Transcript de purinas

METABOLISMO DE COMPUESTOS NITROGENADOS. Profesor: Dra. Aurora Lara Nuñez
3 sesiones
Objetivo particular: Este capítulo tiene como propósito familiarizar a los estudiantes con las
estrategias generales para obtener y asimilar el nitrógeno y los mecanismos generales para
desechar nitrógeno de compuestos nitrogenados. Se buscará enfatizar la estrecha interrelación
que guardan las vías de asimilación y degradación de nitrógeno orgánico con el metabolismo de
carbono. El estudio de todas las vías metabólicas se enfocará a aspectos generales, como su
función dentro del metabolismo general, el tipo de reacciones químicas de relevancia, el balance
de masa y energía, la regulación y la localización intracelular. Se evitará el análisis detallado de
todas las reacciones parciales de la ruta metabólica.
Asimilación y fijación del Nitrógeno.
Formas de eliminación del Nitrógeno.
Relación entre el metabolismo del Nitrógeno y el del Carbono.
Bibliografía:
• Buchanan, Gruissem, Jones. Biochemistry and Molecular Biology of Plants. American
Society of Plant Physiologists.
• Capítulos
8 - Amino ácidos
16 - Nitrógeno
Artículos:
• Stitt M, Müller C, et al. Steps towards an integrated view of nitrogen metabolism.
2002. J. Exp. Bot. 53(370):959-970 (5 personas)
• Comparot S, Lingiah G, Martin T. Function and specificity of 14-3-3- proteins in the
regulation of carbohydrate and nitrogen metabolism. 2003. J. Exp. Bot. 54(382): 595604 (2 personas)
• Freshi L, Rodrigues MA, et al. 2010. Correlation Between citric acid and nitrate
metabolism during CAM cycle in the atmospheric bromeliad Tillandsia pohliana. J.
Plant Physiol. 167:1577-1583 (3 personas)
• Oldroyd GED, Downie JA. Coordinating Nodule Morphogenesis with Rhizobial
Infection in Legumes. 2008. Annu. Rev. Plant Biol. 59:219-46 (5 personas)
• Provan F, Aksland L-M, Meyer C, Lillo C. Deletion of the nitrate reductase N-terminal
domain still allows binding of 14-3-3 proteins but affects their inhibitory properties.
2000. Plant Physiol. 123:757-764. (2 personas)
• Schachtman DP, Shin R. Nutrient sensing and Signaling: NPKS. 2007. Annu. Rev. Plant.
Biol. 58:47-69. (2 personas)
Fijación de Nitrógeno
Ciclo de transformación de nitrógeno mineral a orgánico
N es el 4to elemento más abundante en los organismos vivos; 0.1 % de la corteza
terrestre, 80 % de la atmósfera (N2).
El fuego y los rayos; combustión interna de motores y fertilizantes químicos
El mayor suministro de nitrógeno inorgánico a orgánico (N2 a NH3) es a través
de la fijación del carbono, sólo por procariontes.
El NH3 producido puede ser asimilado en aminoácidos y otros compuestos
nitrogenados ó se puede convertir en nitratos y nitritos por bacterias
nitrificantes.
El NO3- puede entrar al organismo a través de su reducción a NH4+ o puede
ser un aceptor de electrones
Ciclo del nitrógeno
ón de nitrógeno en plantas
Reducción enzimática de N2
Filogenias de eubacterias y algunas arqueas metanogénicas
Nitrogenasa
Única reacción bioquímica que consume compuestos ricos en energía y requiere al
mismo tiempo reductores biológicos fuertes → nitrogenasa sensible a O2 →
anaerobiosis
ogía de la fijación del nitrógeno
Fijación de nitrógeno
Costos: 12-17 g de carbohidratos por
g de N fijado: Formación de nódulo,
fijación, transporte de amonio.
Eventos que conducen a la formación de la simbiosis Rhizobium-leguminosa
1) Bact. gram negativas (Rizhobia).
