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Metabolismo de Lípidos: Beta-Oxidación, Ciclo del Glioxilato y Síntesis de Ácidos Grasos, Esquemas y mapas conceptuales de Bioquímica

BIOQUÍMICA DE INGENIERÍA QUÍMICA UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA

Tipo: Esquemas y mapas conceptuales

2022/2023

Subido el 23/02/2023

vikitrejo2023
vikitrejo2023 🇦🇷

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Química Biológica
Facultad de Ciencias Exactas. La secta
METABOLISMO LÍPIDOS
Los ácidos grasos de los triacilgliceroles proporcionan una fracción importante de la energía oxidativa.
Los triacilgliceroles ingeridos con la dieta se emulsionan en el intestino delgado con las sales biliares,
son hidrolizados por las lipasas intestinales, absorbidos por las células epiteliales del intestino,
reconvertidos en triacilgliceroles y a continuación incorporados en los quilomicrones al combinarse con
apolipoproteínas específicas.
Las células pueden obtener ácidos grasos combustibles a partir de tres fuentes:
1. Grasas consumidas en la dieta. Suministran el 40% de la energía requerida.
2. Grasas almacenadas en las células en forma de gotículas de lípidos.
3. Grasas sintetizadas en un órgano y que se exportan a otro.
Procesado de los lípidos
La digestión y absorción de los Iípidos de la dieta tiene lugar en el intestino
delgado, y los ácidos grasos liberados de los triacilgliceroles se empaquetan
y envían a los tejidos muscular y adiposo. Pasos:
1. Las sales biliares, emulsionan las grasas de la dieta en micelas.
2. Las lipasas degradan los triglicéridos, en ácidos grasos libres y glicerol.
3. Los ácidos grasos, son absorbidos por la mucosa intestinal y se
convierten de nuevo en triacilgliceroles.
4. Los triacilgliceroles se incorporan en los quilomicrones, junto con
colesterol, y apolipoproteínas (una proteína que contiene y transporta lípidos
en la sangre).
5. Los quilomicrones se desplazan hacia los tejidos.
6. Los triacilglicéridos se dividen nuevamente en ácidos grasos y glicerol.
Enzima: lipasa activada por la ApoC-2.
7. Los ácidos grasos penetran en la célula, y son oxidados como combustible (músculo), o
reesterificados para su almacenamiento en forma de triacilgliceroles (tejido adiposo).
Movilización de lípidos almacenados
Los lípidos neutros se almacenan en adipocitos, en forma
de gotículas. La superficie de estas gotículas está revestida
con perilipinas, restringen el acceso, impidiendo que lípidos
se escapen. Cuando las hormonas señalan que existe una
necesidad de energía metabólica, se extraen del
almacenamiento los lípidos y se transportan a los tejidos
(músculo) en los que pueden oxidarse ácidos grasos para
producir energía.
Las hormonas adrenalina y glucagón, secretadas en
respuesta a niveles bajos de glucosa en sangre, activan el
enzima adenilil ciclasa (1).
Se consumen un ATP, y se produce AMP cíclico (cAMP)
(2). La proteína quinasa dependiente de cAMP (PKA)
fosforila la perilipina (4).
La perilipina fosforilada hace que la lipasa se traslade a la
superficie de la gotícula de lípido (3), donde hidroliza los
lípidos a ácidos grasos libres y glicerol (5).
Los ácidos grasos libres (FFA) pasan a la sangre. Se unen
a la albúmina sérica, una proteína del suero de la sangre,
que puede unir de forma no covalente hasta 10 ácidos grasos
por monómero de proteína (6).
Unidos a esta proteína soluble, los ácidos grasos antes
insolubles son transportados a tejidos. En estos tejidos, los ácidos grasos se disocian de la albúmina, y
son transportados al interior de las células para servir de combustible (7).
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Facultad de Ciencias Exactas. La secta

METABOLISMO LÍPIDOS

Los ácidos grasos de los triacilgliceroles proporcionan una fracción importante de la energía oxidativa. Los triacilgliceroles ingeridos con la dieta se emulsionan en el intestino delgado con las sales biliares, son hidrolizados por las lipasas intestinales, absorbidos por las células epiteliales del intestino, reconvertidos en triacilgliceroles y a continuación incorporados en los quilomicrones al combinarse con apolipoproteínas específicas. Las células pueden obtener ácidos grasos combustibles a partir de tres fuentes:

