INTRODUCCION SINTESIS DE PROTEÍNAS La síntesis o construcción de las proteínas dentro de la célula es la culminación de millones de años de evolución. Es uno de los más fascinantes descubrimientos de la ciencia, en relación a los procesos bioquímicos, después del conocimiento de la estructura y duplicación del ADN. La síntesis de las proteínas es un trabajo en equipo, entre el ADN, los tres tipos de ARN, los ribosomas y una serie de sustancias llamadas enzimas que también son de naturaleza proteica. El asunto empieza con la información contenida en el ADN nuclear; la cual se identifica con la secuencia de las bases nitrogenadas, pero consideradas de tres en tres (tripletes). Todo ocurre en una serie de acontecimientos bien definidos que a continuación se describen: Transcripción del del mensaje: El ADN separa sus dos cadenas cadenas de nucleótidos nucleótidos para construir un ARN mensajero (ARNm) es decir que transcribe su información, a partir de las bases nitrogenadas disponibles. Observe en el siguiente dibujo (a la derecha) que en la secuencia AGC TGA del ADN se construye una cadena de ARNm con la secuencia UCG ACU. Este ARNm saldrá del núcleo hacia los los ribosomas. Izquierda: Duplicación del del ADN. DERECHA: Transcripción de información Genética del ADN al ARNm Si comparamos en el anterior dibujo la síntesis de ADN (izquierda) con la síntesis de ARNm (derecha) la compatibilidad de bases nitrogenadas cambia en una letra. Mientras que en el ADN es T-A C-G, en la formación del ARN mensajero las bases bases nitrogenadas son compatibles como A-U A-U C-G El código genético es el conjunto de codones o tripletes (tres bases nitrogenadas) del ARN mensajero que identifican los aminoácidos aminoácidos que van a hacer parte de los péptidos y proteínas que se fabrican o sintetizan en los ribosomas. A continuación podemos observar un cuadro que resume el citado código genético. Traducción del mensaje: El mensaje incluido en la secuencia de bases nitrogenadas del ARNm debe ser interpretado o traducido por los ribosomas. Pero antes los ARN de transferencia (ARNt) deben capturar todos los aminoácidos (aa) necesarios para una proteína en particular. Si la proteína consta de 1000 aa serán entonces 1000 ARNt para llevar 1000 aa cerca de la cadena de ribosomas (polirribosoma) donde ocurrirá la síntesis de la proteína. La traducción se efectúa cuando el ARNm se coloca alineado con varios ribosomas y deja que se acoplen uno a uno los ARNt con sus tripletes de bases por un extremo y por el otro los aa que se van uniendo en el orden específico para formar el péptido o la proteína que necesita la célula. En el siguiente dibujo podemos estudiar el proceso completo. LOS RIBOSOMAS DIRIGEN LA SÍNTESIS DE LAS PROTEÍNAS
La información genética está codificada en la secuencia de bases nitrogenadas en la doble espiral de ADN (a la izquierda). Esta información se transcribe a una secuencia complementaria de bases del ARN para formar ARN mensajero. Cada grupo de tres bases del ARN mensajero constituye un codón, el cual especifica un aminoácido particular y es reconocido por el anticodón complementario que está sobre la molécula de ARN de transferencia, la cual ha sido cargada previamente con aquel aminoácido. Aquí el aminoácido número 6, especificado por el sexto codón, acaba de unirse a su sitio en el ribosoma, mediante el correspondiente ARN de transferencia. Se unirá ahora al aminoácido número 5, alargando de este modo la creciente cadena peptídica. Luego, el ribosoma se desplazará a lo largo del ARN mensajero la longitud correspondiente a un codón y de este modo se pondrá en posición para unir el ARN de transferencia número 7 con su aminoácido. TALLER No 5 (Abril (A bril 02- 06 de 2012) Apreciado estudiante. Este taller lo encuentra también en el blog http://luchoquimika.blogspot.com/ http://luchoquimika.blogspot.com/ . Debe imprimirlo y entregarlo resuelto en la próxima clase. TEMA: EL CODIGO GENÉTICO Y LA SINTESIS DE PROTEÍNAS 