precursores proteicos, Resúmenes de Bioquímica

¡Descarga precursores proteicos y más Resúmenes en PDF de Bioquímica solo en Docsity!

"PRECURSORES PROTEICOS."

ÍNDICE

• 1. INTRODUCCIÓN........................................................................................................................
• (PRECURSORES PROTEICOS)......................................................................................................... 2. SÍNTESIS DE ESQUELETOS CARBONADOS QUE DAN COMO RESULTADO AMINOÁCIDOS
  • a) Aspartato y asparagina
  • b) Lisina, metionina y treonina
  • c) Alanina, valina, leucina e isoleucina
  • d) Glutamato, glutamina, arginina y prolina
  • e) Serina, glicina y cisteína.......................................................................................................
• f) Fenilalanina, tirosina y triptófano
  • g) Histidina
• 4. BIBLIOGRAFÍA.........................................................................................................................

2. SÍNTESIS DE ESQUELETOS CARBONADOS QUE DAN COMO

RESULTADO AMINOÁCIDOS (PRECURSORES PROTEICOS)

Sólo 11 de los 20 aminoácidos comunes son sintetizados a partir de compuestos intermedios en el ciclo del ácido cítrico. Los demás requieren precursores simples. La Imagen 1 muestra la forma en que se relacionan las rutas de biosíntesis para los 20 aminoácidos comunes con otras rutas metabólicas. Imagen 1. Biosíntesis de aminoácidos, mostrando las conexiones con glicólisis y gluconeogénesis, y el ciclo del ácido cítrico. a) Aspartato y asparagina El oxaloacetato es el grupo aceptor de amino en una reacción de transaminación que produce aspartato (Imagen 2). La enzima que cataliza esta reacción es aspartato transaminasa. En la mayor parte de las especies se sintetiza asparagina por una transferencia, dependiente de ATP, del nitrógeno de la amida en la glutamina al aspartato, en una reacción catalizada por asparagina sintetasa. Estas enzimas usan NH 4 + como sitio primario de reacción, pero tienen un segundo sitio que cataliza la hidrólisis de la glutamina y la liberación de NH 4 +. El NH 4 +^ intermedio se difunde por un túnel en la proteína, que une a los dos sitios activos. Este ejemplo de canalización molecular asegura que la hidrólisis de la glutamina se acople en forma estrecha a la formación de asparagina, y evita la acumulación de NH 4 +^ en la célula. Imagen 2. Síntesis de aspartato y asparagina.

b) Lisina, metionina y treonina El aspartato es el precursor de lisina, metionina y treonina (Imagen 3). El primer paso en la ruta es la fosforilación de aspartato en una reacción catalizada por aspartato cinasa. En el segundo paso, se convierte fosfato de aspartilo en aspartato b- semialdehído. La aspartato semialdehído deshidrogenasa es la que cataliza este paso. Estas dos enzimas están presentes en bacterias, protistas, hongos y plantas, pero no en los animales. En consecuencia, los animales no pueden sintetizar lisina, metionina ni treonina. Imagen 3. Biosíntesis de lisina, treonina y metionina a partir de aspartato. Las dos primeras reacciones de formación de aspartato -semialdehído son comunes en la formación de los tres aminoácidos. En la rama que va a la lisina, la fuente de átomos de carbono agregados al aspartato -semialdehído es el piruvato, y el glutamato es la fuente del grupo -amino. En las levaduras y en algunas algas, la lisina se produce en una ruta totalmente diferente, que comienza con -cetoglutarato. Se forma homoserina a partir de aspartato -semialdehído. La treonina se deriva de la homoserina en dos pasos, y en uno de ellos se requiere PLP. En la ruta de la metionina, la homoserina se convierte en homocisteína en tres pasos. El átomo de azufre en la homocisteína acepta entonces un grupo metilo derivado de la metionina, formadora de 5-metiltetrahidrofolato. En los mamíferos hay una enzima que cataliza esta reacción, pero su actividad es baja y el abastecimiento de homocisteína es limitado. En consecuencia, la metionina sigue siendo un aminoácido esencial en los mamíferos, debido más que nada a la presencia de las dos primeras enzimas en la ruta. c) Alanina, valina, leucina e isoleucina

El esqueleto de carbonos del -cetoisovalerato se alarga en un grupo metileno para formar leucina, en una ruta que se desvía de la ruta biosintética de la valina. Dos de las enzimas en esta ruta son homólogas a la aconitasa y la isocitrato deshidrogenasa en el ciclo del ácido cítrico. d) Glutamato, glutamina, arginina y prolina Se ha visto cómo se forman el glutamato y la glutamina a partir del -cetoglutarato, compuesto intermedio en el ciclo del ácido cítrico. Los átomos de carbono de la prolina y la arginina también pueden provenir del -cetoglutarato, a través del glutamato. La prolina se sintetiza del glutamato por una ruta de cuatro pasos, donde se reduce el grupo -carboxilato del glutamato y forma un aldehído. El glutamato -semialdehído intermedio sufre ciclación no enzimática y forma una base de Schiff, un 5-carboxilato que se reduce por una coenzima de piridina nucleótido y produce prolina (Imagen 5). Imagen 5. Conversión de glutamato a prolina y arginina. En la mayor parte de los organismos, la ruta hacia la arginina se parece, pero el grupo -amino del glutamato se acetila antes de formarse el aldehído. Este paso evita la ciclación que hay en la síntesis de la prolina. El N-acetilglutamato -semialdehído intermedio se convierte entonces en N-acetil ornitina, y en ornitina. En los mamíferos se transamina el glutamato -semialdehído y forma ornitina, la que se convierte en arginina por las reacciones del ciclo de la urea (Imagen 6).