  1. Grasas consumidas en la dieta. Suministran el 40% de la energía requerida.
  2. Grasas almacenadas en las células en forma de gotículas de lípidos.
  3. Grasas sintetizadas en un órgano y que se exportan a otro. Procesado de los lípidos La digestión y absorción de los Iípidos de la dieta tiene lugar en el intestino delgado, y los ácidos grasos liberados de los triacilgliceroles se empaquetan y envían a los tejidos muscular y adiposo. Pasos:
  4. Las sales biliares, emulsionan las grasas de la dieta en micelas.
  5. Las lipasas degradan los triglicéridos, en ácidos grasos libres y glicerol.
  6. Los ácidos grasos, son absorbidos por la mucosa intestinal y se convierten de nuevo en triacilgliceroles.
  7. Los triacilgliceroles se incorporan en los quilomicrones , junto con colesterol, y apolipoproteínas (una proteína que contiene y transporta lípidos en la sangre).
  8. Los quilomicrones se desplazan hacia los tejidos.
  9. Los triacilglicéridos se dividen nuevamente en ácidos grasos y glicerol. Enzima: lipasa activada por la ApoC-2.
  10. Los ácidos grasos penetran en la célula, y son oxidados como combustible (músculo), o reesterificados para su almacenamiento en forma de triacilgliceroles (tejido adiposo). Movilización de lípidos almacenados Los lípidos neutros se almacenan en adipocitos , en forma de gotículas. La superficie de estas gotículas está revestida con perilipinas , restringen el acceso, impidiendo que lípidos se escapen. Cuando las hormonas señalan que existe una necesidad de energía metabólica, se extraen del almacenamiento los lípidos y se transportan a los tejidos (músculo) en los que pueden oxidarse ácidos grasos para producir energía. Las hormonas adrenalina y glucagón, secretadas en respuesta a niveles bajos de glucosa en sangre, activan el enzima adenilil ciclasa (1). Se consumen un ATP, y se produce AMP cíclico (cAMP) (2). La proteína quinasa dependiente de cAMP (PKA) fosforila la perilipina (4). La perilipina fosforilada hace que la lipasa se traslade a la superficie de la gotícula de lípido (3), donde hidroliza los lípidos a ácidos grasos libres y glicerol (5). Los ácidos grasos libres (FFA) pasan a la sangre. Se unen a la albúmina sérica , una proteína del suero de la sangre, que puede unir de forma no covalente hasta 10 ácidos grasos por monómero de proteína (6). Unidos a esta proteína soluble, los ácidos grasos antes insolubles son transportados a tejidos. En estos tejidos, los ácidos grasos se disocian de la albúmina, y son transportados al interior de las células para servir de combustible (7).

Facultad de Ciencias Exactas. La secta Glicerol

  1. Fosforilación de glicerol a glicerol-3-fosfato. Enzima: glicerol quinasa. Se consume un ATP, se libera un ADP.
  2. Oxidación a dihidroxiacetona fosfato. Enzima: glicerol-3-fosfato deshidrogenasa. Se consume un NAD, se libera un NADH y un protón.
  3. Isomerización a D-gliceraldehído-3-fosfato. Enzima: triosa fosfato isomerasa.
  4. El glicerol puede usarse para generar energía a través de la glucólisis, o para generar glucosa a través de la gluconeogénesis. Activación Los ácidos grasos de cadena larga (+14 C), no pueden pasar al interior de las mitocondrias (donde se encuentran las enzimas para su oxidación), deben ser activados.
  5. Formación de un enlace tioéster entre el grupo carboxilo del ácido graso y el grupo tiol del coenzima A para dar la forma activada acil-CoA. (En dos pasos). Enzima: acil-CoA sintetasas, de la membrana externa. Se consume un ATP, y se genera un AMP. Los acil-CoA, del mismo modo que el acetil-CoA, son compuestos de alta energía, su hidrólisis a ácido graso libre y CoA presenta una variación grande y de signo negativo de energía libre estándar. La formación de un acil-CoA se hace más favorable mediante la hidrólisis de dos enlaces de alta energía en el ATP.
  6. Hidrólisis del pirofosfato a fosfato inorgánico. Enzima: pirofosfato inorgánico hidrolasa.

