El catabolismo de aminoácidos: esqueletos de carbono
El contenido de esta página: glucogénicos y aminoácidos cetogénicascatabolismo de aminoácidos para: 3-C piruvato ; 4-C y 5-C intermediarios del ciclo de Krebs Otros ejemplos: los aminoácidos aromáticos ; Metionina cofactores discutidos incluyen: coenzima B 12 , THF , tetrahidrobiopterina , SAM
Los amino ácidos , cuando desamina, producen unos ácidos ceto que, directamente o por medio de reacciones adicionales, se alimentan en las principales vías metabólicas (por ejemplo, ciclo de Krebs). Fig.26-11, p. 995, representa los productos finales de la degradación de los esqueletos de carbono de aminoácidos. Rutas para todos los aminoácidos no se discutirán aquí en detalle. Se hará hincapié en las reacciones que implican cofactores que no se discuten en otros lugares. Los aminoácidos se agrupan en dos clases, en función de si o no sus esqueletos de carbono se pueden convertir en glucosa:
Aminoácidos glucogénicos: Sus esqueletos de carbono se degradan hasta la piruvato , o a uno de los intermedios 4- o 5-carbono del ciclo de Krebs que son precursores para la gluconeogénesis .Aminoácidos glucogénicos son la principal fuente de carbono para la gluconeogénesis cuando los niveles de glucosa son bajos. También pueden ser catabolizados para la energía o convertidos en glucógeno o ácidos grasos para almacenamiento de energía.
Cetogénicas aminoácidos: Sus esqueletos de carbono se degradan a acetil-CoA o acetoacetato . Acetil CoA, y su acetoacetato de precursor, no pueden producir la producción neta de oxaloacetato, el precursor para la vía de la gluconeogénesis. Por cada 2-C acetil residuos entrar ciclo de Krebs, dos átomos de carbono salen en forma de CO 2 . (Para una revisión, véase notas sobre Ciclo de Krebs . ) esqueletos de carbono de los aminoácidos cetogénicas pueden catabolizados de energía en ciclo de Krebs, o convertidos en cuerpos cetónicos o ácidos grasos. Ellos no se pueden convertir en glucosa .
| Los aminoácidos pueden ser agrupados para la discusión sobre la base de los productos de ácido ceto específicas de su desaminación.El 3-carbono un ceto ácido piruvato se produce a partir de alanina, cisteína, glicina, serina, y treonina (p. 996). La alanina transaminasa desaminación través produce directamente piruvato (a la derecha). |  |
| Serine se desamina para formar piruvato a través de serina deshidratasa.La glicina , que es también un producto de treonina catabolismo, se convierte a serina por una reacción que implica tetrahidrofolato (que se discutirá más adelante). |  |
| El 4-carbono ciclo de Krebs intermedio oxaloacetato se produce a partir de aspartato y asparagina (p. 1000).Aspartato transaminasa desaminación través produce directamente oxaloacetato (a la derecha). Aspartato también se convierte en fumarato en el ciclo de la urea (p 992, y notas sobre. catabolismo de ácidos amino - N ). Fumarato se convierte entonces en el ciclo de Krebs a oxalacetato. |  |
| Asparagina pierde el grupo amino de su grupo R por hidrólisis catalizada por asparaginasa . Esto produce aspartato, que luego se puede convertir en oxaloacetato por transaminación (arriba). |  |
| La conversión de propionil-CoA a succinil-CoA se resume a la derecha. La propionil-CoA se carboxilado para producir metilmalonil-CoA . A racemasa produce el L-isómero esencial para la reacción posterior. |  |