1. Las células necesitan constantemente constantemente proteínas. Por Por lo tanto debe existir un mecanismo bioquímico rápido y eficiente para esta importante función celular. El proceso es una secuencia, y, estrictamente en orden. Escriba dentro del paréntesis las letras a, b, c, d, e desde el primer paso hasta el último. ( ) El ARNm sale del núcleo, hacia los ribosomas, con el mensaje o secuencia de codones. ( ) Formación de un ARN mensajero mensajero tomando como plantilla una de las cadenas de ADN. ( ) Separación de las dos cadenas de nucleótidos del Acido desoxirribonucleico. ( ) El mensaje del ARNm es leído o traducido traducido por los ribosomas, uniendo los aminoácidos. ( ) El ARN de transferencia se une a cada uno de de los aminoácidos aminoácidos necesarios. 2. El mensaje contenido dentro dentro del ADN se refiere refiere a Las parejas de base nitrogenadas que unen a las dos cadenas de desoxirribonucleótidos. El orden de nucleótidos a lo largo del ADN antes de formarse el ARN mensajero. La secuencia de nucleótidos del ARN mensajero en los conocidos codones. La secuencia de tripletes de bases nitrogenadas del ácido desoxirribonucleico. 3. El mensaje contenido en el ADN se refiere al tipo de proteína que los ribosomas deben fabricar. Pero el mensaje incluye concretamente La cantidad de proteína que necesita la célula en un momento dado. Los aminoácidos y el orden en que deben unirse para formar la proteína. El número de moléculas de proteína para definir su estructura terciaria.
La estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de la proteína. El ADN nunca sale del núcleo hacia el citoplasma durante la síntesis de las proteínas. En su lugar el ARN mensajero recibe la trascripción del mensaje. Si el mensaje del ADN es TTA CGG CCG ATA. Los codones en el ARNm deben ser AAU GCC GGC UAU AAT GCC GCC TAT UUA TTA CGG CCC UAU GGC GCC AAU 5. El código código genético genético del ARNm se describe como El listado de aminoácidos que integran las proteínas en los seres vivos. Los tripletes de bases nitrogenadas y sus correspondientes aminoácidos. Las posibles coincidencias de bases nitrogenadas con los aminoácidos. Las bases nitrogenadas de ARN mensajero con la parejas A-U C-G 6. Uno de los siguientes tripletes de bases nitrogenadas nitrogenadas incluidos en el código código genético, sirve para iniciar la traducción del mensaje del ARNm cuando llega a los ribosomas UAA UAG UGA AUG 7. La traducción del mensaje que trae el ARNm se efectúa gracias gracias al Acido desoxirribonucleico Los ribosomas Acido ribonucleico mensajero Acido ribonucleico soluble 8. La afinidad química entre bases nitrogenadas es la clave para para entender entender la secuencia de eventos en la síntesis de proteínas. Entonces podemos afirmar que No todas las bases nitrogenadas sirven en el proceso de transcripción y traducción. La transcripción es el primer paso y la traducción el último. Cada base nitrogenada tiene otra que es compatible químicamente con otra. Los codones del ARNm tienen sus anticodones en ARNt afines o compatibles. 9. Observando el último último dibujo de la síntesis síntesis de proteínas, proteínas, la compatibilidad compatibilidad entre el triplete de bases nitrogenadas de un ARNt (anticodón) y el triplete respectivo (codón) en el ARNm conserva la regla A-U C-G. Para cada uno de los siguientes codones escriba los anticodones respectivos. AGU ______ CGU ______ CGG ______ ACU ______ AAC ______
10. Cuando está ocurriendo la síntesis de un péptido o de una proteína en los ribosomas, los ARNt van acercando los aminoácidos al polirribosoma; pero son los _________________ _________________ quienes quienes deben moverse para ir ir aumentando la cadena de aminoácidos durante los enlaces peptídicos. Ribosomas ARN mensajero ADN nuclear ARN soluble http://luchoquimika.blogspot.com/
FLUJO DE INFORMACIÓN Y SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
EL DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR.