ácido graso + CoA + ATP ↔

acil − CoA + AMP + 2 Pi

Transferencia a la mitocondria Las reacciones que vimos hasta acá se dan en el citosol de la célula, pero las enzimas necesarias para la beta oxidación, están en la matriz mitocondrial. Entonces los acil-CoA formados en el citosol pueden: utilizarse en el citosol para sintetizar Iípidos de membrana, o transportarse al interior de la mitocondria y ser oxidados para producir ATP. El acil-coA no puede atravesar la membrana mitocondrial interna, la única forma de hacerlo es a través de una translocasa unida a dos enzimas, una del lado del citosol y la otra del lado de la matriz mitocondrial.

  1. Unión de acil-CoA al grupo hidroxilo de la carnitina, para formar acil- carnitina. Enzima: carnitina aciltransferasa-1, de la membrana externa. El paso a través del espacio intermembrana tiene lugar a través de grandes poros (formados por la proteína porina) de la membrana externa. El acil-carnitina penetra en la matriz mediante el transportador de la membrana interna.
  2. Se regenera el acil-CoA y la carnitina queda libre. Enzima: carnitina aciltransferasa-2, de la membrana interna.

Oxidación de los ácidos grasos

La oxidación de los ácidos grasos se produce en tres fases:

Facultad de Ciencias Exactas. La secta Enzima: propionil-CoA carboxilasa, su cofactor es la biotina. El CO2 se activa por unión a la biotina antes de ser transferido al sustrato. La formación del intermedio carboxibiotina requiere energía, que es proporcionada por la hidrólisis de ATP a ADP y fosfato inorgánico.

  1. Isomerización para dar (R)-metilmalonil-CoA. Enzima: metilmalonil-CoA racemasa.
  2. Reestructuración intramolecular para dar succinil-CoA. Enzima: metilmalonil-CoA mutasa, con coenzima B12. Resumen: Etapas para la obtención de ATP:
    1. Se van cortando moléculas de dos carbonos, en forma de acetil-CoA.
    2. El acetil-CoA entra al ciclo del ácido cítrico. En el caso de los ácidos grasos de cadena impar entran en la salida de dióxido de carbono.
    3. Se genera NADH y FADH2 (reducidos), en la cadena respiratoria estos electrones son los que generan ATP. Los lípidos están más reducidos, y tienen más carbonos, generan mucho más ATP que la glucosa. Además es más eficiente almacenar lípidos como fuente de energía dado que son anhidros, no tienen que estar hidratados como los glúcidos, entonces ocupan menos lugar. En los mamíferos, la reserva de energía se dan en los adipocitos. Regulación La oxidación de ácidos grasos está estrictamente regulada, consume un combustible importante, y sólo tiene lugar cuando la necesidad de energía lo requiere. En el hígado, el acil-CoA formado en el citosol puede seguir dos rutas: beta-oxidación a cargo de enzimas mitocondriales, o conversión en triglicéridos y fosfolípidos a cargo de enzimas citosólicos. La vía escogida depende de la velocidad de transferencia a la mitocondria. Cuando la dieta proporciona una fuente fácilmente disponible de glúcido como combustible, la beta- oxidación de los ácidos grasos no es necesaria y está inhibida. La carnitina aciltransferasa, enzima responsable de la transferencia a la mitocondria, se inhibe si el hígado recibe exceso de glucosa, dado que fabrica triacilgliceroles a partir del exceso. Dos de los enzimas de la beta-oxidación también están regulados por metabolitos que señalan que existe energía suficiente. La beta-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa, se inhibe si la relación entre las concentraciones de NADH y NAD son elevadas. La tiolasa, se inhibe a altas concentraciones de acetil- CoA. Cuando aumenta la glucosa , (1) desencadena la liberación de insulina. (2) La proteína fosfatasa dependiente de insulina desfosforila la acetil-CoA carboxilasa (ACC), activadola. (3) La ACC cataliza la formación de malonil-CoA, el primero intermediario en la síntesis de ácidos grasos, y (4) el malonil-CoA inhibe la carnitina aciltransferasa-1, impidiendo así la entrada de ácidos grasos a la matriz mitocondrial. Cuando disminuye la glucosa , (5) la liberación de glucagón activa la proteína quinasa dependiente de cAMP (PKA) que (6) fosforila e inactiva la ACC. La concentración de malonil-CoA desciende, la inhibición de la entrada de ácidos grasos en la mitocondria disminuye, y (7) los ácidos grasos entran a la matriz mitocondrial, y (8) se convierten en combustible.