Imagen 6. Conversión de arginina en el ciclo de la urea. Los rectángulos representan la ornitina. e) Serina, glicina y cisteína Tres son los aminoácidos que se derivan del 3-fosfoglicerato (serina, glicina y cisteína), compuesto intermedio en la ruta de glucólisis y gluconeogénesis. La serina se sintetiza a partir del 3-fosfoglicerato en tres pasos (Imagen 7). Primero se oxida el sustituyente hidroxilo secundario del 3-fosfoglicerato a grupo ceto, formando 3- fosfohidroxipiruvato. Este compuesto sufre transaminación con glutamato y se forman 3-fosfoserina y -cetoglutarato. Por último, la 3-fosfoserina se hidroliza y forma serina y Pi. Imagen 7. Biosíntesis de la serina.

Los animales no cuentan con la ruta normal de biosíntesis de cisteína que se ve en la Imagen 9. Sin embargo la pueden sintetizar como subproducto de la degradación de la metionina. En el primer paso, la serina se condensa con homocisteína, compuesto intermedio en la biosíntesis de la metionina. El producto de la reacción de condensación es cistationina, y se rompe formando -cetobutirato y cisteína (Imagen 10). f) Fenilalanina, tirosina y triptófano El metabolito shikimato es un compuesto intermedio en la biosíntesis de todos estos compuestos aromáticos. El corismato es un derivado del shikimato, y es un compuesto intermedio clave en el punto de ramificación de la síntesis de aminoácidos aromáticos. La ruta al shikimato y al corismato (Imagen 11) comienza con la condensación de fosfoenolpiruvato y eritrosa 4-fosfato para formar un azúcar derivado con siete carbonos y Pi. Se requieren tres pasos adicionales, incluyendo la ciclación, para producir shikimato. La ruta de shikimato a corismato consiste en fosforilación de shikimato, adición de un grupo acetilo del fosfoenolpiruvato, y desfosforilación. Las rutas a partir de corismato llevan a fenilalanina, tirosina y triptófano. Los animales no tienen las enzimas de la ruta del corismato. No pueden sintetizar corismato y, en consecuencia, no pueden sintetizar cualquiera de los aminoácidos aromáticos. Imagen 11. Síntesis de shikimato y corismato. Una ruta ramificada va del corismato a la fenilalanina o a la tirosina (Imagen 12). En la síntesis de fenilalanina en E. coli , una corismato mutasa-prefenato deshidratasa bifuncional cataliza el rearreglo de corismato para producir prefenato, compuesto altamente reactivo. A continuación, la enzima cataliza la eliminación de un ion hidróxido y CO 2 del prefenato, para formar el fenolpiruvato, compuesto totalmente aromático, que a continuación se transamina y forma fenilalanina.

Imagen 12. Biosíntesis de triptófano, fenilalanina y tirosina a partir de corismato en E. coli. Una corismato mutasa-prefenato deshidrogenasa bifuncional similar cataliza la formación de prefenato y después de 4-hidroxifenilpiruvato en el ramal de la tirosina. El compuesto intermedio sufre transaminación para formar tirosina. Varias bacterias y algunas plantas siguen las mismas rutas del corismato a la fenilalanina y tirosina que E. coli, aunque sus actividades de corismato mutasa y prefenato deshidratasa o prefenato deshidrogenasa están en cadenas separadas de polipéptidos. Algunas otras bacterias usan rutas alternas, donde primero se transamina el prefenato y después se descarboxila. La biosíntesis del triptófano a partir del corismato requiere cinco enzimas. En el primer paso, el nitrógeno de amida en la glutamina se transfiere al corismato; por eliminación del grupo hidroxilo y la mitad adyacente de piruvato en el corismato, se produce antranilato, compuesto aromático (Imagen 13). El antranilato acepta una mitad de fosforribosilo del PRPP. Por rearreglo de la ribosa, descarboxilación y cierre de anillo se genera el fosfato de indol y glicerol (indol glicerol fosfato). Imagen 13. Antranilato.

Imagen 15. Síntesis de histidina a partir de fosforribosil pirofosfato (PRPP) y ATP. La histidina se deriva de PRPP (5 átomos de C), el anillo de purina de ATP (1 N y 1 C), glutamina (1 N) y glutamato (1 N).

3. CONCLUSIÓN

Los aminoácidos no esenciales se forman en general mediante rutas cortas, poco costosas en energía a partir de intermediarios del ciclo del ácido cítrico, mientras que los aminoácidos esenciales deben suministrarse en las dietas de los animales; esos aminoácidos son sintetizados por bacterias y plantas.