El “Dogma Central” de la bioquímica molecular, postulado en 1958 por Francis Francis Crick
establece que es posible la transferencia de información de unos ácidos nucleicos a otros o de ácidos nucleicos a proteínas, pero que no es posible la transferencia de información entre proteínas o de proteínas a ácidos nucleicos. El dogma central se propuso en un periodo en el que el principal problema de la biología molecular residía en el establecimiento de las reglas generales para la transferencia de información de un polímero a otro, cada uno con “alfabeto” diferente. Con el dogma central se definieron los
tres procesos fundamentales de la preservación y la transmisión de la información genética: la replicación, la transcripción y la traducción. 1. 2. 3.
La replicación del DNA, para formar nuevas cadenas complementarias. La transcripción, proceso mediante el cual se sintetiza RNA complementario a una cadena de DNA. La traducción, proceso por el cual la información genética contenida en las secuencias nucleotídicas del RNA mensajero es descifrada para dirigir la síntesis de las cadenas polipeptídicas correspondientes.
En 1970 apareció en la revista “Nature” un editorial titulado “El dogma central se invierte”, en el que se hacía referencia a los trabajos realizados por Temin y Mizutani, por
una parte, y Baltimore por otra, respecto a los virus cuyo material genético es RNA. Estos autores encontraron que estos virus contienen una enzima llamada transcriptasa reversa,
la cual utiliza el RNA viral como molde para la síntesis de DNA y revierte así la dirección de la transcripción genética conocida hasta entonces. Esta transferencia especial no parece presentarse en bacterias, pero la transcriptasa reversa se ha encontrado en algunas células eucariotas como los espermatozoides y los macrófagos. De esta manera, el esquema del dogma central se define actualmente de la siguiente manera: 2 1
DNA
3
RNA
Proteínas
TRADUCCIÓN DEL MENSAJE GENÉTICO (SÍNTESIS DE PROTEÍNAS)
La traducción exacta del mensaje genético codificado en el RNA m requiere interacciones apropiadas de los tres tipos de RNA y varias proteínas estructurales, reguladoras y catalíticas. Los procesos moleculares que intervienen en la síntesis de proteína son complejos, y aunque se sabe bastante acerca de muchos de ellos individualmente, en realidad no es posible reunir todas las piezas y comprender toda la labor de la traducción en su totalidad. La omisión de cualquier componente o su malfuncionamiento puede impedir la síntesis de una proteína o hacer que el polipéptido no sea funcional por una o más razones. Esta sola observación demuestra claramente que todas las partes del mecanismo de la traducción actúan de manera concertada para asegurar la síntesis exacta del producto de un gen codificado. En general, son 4 los procesos que toman lugar para la síntesis de una proteína: activación de los aminoácidos, iniciación, elongación, y terminación.
