etanolamina, serotonina, feniletilamina, etc. Desde la tirosina, por descarboxilación y otras reacciones, se producen la familia de las catecolaminas: dopamina, noradrenalina y adrenalina. Destino de los esqueletos carbonados Todos los tejidos tienen cierta capacidad para síntesis y remodelación de aminoácidos. El hígado es el sitio principal del metabolismo de los aminoácidos. En tiempo de buena suplementación dietaria, el nitrógeno es eliminado vía transaminación, desaminación y síntesis de urea. Los esqueletos carbonados pueden conservarse como carbohidratos o como ácidos grasos. Los aminoácidos pueden ser glucogénicos, cetogénicos o ambos. Los glucogénicos son los que generan piruvato o intermediarios del ciclo de Krebs como α-cetoglutarato o oxaloacetato. Cetogénicos generan solo acetil- CoA o acetoacetil- CoA. Anexos Bibliografía Tomado de: Apellido Iniciales del Nombre (Año). “Obra”. Editorial: Nombre de la editorial. http://www2.uah.es/tejedor_bio/bioquimica_Farmacia/R-T29-Rgenerales-11.pdf http://www.slideshare.net/raher31/6metabolismo-de-las-proteinas