| Metilmalonil-CoA mutasa cataliza un reordenamiento molecular en el que la cadena de carbono ramificada de metilmalonil-CoA se convierte en la cadena de carbono lineal de succinil-CoA. El carboxilo que está en vinculación con el éster de tiol de la coenzima A se cambió a un átomo de carbono adyacente, condesplazamiento opuesto de un átomo de hidrógeno . Recordemos que la coenzima A es una molécula grande, como se muestra a la derecha. La coenzima B 12 , un derivado de la vitamina B 12 (también llamada cobalamina), es el grupo prostético de metilmalonil-CoA mutasa . |  |
| Una estructura cristalina de la enzima unida a la coenzima B 12 se muestra a la derecha en la pantalla de bolas y palo, con el átomo de cobalto en pantalla spacefill. Ver también los diagramas en la página web Stadtman en los NIH y en las páginas de los libros de texto Voet y Voet 922-927.La coenzima B 12 contiene un grupo hemo -como anillo de corrina con una cobalto ión coordinado a átomos de nitrógeno de 4 fuegos. Dentro del sitio activo Metilmalonil-CoA Mutasa, el átomo de cobalto de la coenzima B 12 tiene dos ligandos axiales:
|  Clave Color: C O N P Co coenzima B 12 dentro Metilmalonil-CoA Mutasa |
| Ruptura homolítica de la desoxiadenosilo C-Co rendimientos de los bonos desoxiadenosilo un radical de carbono como Co 3+ convierte Co 2+ . La reacción de este con metilmalonil-CoA genera un sustrato radical intermedio y 5'-desoxiadenosina. Después de reordenación del sustrato, el producto resúmenes radicales un átomo de hidrógeno del grupo metilo de 5'-desoxiadenosina. Este rendimiento succinil-CoA y el radical 5'-desoxiadenosilo, que reacciona con coenzima B 12 para restablecer el vínculo desoxiadenosilo C-Co.Explora a la derecha metilmalonil-CoA mutasa, con desulfo-coenzima A (CoA análogo que carece de la tiol reactivo) presente en el sitio activo. Transferencias de grupos metilo también se llevan a cabo por B 12 (cobalamina). Metil-B 12 (metilcobalamina), con un ligando de metilo axial sustituyendo el resto desoxiadenosilo de la coenzima B 12 , es un intermedio de dichas transferencias. Por ejemplo, la vitamina B 12 es un grupo prostético de la enzima de mamífero que cataliza la metilación de la homocisteína para formar metionina (discutido a continuación ). |
La vitamina B 12 unido a la proteína factor intrínseco gástrico es absorbido por las células en la parte superior del intestino delgado humano a través de endocitosis mediada por receptor. B 12 sintetizada por las bacterias en el intestino grueso no está disponible. Los vegetarianos estrictos con el tiempo se vuelven deficientes en B 12 a menos que lo consumen en forma de píldora.
La vitamina B 12 es transportado en la sangre unido a la proteína transcobalamina , que es reconocido por un receptor que media la captación en las células del cuerpo.
Los aminoácidos de cadena ramificada comparten inicialmente, en parte, una vía común (. p 1,004). cadena ramificada un ácido ceto deshidrogenasa (BCKDH) es un complejo de múltiples subunidades homólogas al complejo piruvato deshidrogenasa. Deficiencia genética de BCKDH se llama la enfermedad de orina de jarabe de arce (MSUD), porque las altas concentraciones de ácidos ceto de cadena ramificada en la orina dan un olor característico.