Facultad de Ciencias Exactas. La secta

Ciclo del glioxilato

Las lipasas transforman a los triglicéridos en: ácidos grasos y glicerol. El glicerol entra en el metabolismo de los glúcidos, a través de la dihidroxiacetona fosfato. Los ácidos grasos entran en la beta-oxidación, generando acetil-CoA. El acetil-CoA puede generar oxaloacetato por el ciclo de glioxilato. Esta vía está presente en plantas y microorganismos, que pueden crecer con acetato como única fuente de carbono.

  1. Condensación del acetil-CoA con el oxalacetato para dar citrato, el cual isomeriza a isocitrato.
  2. Rotura del isocitrato, para dar: succinato y glioxilato. Enzima: isocitrato liasa.
  3. Condensación del glioxilato con otro acetil-CoA, para dar malato. Enzima: malato sintasa.
  4. Oxidación del malato, a oxalacetato, el cual puede condensarse con otra molécula de acetil-CoA para empezar otra vuelta del ciclo. Enzima: malato deshidrogenasa. Cada vuelta del ciclo del glioxilato consume dos acetil-CoA, y produce un succinato; y dos oxaloacetato, una sigue en el ciclo, y la otra se utiliza como combustible para la gluconeogénesis. El succinato puede convertirse a través de fumarato y malato, a oxalacetato, el cual puede convertirse en fosfoenolpiruvato por la PEP carboxiquinasa, y así hasta glucosa por la gluconeogénesis. Enzimas del ciclo de glioxilato Los vertebrados no poseen los enzimas del ciclo del glioxilato (isocitrato liasa y malato sintasa) y, por tanto, no pueden producir glucosa a partir de Iípidos. Los enzimas comunes a los ciclos del ácido cítrico y del glioxilato tienen dos isoenzimas (difieren en la secuencia de aminoácidos, pero catalizan la misma reacción), uno de mitocondrias y el otro de glioxisomas. En plantas, los enzimas del ciclo del glioxilato se encuentran en glioxisomas (orgánulos membranosos), que son peroxisomas que convierten los lípidos en carbohidratos, la planta utiliza esos azúcares hasta que es lo bastante madura para producirlos por fotosíntesis. Regulación Los ciclos del ácido cítrico y del glioxilato tienen una regulación coordinada. En las semillas en germinación, las transformaciones enzimáticas de los ácidos se producen en tres compartimientos intracelulares: mitocondrias, glioxisomas y citosol. Existe un intercambio continuo de metabolitos entre estos compartimientos. El esqueleto carbonado del oxalacetato del ciclo del ácido cítrico (en la mitocondria) es transportado al glioxisoma en forma de aspartato. El aspartato se convierte en oxalacetato, que se condensa con el acetil-CoA procedente de la degradación de ácidos grasos. El citrato se convierte en isocitrato por la aconitasa, y en glioxilato y succinato por la isocitrato liasa. El succinato regresa a la mitocondria, donde vuelve a entrar en el ciclo del ácido cítrico y se transforma en malato, que entra en el citosol y es oxidado, por la malato deshidrogenasa citosólica, a oxalacetato. El oxalacetato se convierte vía gluconeogénesis en hexosas y sacarosa. En estas conversiones participan cuatro vías diferentes: la degradación de ácidos grasos a acetil-CoA (en los glioxisomas), el ciclo del glioxilato (en los glioxisomas), el ciclo del ácido cítrico (en las mitocondrias) y la gluconeogénesis (en el citosol). El hecho de compartir intermediarios comunes requiere que estas vías estén reguladas coordinadamente. La regulación de la actividad de la isocitrato deshidrogenasa determina la distribución del isocitrato entre los ciclos del glioxilato y del ácido cítrico. Cuando se inactiva el enzima por fosforilación (por una proteína quinasa específica), el isocitrato se dirige a el ciclo del glioxilato, donde inicia su ruta sintética hacia glucosa. Cuando el enzima se activa por desfosforilación (por una fosfatasa específica), el isocitrato entra en el ciclo del ácido cítrico y se produce ATP.