1. Activación de Aminoácidos.
Los aminoácidos libres no pueden participar en la síntesis de proteínas sino hasta que han sido elevados a un nivel de energía suficientemente alto para las reacciones de polimerización. Además, la inserción del aminoácido correcto en su localización correcta en una cadena polipeptídica en crecimiento se verifica por mediación de su RNA t
específico, el cual constituye un componente del mecanismo de reconocimiento que respalda la exactitud de la traducción. La reacción que proporciona energía o activa al aminoácido a su forma aminoacilo (de mayor energía) y la reacción que une al residuo aminoacilo a su portador específico RNAt son catalizadas por la misma enzima, denominada aminoacil-RNAt sintetasa. Existe por lo menos una sintetasa para cada uno de los 20 aminoácidos en el código genético. La sintetasa impulsa la primera reacción por acoplamiento con hidrólisis de ATP para producir un intermediario de alta energía llamado aminoacil-adenilato. Este intermediario permanece unido a la enzima hasta la segunda reacción, en la cual el grupo carboxilo del residuo aminoacilo se une al nucleótido A en el extremo 3’ del RNA t (Fig. 13.36). Un RNA t específico recibe el nombre del aminoácido que puede transportar; por ejemplo, RNA tLeu es el RNAt transportador de leucina. Cada aminoacil-RNAt se identifica por su residuo aminoacilo y su RNA t; así, Leu-RNAtLeu es el leucil-RNAt que es transportado al ribosoma para la incorporación de leucina en la cadena polipeptídica en crecimiento. 2. Proceso de Iniciación de la Síntesis de Proteínas. Para el inicio de la traducción se requiere la formación de un complejo de inicio, el cual consta de la subunidad pequeña del ribosoma, RNA m y el iniciador específico amoniacal RNAt (Fig. 13-48). Además, deben estar presentes proteínas como factores de inicio y enlazarse a la subunidad pequeña del ribosoma. En las células bacterianas hay tres factores de inicio (IF1, IF2, IF3), pero se han hallado 8 ó más de estas proteínas en los reticulocitos de mamíferos (todos los fac tores de inicio en eucariotes se designan por el prefijo “e”, como en eIF1). En eucariotes, el iniciador aminoacil-RNA t específico transporta metionina (Met), y en procariotes, mitocondrias y cloroplastos, el iniciador transporta una metionina modificada, N-formilmetionina (f-Met). Este iniciador aminoacil-RNA t reconoce el codón de inicio AUG. Aunque Met, o fMet, es el primer aminoácido en ser colocado, posteriormente estos residuos pueden ser fragmentados o modificados por enzimas específicas. Por tanto, al amino terminal de una cadena peptídica puede tener algún aminoácido diferente de Met o fMet, dependiendo de los procesos posteriores. No se conoce con certeza ce rteza la función de IF1 en el inicio de la cadena bacteriana, pero se sabe que IF2 contribuye a la colocación del iniciador aminoacil-RNA t en el sitio correcto del complejo subunidad de 30S-RNA m en bacterias, y el IF3 es necesario para que la subunidad de 30S se una específicamente al sitio de inicio del RNA m y a ninguna otra parte. Los tres factores de inicio se disocian del complejo después de que la subunidad grande se vincula al complejo de inicio y el conjunto está listo para el alargamiento de la cadena. Cuando el ribosoma se mueve del codón iniciador RNA m al siguiente triplete codón en la dirección 5’ 3’, el RNA m puede continuar participando en la formación de nuevos complejos de inicio con tal de que su extremo 5’ esté libre. De este modo, los polisomas se forman cuando ribosomas extra se unen a la cadena de RNAm y se desplazan hacia el extremo 3’ del
mensaje.
3. Proceso de Elongación o Alargamiento de la Cadena Polipeptídica.