Asociaciones con leguminosas.
2) Bact. gram positivas.
(actinomicetos: Frankia) y
dicotiledóneas. Árboles o
arbustos leñosos.
3) Cianobacterias y dicotiledóneas.
Ej. Anabaena en arroz.
Formación de nódulos fijadores de nitrógeno
Invasión de pelos radiculares
Nódulo
indeterminado
Nódulo
determinado
(esférico)
Meristemo nodular
Liberación de bacterias de un hilo de infección en una célula blanco
Genes que se expresan sólo durante la formación del nódulo
Genes Nod
Elicitores que segrega la
planta para inducir genes
nod
Factores Nod
Mecanismo de producción de ATP en un ambiente bajo de oxígeno
Rutas de asimilación primaria de
nitrógeno en nódulos I
Síntesis de aminoácidos
Rutas de asimilación primaria de
nitrógeno en nódulos II
Transporte de nitrato y su asimilación
Transportadores de Amonio
AMT
SAT
Km 5 mM
Km 10-70 µM
Cinética de entrada de nitrato a la planta
Alta afinidad
Familia NTR2
HATS o mecanismo I
Km 10-100 µM
Baja afinidad
Familia NTR1
LATS o mecanismo II
No saturación
Nitrato reductasa
Regulación de la expresión del gen de NR
Modelo de regulación de la actividad de NR
Los aminoacidos no pueden excretarse directamente, en
consecuencia se utilizan como combustible metabólico
En vertebrados terrestres:
Los grupos alfa-amino (de los aminoacidos) se convierten
en urea mientras que sus esqueletos carbonados se
transforman en acetil-CoA, acetoacetil-CoA, piruvato o
algun intermediario del ciclo de Krebs
Esqueleto de carbono de aa que queda -ceto ácido son
degradados
Aminotransferasas o transaminasas
Transferencia del grupo amino. Dependientes de NAD+ o de NADP+
Ejemplo: aspartato aminotransferasa, alanina aminotransferasa.
Reacción catalizada por la glutamato deshidrogenasa:
desaminación oxidativa (Matriz mitocondrial)
L-glutamato + NAD(P)+ +H2O ↔ -Cetoglutarato + NH4+ + NAD(P)H + H+
Enzima de seis subunidades identicas, grupo prostético llamado pirodoxal fosfato
Activadores de la enzima: GDP y ADP
Inhibidores alostéricos: GTP y ATP
Procedente de la pirimidina (vitamina B6)
Aminotransferasas
 Aspartato aminotransferasa
L-aspartato + -Cetoglutarato ↔ Oxalacetato + L-glutamato
 Alanina aminotransferasa
L-alanina + -cetoglutarato ↔ Piruvato + L-glutamato
Ciclo de la UREA
Ecuación balanceada del ciclo de la urea
HCO3- + 2ATP + NH4 → carbamilfosfato + 2 ADP + Pi
Carbamilfosfato + ornitina → citrulina + Pi
Citrulina + ATP + Aspartato → PPi + AMP + argininosuccinato
Argininosuccinato + H2O → Arginina + fumarato
Arginina + H2O → Urea + Ornitina
HCO3- +NH4++3ATP+Aspartato+2H2O →
→ Urea+2ADP+AMP+2Pi+PPi+fumarato
La estrategia de la degradación de aminoácidos es transformar
los esqueletos carbonados en intermediarios metabólicos que
pueden convertirse en glucosa o en intermediarios del ciclo
de Krebs
Destino de la degradación de amino ácidos
Amino ácidos cetogénicos
1.- acetil-CoA
2.- Acetoacetil-CoA
(leucina y lisina)
Amino ácidos glucogénicos
3.- piruvato
4.- alfa cetoglutarato
5.- succinil-CoA
6.- fumarato
7.- oxalacetato
(14 amino ácidos restantes)
Animoactidos ceto y glucogénicos
Pueden dar cualquiera de los siete intermediarios del ciclo de
Krebs
(isoleucina, fenilalanina, triptófano y tirosina)
Condición
Médica
Defecto
Albinismo
síntesis de melanina a
partir de tirosina
Alcaptonuria
Degradación de tirosina
homogenistato 1,2dioxigenasa
Pigmentación obscura de
la orina; desarrollo
tardío de artritis
Argininemia
Síntesis de urea
Arginasa
Retraso mental
Acidemia
arginosuccinica
Síntesis de urea
Arginosuccinato liasa
Vómito y convulsiones
Deficiencia de la
CPSI
Síntesis de urea
Carbamilfosfato
sintetasa I
Letargo *, convulsiones,
muerte temprana
Enfermedad de
orina de jarabe