Facultad de Ciencias Exactas. La secta De este modo los cuerpos cetónicos se utilizan como combustible en todos los tejidos excepto el hígado, que carece de tioforasa. El hígado es, por tanto, productor de cuerpos cetónicos para los demás tejidos, pero no es consumidor de los mismos. En situaciones con un incremento de la gluconeogénesis (diabetes, dieta muy estricta, ayuno), el ciclo del ácido cítrico se realentiza (por drenaje del oxalacetato) y aumenta el ritmo de conversión del acetil-CoA en acetoacetato. El coenzima A liberado permite la beta-oxidación continua de ácidos grasos. Que pasa cuando no hay glucosa? Una vez que se acabaron las reservas de glucógeno, la siguiente fuente de energía son los lípidos. Además hay algunos órganos, como el hígado, que exportan glucosa. La glucosa no se genera de los ácidos grasos, sino de oxaloacetato. Pero si el oxaloacetato se usa para generar glucosa, no habrá suficiente para condensarse con el acetil-CoA y formar citrato que da inicio al ciclo de Krebs. No tengo ciclo de krebs. Tengo acumalcion de acetil-CoA, se condensa y forma cuerpos cetónicos. Estos metabolitos secundarios de la combustión de los ácidos grasos, cuando no hay carbohidratos, pueden ser utilizados por los órganos, aunque no rinden igual. La acumulación de estos cuerpos cetónicos puede provocar: aliento a acetona, descenso del pH, cetoacidosis diabética.

síntesis de lípidos

Los lípidos constituyen la forma principal de energía almacenada en la mayoría de organismos y son constituyentes principales de las membranas celulares. La capacidad para la síntesis de los diversos lípidos es esencial para todos los organismos. Esta secuencia de reacciones son endergónicas y reductoras. Utilizan ATP como fuente de energía y un transportador electrónico reducido como reductor (normalmente NADPH). Además, en la biosíntesis de los ácidos grasos participa malonil-CoA (3 C), un intermediario que no interviene en la degradación. La síntesis de ácidos grasos lleva a un solo producto y no se liberan intermediarios. Cuando la cadena alcanza la longitud de 16 carbonos, el producto abandona el ciclo. Síntesis de malonil-CoA La formación del malonil-CoA a partir del acetil-CoA, es irreversible. Enzima: acetil-CoA carboxilasa, tiene tres subunidades polipeptídicas diferentes y contiene biotina como grupo prostético. Un grupo carboxilo obtenido del bicarbonato, en un primer paso, se transfiere a la biotina, en una reacción dependiente de ATP. El grupo biotinilo actúa como transportador temporal de CO 2 transfiriéndolo al acetil-CoA, en el segundo paso, para dar malonil-CoA. Síntesis de ácidos grasos

Facultad de Ciencias Exactas. La secta En el primer ciclo se condensan un acetil-ACP y un malonil-ACP (derivado del anterior), por lo que se juntan 4 carbonos de golpe. En los ciclos siguientes ya solo se añadirá un malonil-ACP, por lo que se irán añadiendo carbonos de dos en dos. Producto: ácido palmítico, un ácido graso saturado de 16 carbonos, que es inmediatamente esterificado con el coenzima A, para formar palmitoil-CoA. A partir de él, una vez transportado al retículo endoplasmático, pueden sintetizarse otros ácidos grasos. Reacción global:

8 Acetil − CoA + 14 ¿

→ Ácido palmítico ( C 16 )+ 8 CoA + 14 NADP ++ 7 ( ADP + Pi )+ 7 H 2 O

Dado que el ácido palmítico tiene 16 carbonos, se requieren 7 ciclos (de 4 carbonos el primero y 2 los siguientes) para formarlo. Por ello se necesitan: 8 acetil-CoA: uno por cada ciclo (para transformarse en 7 malonil-CoA) más uno extra en el primero, que se condensa tal cual. 7 ATP: necesario uno en cada ciclo para transformar el Acetil-CoA en Malonil-CoA. 14 NADPH: dos por ciclo. Generalidades La síntesis de ácidos grasos se produce en el citosol (animales y levaduras) y en el cloroplasto (plantas). Enzima: complejo ácido graso sintasa. En las células fotosintéticas (plantas), la síntesis de ácidos grasos tiene lugar en el estroma de los cloroplastos, ya que el NADPH es producido en los cloroplastos por las reacciones luminosas de la fotosíntesis: En los eucariotas no fotosintéticos existe un coste energético adicional en la síntesis de ácidos grasos debido a que el acetil-CoA se genera en la mitocondria, y se ha de transportar al citosol. Esta etapa adicional consume dos ATP por molécula de acetil-CoA transportado. La síntesis de ácidos grasos tiene lugar en el compartimiento en el que se puede obtener NADPH, en donde [NADPH]/[NADP+] es alta. Normalmente el NADPH es el transportador de electrones para las reacciones anabólicas, mientras que el NAD+ actúa en las reacciones catabólicas. En el citosol la baja relación [NADH]/[NAD+], por lo que el catabolismo de la glucosa dependiente de NAD+ puede transcurrir en el mismo compartimiento y al mismo tiempo que la síntesis de ácidos grasos. En la mitocondria la alta relación [NADH]/[NAD+] favorece la reducción del oxígeno vía cadena respiratoria. Transferencia al citosol El acetil-CoA que se produce en la mitocondria, no puede pasar directamente al citosol. Entonces reacciona con el oxalacetato para dar citrato, en el ciclo de Krebs. Enzima: citrato sintasa. El citrato pasa al citosol mediante un transportador, y se rompe regenerando acetil- CoA y oxalacetato. Enzima: citrato liasa, dependiente de ATP. El Acetil-CoA en el citosol, puede ir a la síntesis de los ácidos grasos. El oxalacetato se reduce a malato, para volver a la mitocondria a través de un transportador. Enzima: malato deshidrogenasa citosólica. Se genera NADPH (necesario para la síntesis de ácidos grasos). En la mitocondria el malato se transforma en oxalacetato. A su vez, el malato forma piruvato en el citosol, el cual se transporta a la mitocondria y se transforma en oxalacetato.

Facultad de Ciencias Exactas. La secta

  1. Desaminación oxidativa Los grupos amino se eliminan del glutamato, para prepararlos para la excreción. El glutamato se transporta (en hepatocitos, las células del hígado) desde el citosol a la mitocondria, en donde se lleva a cabo la desaminación oxidativa. Enzima: L-glutamato deshidrogenasa, puede utilizar tanto NAD+^ como NADP+^ como cofactor. Reguladores: modulador positivo ADP y negativo GTP. La acción combinada de una aminotransferasa y una deshidrogenasa se conoce como transdesaminación. Producto final: cadena carbonada (alfa-cetoglutarato) y amoniaco. La cadena carbonada, puede ser regenerado mediante la desaminación oxidativa para volver a ser producto de la transaminación. Según las necesidades de la célula, también puede ser utilizado en el ciclo de Krebs. El amonio es muy tóxico y por eso, antes de ser liberado de la mitocondria, será reconvertido en urea, un compuesto mucho menos tóxico. Eliminación del amoniaco Glutamina
  2. Fosforilación del L-glutamato, para dar glutamil fosfato. Enzima: glutamina sintetasa. Consume un ATP, libera un ADP.
  3. Se forma L-glutamina. El exceso de amoníaco de los tejidos se adiciona al glutamil fosfato. Se libera fosfato inorgánico.
  4. Hidratación. Se regenera el glutamato. Enzima: glutaminasa (hígado, mitocondria). Se libera amoniaco en la mitocondria, y va al ciclo de la urea. El glutamato y la glutamina actúan como una especie de punto de recogida de grupos amino en el metabolismo del nitrógeno. Alanina La alanina transporta amoníaco al hígado, mediante una ruta denominada ciclo de la glucosa-alanina, o ciclo de Cahill. En el músculo, cuando los aminoácidos se degradan para ser combustible, los grupos amino son recogidos como glutamato a través de una transaminación. El glutamato entonces entrega su grupo alfa-amino al piruvato. Enzima: alanina aminotransferasa. La alanina formada pasa a la sangre y de ahí al hígado. Estando en los hepatocitos, el grupo amino de la alanina se pasa al alfa- cetoglutarato, formando nuevamente piruvato y glutamato. El glutamato, puede desviarse al ciclo de la urea liberando amonio (NH4). Enzima: glutamato deshidrogenasa. El piruvato, puede desviarse como metabolito a la gluconeogénesis, donde el hígado reforma glucosa, la cual regresa por la sangre hasta el músculo, para entrar a la glucólisis y servir de combustible, o bien, almacenarse como glucógeno. Productos y destino según aminoácido Los esqueletos carbonados de los aminoácidos entran en el ciclo del ácido cítrico a través de cinco intermediarios: acetil-CoA, alfa-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato y oxalacetato. Algunos también se degradan a piruvato, que se puede convertir en acetil-CoA o oxalacetato. Los aminoácidos que producen: ・ Piruvato: alanina, cisteína, glicina, serina, treonina y triptófano. ・ Acetil-CoA vía acetoacetil-CoA: leucina, lisina, fenilalanina y triptófano. ・ Acetil-CoA directamente: isoleucina, leucina, treonina y triptófano. ・ Alfa-ketoglutarato: arginina, glutamato, glutamina, histidina y prolina. ・ Succinil-CoA: isoleucina, metionina, treonina y valina. ・ Fumarato: cuatro átomos de carbono de la fenilalanina y la tirosina. ・ Oxalacetato: asparagina y aspartato.