Cada ribosoma tiene dos centros activos que amplían la partícula del monosoma: son el sitio A (sitio de entrada del aminoácido) y el sitio P (sitio peptidilo). El iniciador aminoacil RNAt es el único que se une primero al sitio P o sitio P parcial en la subunidad pequeña del ribosoma. Todos los otros aminoacil-RNA t entran solamente en el sitio A del monómero ribosómico completo durante el alargamiento de la cadena. El segundo aminoácido de la secuencia codificada es llevado al sitio A del ribosoma por su portador RNAt y entonces el residuo Met o fMet del sitio P se une al aminoacil-RNA t recién llegado para formar un dipeptidil-RNA t. El RNAtMet libre es descargado del sitio P, el cual queda disponible para aceptar el dipeptidil RNA t después de que ha ocurrido una reacción de translocación. Después de la translocación del dipeptidil-RNA t al sitio P, el sitio abierto A está libre para aceptar el siguiente aminoacil-RNA t que llegue. Los procesos de formación del enlace peptídico y translocación están coordinados y apoyados catalíticamente por proteínas ribosómicas y RNA. La formación del enlace peptídico es catalizada por la peptidil-transferasa, situada en la subunidad grande; la translocación es mediada por un factor de alargamiento que funciona como una translocasa y es unido a la subunidad grande durante el proceso. Se han identificado en las células dos factores de alargamiento o elongación. En las bacterias se llaman EF-Tu y EF-G; sus equivalentes en eucariotes son denominados eEF1 y eEF2. Ambos factores experimentan asociación y disociación cíclicas con el ribosoma y median la entrada del aminoacil-RNA t al sitio A y promueven la translocación del peptidilRNAt del sitio A al P (Fig. 13.52). Un total de 3 enlaces de alta energía se deben romper por cada aminoácido añadido a la cadena polipeptídica en crecimiento durante el alargamiento. Ocurre una hidrólisis cuando el ATP se desdobla durante la carga del RNA t con su aminoácido, en la formación del aminoacil-RNA t. Los otros dos enlaces de alta energía son proporcionados por la hidrólisis de GTP durante el alargamiento de la cadena: un GTP se desdobla después de que un aminoacil-RNA t se vincula al sitio A y otro GTP se hidroliza cuando al ribosoma se transloca al siguiente triplete codón junto con el RNA m. La reacción de translocación se desencadena cuando el EF-G o el eEF2 se unen al ribosoma y, con la hidrólisis del GTP, el peptidil-RNAt es translocado al sitio P y el factor de alargamiento se libera para ser reciclado. Las mismas series de eventos y de factores están implicadas en cada paso del alargamiento de la cadena, independientemente del polipéptido específico que se esté sintetizando, lo cual es en verdad un mecanismo muy económico y elegante.
4. Proceso de Terminación de Síntesis de la Cadena Polipeptídica.
Para la terminación de la síntesis de la cadena se requiere la acción de las proteínas llamadas factores de liberación (FL), que hacen que el ribosoma se una a los tripletes codones de terminación. En las células eucarióticas se ha identificado sólo un factor de liberación (eFL), pero hay tres factores en las células bacterianas. El polipetidil-RNA t debe estar en el sitio P, dado que el FL actúa únicamente en el sitio A del ribosoma. En las bacterias, el FL1 reconoce los codones de terminación UAA, y UAG, el FL2 a los codones UAA y UGA, y el FL3 estimula la acción de los otros FL. La secuencia de terminación implica varias reacciones distintas: (1) liberación del polipéptido del RNAt terminal, probablemente junto con hidrólisis de GTP, (2) desprendimiento del RNAt del ribosoma, y (3) separación del ribosoma de la cadena de RNAm. Después de la liberación de un ribosoma, se disocian las dos subunidades y regresan al depósito citoplásmico de subunidades para realizar otros ciclos ci clos de síntesis de proteínas. Generalmente no se encuentran monosomas intactos en las células activas, excepto como partes de polisomas. De hecho, si las subunidades no se disocian, la síntesis de proteínas se hace lenta o incluso se detiene a causa de la deficiencia de subunidades pequeñas libres para el inicio y de subunidades grandes para los procesos de alargamiento. Al parecer, uno de los factores de inicio, IF3, ayuda a la disociación de los monosomas en subunidades por unión a la subunidad pequeña. De este modo, el IF3 ayuda a disociar monosomas al mismo tiempo que prepara la subunidad pequeña del ribosoma para otro proceso de inicio de una cadena polipeptídica.