de maple
Isoleucina, leucina y
valina
Acidemia
metilmalonica
Conversión de propionilCoA a succinil-CoA
Fenilcetonuria
Conversión de
fenilalanina a tirosina
enzima defectuosa
Tirosina 3monooxigenasa
(tirosinasa)
Complejo
deshidrogenasa de
alfa-ceto ácidos de
cadena ramificada
Metilmalonil-CoA
mutasa
Fenilalanina
hidroxilasa
síntomas y fenotipo
Falta de pigmentación;
pelo blanco, piel rosa
Vómito, convulsiones,
retraso mental, muerte
temprana
Vómito, convulsiones,
retraso mental, muerte
temprana
Vómito neonatal,
retraso mental
Biosíntesis de
nucleótidos
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Piridiminas y purinas
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Procesos metabólicos en los que
participan los nucleótidos
Precursores activados de ADN y ARN
• Intermediarios activados: UDP-glucosa, CDPdiacilglicerol, S-adenosilmetionina
• El ATP es un acarreador de energía, el GTP participa
en la síntesis de proteínas.
• Los nucleótidos de la adenina son componentes de
NAD+, FAD+ y coenzima A.
• Son reguladores metabólicos: AMPc, adenilación
de la glutamina sintetasa.
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Diferencias entre nucleósido y nucleótido
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Purinas
Piridiminas
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Origen de cada uno de los átomos de una
purina
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Formación de ribonucleótidos y
desoxirribonucleótidos
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¿Qué molécula dona la ribosa fosfato en la
síntesis de purinas?
Ribosa fosfato pirofosfocinasa
ATP
Ribosa 5 fosfato
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AMP
5 fosforribosil 1 pirofosfato
10 pasos formación del anillo de purinas
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1. Gln (grupo amida): N9
2. Gli: C4, C5 y N7
3. N10 formiltetrahidrofolato: C8
4.Gln (grupo amida): N3
5. Formación del primer anillo
6. CO2: C6
7. Asp: N1
8. Eliminación de fumarato
9. N10 formiltetrahidrofolato: C2
10. Formación del segundo anillo
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Síntesis del AMP y GMP
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Vía de salvamento (reutilización) de purinas
PURINA
PRPP
PPi
PURINA
Purina ribonucleótido
Adenina fosforribosil transferasa
Adenina + PRPP  Adenilato + PPi
Hipoxantina guanina fosforribosil transferasa
Hipoxantina + PRPP  Inosinato + PPi
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Guanina + PRPP  Guanilato + PPi
Diferencias entre la síntesis de novo y la vía de
salvamento
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Origen de cada uno de los átomos de una
piridimina
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Carbamoilfosfato sintetasa II
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Glutamina + 2 ATP + HCO3- 
Carbamoilfosfato + 2 ADP + Pi + Glu
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Diferencias con la carbamoilfosfato sintetasa I.
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El donador de N es Gln y no NH4+.
Reacción citosólica.
El N-acetilglutamato no es un activador
alostérico.
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Paso regulatorio
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Precursores de la síntesis de ADN
NADPH + H+
Ribonucleósido
difosfato
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NADP+ +H2O
Deoxiribonucleósido
difosfato
Timidilato sintasa
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Regeneración de N5, N10 - metilen H4folato:
Aplicaciones clínicas
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