Facultad de Ciencias Exactas. La secta ・ Los aminoácidos de cadena ramificada (isoleucina, leucina y valina), a diferencia del resto de aminoácidos, se degradan únicamente en los tejidos extrahepáticos. Algunos aminoácidos se pueden convertir en cuerpos cetónicos, algunos en glucosa y otros en ambos. ・ Aminoácidos cetogénicos: los que se degradan a acetoacetil-CoA o acetil-CoA. El acetoacetil- CoA se convierte en acetoacetato, y a continuación en acetona e hidroxi butirato. ・ Aminoácidos glucogénicos: los que se degradan a piruvato, alfa-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato o oxalacetato. Se pueden convertir en glucosa y glucógeno. ・ Aminoácidos cetogénicos y glucogénicos: triptófano, fenilalanina, tirosina, treonina e isoleucina. Generalidades En algunos casos, las rutas de reacción de la degradación de los aminoácidos, siguen un paralelismo con el catabolismo de los ácidos grasos. Las reacciones de estas rutas requieren diversos cofactores, entre los que se incluyen el tetrahidrofolato y S-adenosilmetionina en reacciones de transferencia de un carbono, y la tetrahidrobiopterina en la oxidación de la fenilalanina. El organismo sólo desecha el carbono tras extraer la mayor parte de su energía de oxidación. Los aminoácidos obtenidos a partir de las proteínas de la dieta son la fuente de la mayor parte de grupos amino. La mayoría de aminoácidos se metabolizan en el hígado.

ciclo de la urea

El ciclo de la urea empieza en el interior de las mitocondrias del hígado, representa el destino de la mayor parte del amoniaco. La urea pasa al torrente sanguíneo, de ahí a los riñones, y se excreta en la orina. Los enzimas que catalizan estas reacciones se distribuyen entre la matriz mitocondrial y el citosol. Origen del amonio: ・ Un grupo amino entra en forma de carbamil fosfato formado en la matriz mitocondrial. ・ El otro entra como aspartato, formado en la matriz por transaminación del oxalacetato y el glutamato. Enzima: aspartato aminotransferasa. ・ Parte del amoníaco también llega al hígado vía vena porta desde el intestino, en donde se produce por oxidación bacteriana de aminoácidos.

  1. Dióxido de carbono con amoniaco para dar carbamoil fosfato. Enzima: carbamoil fosfato sintetasa, su cofactor es N-acetil glutamato. Se consumen dos ATP. Se incorpora un carbono del bicarbonato.
  2. Carbamoil fosfato con ornitina para dar citrulina. Enzima: ornitina transcarbamilasa. Es la entrada del primer grupo amino. Se libera un Pi. La ornitina desempeña un papel similar al del oxalacetato en el ciclo del ácido cítrico, aceptando material en cada vuelta del ciclo. La citrulina emigra de la mitocondria al citosol.
  3. Citrulina con aspartato (generado en la mitocondria) para dar arginosuccinato (forma el fumarato). Enzima: argininosuccinato sintetasa, requiere luz, y un intermedio citulil-AMP. Se consume un ATP. El segundo grupo amino se introduce a partir del aspartato. Es una condensación.
  4. Argininosuccinato con fumarato para dar arginina. Enzima: arginino succinato. El fumarato puede salir del ciclo, e introducirse a la mitocondria, y ser un intermediario en el ciclo de krebs. Único paso reversible del ciclo de la urea.
  5. Arginina para dar ornitina y urea. Enzima: arginasa. Es una hidratación. La urea se va al riñón y es excretada por la orina. La ornitina, retorna a la segunda reacción.