| El 5-carbono del ciclo de Krebs intermedio un cetoglutarato se produce a partir de arginina, glutamato, glutamina, histidina, y prolina (p. 1001).El glutamato desaminación, a través de la glutamato deshidrogenasa o transaminasas, produce directamente un cetoglutarato (a la derecha y arriba). |  |
| La histidina se convierte primero a glutamato . El último paso en este camino implica el cofactor tetrahidrofolato (THF) .THF, que tiene un anillo de pteridina, es una forma reducida de la vitamina B folato . La conversión de ácido fólico a THF se presenta en la p.1028. Dentro de una célula, tetrahidrofolato tiene una cadena unida de varios de glutamato residuos, unidos entre sí por enlaces isopeptídicos que implican el carboxilo R-grupo. |  |
| El tetrahidrofolato existe en diversas formas en que las unidades de carbono solo , de la variación de estado de oxidación, están unidos a N 5 o N 10 , o de puente entre estos átomos de nitrógeno, como se muestra en la p. 1029 y de la derecha. La piscina celular de THF incluye estas diversas formas, que son producidos y utilizados en diferentes reacciones. En los diagramas de la derecha, N 10 con R es r ácido -aminobenzoico unido a una cadena de residuos de glutamato (véase más arriba). Las reacciones que utilizan THF como un donante de una sola unidad de carbono incluyen reacciones para la síntesis de timidilato, metionina, formilmetionina-tRNA, etc. |  |
| N 5 -formimino-tetrahidrofolato , producido en la vía de la degradación de la histidina, se muestra a la derecha. |  |
| En la vía de histidina degradación, la conversión de N -formiminoglutamate al glutamato implica la transferencia de la formimino grupo a tetrahidrofolato (THF), produciendo N 5 -formimino-THF . Debido a las esenciales funciones de THF como aceptor y donador de unidades de carbono individuales, la deficiencia dietética de folato , las deficiencias genéticas en el metabolismo o transporte de ácido fólico, y el aumento del catabolismo del folato visto en algunos estados de la enfermedad, dar lugar a varios efectos metabólicos que conduce a un mayor riesgo de defectos de desarrollo, enfermedades cardiovasculares y cáncer. |  |
| El aminoácidos aromáticos fenilalanina y tirosina se catabolizan a fumarato y acetoacetato (p. 1009). La hidroxilación de la fenilalanina para formar tirosina implica el reductor tetrahidrobiopterina . Biopterina, como ácido fólico, tiene un anillo pteridina. Las estructuras se muestran en la pág. 1010. dihidrobiopterina se reduce a tetrahidrobiopterina por transferencia de electrones de NADH . Por lo tanto NADH es secundariamente el donante de electrones para la conversión de la fenilalanina en tirosina. En general, la reacción se considera una oxidación de función mixta porque un átomo de O de la O 2 se reduce a agua mientras que el otro se incorpora en el producto de ácido amino. |  |
| La fenilalanina hidroxilasa incluye un no-heme hierro átomo en su sitio activo. Análisis cristalográfico de rayos X ha demostrado que los siguientes son ligandos para el átomo de hierro (que se muestra a la derecha en spacefill): Su nitrógeno, oxígeno Glu, y los átomos de oxígeno del agua (se muestra en la bola y palo).O 2 , tetrahidrobiopterina, y el átomo de hierro en estado ferroso (Fe ++ estado de oxidación) participan en la reacción de hidroxilación. O 2 se cree que reaccionar inicialmente con la tetrahidrobiopterina para formar un intermedio peroxi. |  |
| La metionina se convierte en S -Adenosylmethionine (SAM) por una reacción dependiente de ATP. SAM sirve como un donante de grupo metilo en diversas reacciones sintéticas.El adenosilhomocisteına resultante se hidroliza a la homocisteína , que puede ser cataboliza través de una vía compleja paracisteína y succinil-CoA . O metionina se puede regenerar a partir de homocisteína por transferencia de metilo de N 5 -metil-tetrahidrofolato , a través de una enzima metiltransferasa que utiliza B 12 como grupo prostético. El grupo metilo se transfiere del tetrahidrofolato a B 12 a la homocisteína. Otra vía convierte homocisteína a glutatión . |  |
| En diversas reacciones, S-adenosilmetionina (SAM) es un donante de grupos químicos diferentes, incluyendo metileno, amino, ribosil y grupos aminoalquilo, y una fuente de radicales 5'-desoxiadenosilo. Pero SAM es mejor conocido como un donante de grupo metilo. |  |
Ejemplos de la función de S -adenosylmethionine ( SAM ) como donante de grupos metilo :
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- metil-B 12
- S -adenosylmethionine (SAM)
- N 5 -metil-tetrahidrofolato ( N 5 -metil-THF)
Estudio Ejercicio :
Explorar el Centro Nacional de Información Biotecnológica de OMIM (línea Herencia Mendeliana en el Hombre) presentar en las enfermedades hereditarias fenilcetonuria .
Enlace: OMIM - FENILCETONURIA
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