Existen 3 clases principales de ARN, todas ellas ellas participan en la síntesis de proteínas: proteínas: ARN ribosomal (rRNA), ARN de transferencia (tRNA) y ARN mensajero m ensajero (mRNA): todos ellos son sintetizados a partir de moldes de ADN en un proceso denominado transcripción. El hecho de que el ARN está involucrado en la síntesis de proteínas, se debe a las investigaciones de Torbj örn Casperson y Jean Branchet a finales de los años 30s. Casperson confirmó, utilizando técnicas microscópicas, que en los eucariontes el ADN está casi exclusivamente contenido en núcleo, mientras que el ARN está distribuido en citoplasma. Branchet, quien trabajaba en el fraccionamiento de organelos, llegó a conclusiones similares, basándose en análisis químicos directos; encontró también que las partículas que contenían ARN, eran ricas en proteínas; posteriormente, a estas partículas, se les denominó ribosomas (ribo: de ribosa, soma: de cuerpo). Ambos Ambos investigadores notaron notaron que la concentración de estas partículas estaba relacionada con la velocidad de síntesis de proteínas en la célula. Fue hasta 1950, cuando los aminoácidos radioactivos estuvieron disponibles para la investigación, que la hipótesis de Branchet se pudo comprobar mediante el siguiente experimento: se inyectó una solución de aminoácidos radioactivos a una rata, y poco tiempo después, se verificó que la mayor parte de la marca que se había incorporado a
proteínas, y se encontraba asociada a los ribosomas. Otro fenómeno importante salió a la luz con este experimento: las síntesis de proteínas no estaba dirigida inmediatamente por el ADN porque, al menos en los eucariontes, el ADN y los ribosomas nunca están en contacto. En 1958, Francis Francis Crick resumió la relación relación entre ADN, el ARN y las proteínas en un diagrama de flujo que nombró como el DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR: "el ADN dirige su propia replicación y su transcripción a ARN, el cual a su vez dirige su traducción a proteínas" Actualmente, dogma significa un punto fundamental de una doctrina religiosa o filosófica, cuando Crick formuló es de la Biología molecular, se refirió a una idea para la cual no hay evidencia razonable.
Las líneas continuas indican los procesos que ocurren en todas las células; las líneas punteadas, señalan casos especiales 1.- ARN polimerasa ARN dirigida, ocurre en ciertos virus y ciertas plantas, su función es desconocida 2.- ADN polimerasa ARN dirigida (reversotranscriptasa (reversotranscriptasa o transcriptasa transcriptasa reversa), ocurre en virus de ARN. 3.- El codificar proteínas directamente de ADN, es una posibilidad que no se conoce. Las flechas que faltan son postulados que según el dogma nunca ocurren, por lo tanto, las proteínas, pueden solamente ser los recipientes de la información genética.
Las proteínas que han de construirse, están especificadas en el mRNA y se sintetizan en los ribosomas. Esta idea surge del estudio de la inducción enzimática, que es un fenómeno en el cual las bacterias varían sus velocidades de síntesis de proteínas en respuesta a cambios en el ambiente. Este proceso ocurre como consecuencia de la regulación de la síntesis de mRNA por proteínas que se unen específicamente a los templados para el mRNA en el ADN.
La síntesis de ARN incluye la separación de las cadenas del ADN y la síntesis de una molécula de ARN en la dirección 5' a 3' por la ARN polimerasa, usando una de las cadenas del ADN como molde. La complementación en el apareamiento de las bases, A, T, G, y C en el molde del ADN determinan específicamente al U, A, C, y G, respectivamente, en la cadena de ARN que es sintetizada. Transcripción por la ARN Polimerasa Biosíntesis del ARN: Formación de la Unión Fosfodiéster Transcripción en los Promotores
Transcripción por la ARN Polimerasa La ARN polimerasa cataliza a la reacción química de la síntesis del ARN en la cadena molde del ADN.
Continúa a: Biosíntesis a: Biosíntesis de ARN: Formación de la Unión Fosfodiéster.
Biosíntesis de ARN: Formación de la Unión fosfodiéster
La ARN polimerasa cataliza la síntesis del ARN en un molde al ADN; un nucleótido de trifosfato precursor se aparea con las bases del molde de la cadena del ADN, y se forma una unión fosfodiéster entre el precursor y el crecimiento de la cadena de ARN.
Inicio de la Transcripción con los Promotores El inicio de la transcripción de los promotores incluye el reconocimiento específico de las secuencias del promotor por la ARN polimerasa (procariontes), o un complejo de proteínas con ARN polimerasa (eucariontes).
Un complejo de ARN polimerasa con una proteína especial llamado factor sigma reconoce el promotor y lo une a el; las dos de hebras de ADN se separan en esa área, y la transcripción comienza. Si el factor sigma no está presente, la ARN polimerasa no puede reconocer específicamente a un promotor. Una vez que la transcripción ha comenzado, el factor sigma se disocia de la ARN polimerasa y puede usarse en otros eventos de inicio de la transcripción. Un solo tipo de ARN polimerasa se usa para copiar todos los tipos de genes procarióticos (codificador de genes de proteína, ARNt genes y genes ARNr).
Un complejo de ARN polimerasa con varios factores de transcripción (FTs) se unen al promotor; las dos hebras del ADN son separadas en esa área y la transcripción empieza. Una vez que la transcripción ha empezado, algunos de los FTs permanecen en el e l promotor, otros permanecen con la ARN polimerasa, y los restantes son separados de la ARN polimerasa. Tres tipos de ARN polimerasa transcriben a los genes eucarióticos: La ARN polimerasa I transcribe los genes para los ARNr 18S, 5.8S y 28S. La ARN polimerasa II transcribe los genes codificadores de proteínas y algunos para ARNnp. 1.- La fermentación de la cisteína por Proteus vulgaris y otras bacterias origina
genes
SH2, NH3 y piruvato.
2.- La metioninada metilmercaptano (CH 3 – SH), NH 3 y α – cetobutirato:
Tanto el SH 2 como el metilmercaptano contribuyen al olor putrefacto de la proteínas en descomposición.
Los dos cetoácidos son ulteriormente descarboxilados oxidativamente a ácidos monocarboxílicos.
RUTA QUE CONDUCE DESDE LA TREONINA AL ACETIL - CoA
CH3CHOHCHNH 2COOH
Treonina
Serin-hidroximetiltransferasa
Glicina
Glicina
CH2 – C = – H
Acetaldehido
O NAD+ CoA
Aldehido-deshidrogena Aldehido-deshidrogenasa sa (desacilante)
NADH
CH3CO – S – CoA
Acetil - CoA
PRINCIPALES RUTAS DE CONVERSION DE ARGININA EN AC. GLUTAMICO EN LOS MAMIFEROS
NH =
Arginina
H2N – C – NHCH2CH2CH2CH(NH 2)COOH
H2O arginasa Urea
H2N CH2CH2CH2CH(NH 2)COOH
α
- Oxoglutarato
Ornitina
Ornitin transaminasa
Glutamato
H –= C – CH 2CH2CH(NH2)COOH
O
y – Semialdehido del acido glutámico
H2O.NAD+ NADH
Semialdehido Semialdehido glutamico deshidrogenasa
HOOCCH2CH2CHCOOH NH2
Acido glutamico
Ruta Principal en mamiferos de conversión de Histidina a Ac. Glutámico CH2CH(NH2)COOH Histidina NH
N
Histidin – amonio – liasa
NH2
C = C – COOH
Acido urocanico
NH
N
Acido urocanic o hidratasa
H2 O
CH2 CH2COOH
O
Acido 4 – imidazolon – 5 propionico
NH
N
H2O
Imidazolon propionasa
COOH HN = CHNHCHCH2CH 2COOH
Acido N – formimino glutamico
FH4
5 – formimino – FH 4
Acido glutamic o formimino transferasa
NH2 Acido glutamico HOOCCHCH 2CH2 COOH
Asimilación de amoniaco en glutamato, glutamato, catalizada por la glutamato deshidrogenada
NH3 -
COO
Glutamato deshidrogenasa
C=O CH2 CH2 -
COO
- Cetoglutarato
α
COO
-
H – C – NH2 +H2O
CH2 CH2 COO
-
GLUTAMATO
18 18:2ω6 12
9
C – S – CoA =
O
O2
NADH + H
desaturasa NAD
H2O
O = 18
C – S – CoA
18:3ω6 12
9
2(NADPH + H)
COO
–
CH2 – C – S – CoA O
Sistema de elongacion de la cadena =
2NADP
CO2 + CoA – SH
O = 20
C – S – CoA
20:3ω6 14
8
11
O2
NADH + H
desaturasa NAD
H2O
20 20:4ω6 14
11
8
C – S – CoA
5
=
O
En la síntesis de araquidonil coenzima A, a partir de linolcoil coenzima A participa un sistema que combiana el alargamiento de la cadena y la desaturacion liaría del carbono 1. la nomenclatur a ω designa el numero de carbonos desde la cola del metilo hasta el doble enlace mas proximo; es util por que el num ero
ω
no cambia cuando se modifica los ácidos grasos insaturados, por el
mecanismo mostrado aquí.
α – OXOGLUTARATO RUTAS QUE CONDUCEN AL α –
Arginina
Prolina
y – Semialdehido glutámico
Histidina
Glutamina
Acido Acido glúta glútamic mico o
α
- Oxoglutarato
METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOS Mitocondria O 1 2ATP + HCO3 + NH3
=
H4N – C – OPO 3 2- + 2ADP + Pi
O = C – NH2
Carbamoil fosfato
NH (CH 2)3
Pi NH3
+ +
(CH2)3
Ornitina
H – C – NH 3 COO
HC – NH 3
2 Citrulina
COO
-
+
COO
=
Citrulina
-
CH4
HC – NH4
Ornitina CICLO DE LA UREA Urea
ATP
COO 3
AMP + Pi
-
Aspartato
5 -
COO
H2 O Argininosuccinato
Arginina
COO COO -
NH
H – C – NH 3 -
CH COO
NH
(CH2)3
Citosol
=
+
-
C
+
HC
(CH2)3
NH4
4
C
COO
CH2
HC – NH
NH4
H2N
=
H – C – NH 3 COO
-
-
Pumarato
El ciclo de la urea tiene lugar parcialmente en la mitocondria y parcialmente en el citosol, incluyendo el transporte de la ornitidina y de la citrulina a traves de la membrana mitocondrial mediante sistemas de
transporte especificos. Cinco enzimas participan en el ciclo de la urea: (1) carbonil fosfato sintetasa, (2) ornitin transcarbamilasa, (3) argininosuccinato sintetasa. (4) argininosuccinasa y (5) arginasa
METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOS
R – CH – COO+
O =
NH3
- Cetoglutarato
α
3
O
H2O – C – NH2
=
Urea
Ciclo de la urea
Arginina
Arginino succinato
fosfato Pi
HCO3 + NH2
5
Carbamoil
H2O
-
-
H2O – C – OPO
Ornitina
4
R – C – COO
Glutamato
=
O
2ADP + Pi
2ATP
NAD(P)H
NAD(P)
+
- Oxoácido
α
Citrulina
6
ATP
AMP + PPi H -
1 -
-
H
-
OOC – CH2 – CH – COO Aspartato
OH
OOC – C = C – COO
R – CH – COO+
OOC – CH2 – CH – COO-
NH3
-
Fumarato
Aminoacido
Malato
- Cetoglutarato
α
NAD+
3
3
Aminoacido
-
2
Ciclo del
Glutamato
O
R – C – COO =
NADH
acido citrico
- Oxoácido
α
O =
-
-
OOC – CH2 – CH – COO Oxalacetato
El ciclo de la urea y el ciclo del acido cítrico, estan ligados a traves de la formación y degradación del argininosuccinato. Las enzimas (1) fumarasa y (2) malato deshidrogenada son enzimas del ciclo del acido cítrico (secciones 19-2G y H). El oxalacetato es desviado del ciclo del acido citrico para formar aspartato a través de la acción de (3) una aminotransferasa. El ATP es hidrolizado en las reacciones de la (5) carbamoil fosfato sintetasa I y de la (6) argininosuccinato sintetasa. Este ATP es regenerado por la fosforilación oxidativa a partir del NAD(P)H producido en las reacciones de la (4) glutamato deshidrogenada y de la (2)
malato deshidrogenada.
CATABOLISMO Y PRODUCCION DE ENRGIA Catabolismo de la Prolina y de la hidroxiprolina
HN Prolina
COOH
1/2
O2 prolinoxidasa
H2O N COOH
H2O
(espontanea)
H – C – CH2CH2CH(NH2)COOH H2O.NAD ∆ -
NADH
Acido ∆ - pirrolin 5 - carboxilico
pirrolin deshidrogenasa
y – semialdehido del acido glutamico
HOOCCH2CH2CH(NH2)COOH
Acido glutamico
