1 UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA Facultad de Agronomía Departamento de Producción Animal Campus Maracay Información básica para el estudio del… Metabolismo de Proteínas Dr. Álvaro Ojeda

2 Metabolismo de Proteínas Nutricionalmente… AGRONOMÍA U.C.V. Los Aminoácidos … 20 aminoácidos 8-10 Esenciales Nuevos Selenocisteína Pirrolisina EsencialesNo Esenciales ArgininaAlanina HistidinaÁcido aspártico IsoleucinaCitrulina LeucinaCistina Metionina (+ Cistina)Ácido glutámico Fenilalanina (+ Tirosina)Glicina TreoninaHidroxiplrolina TriptófanoProlina ValinaSerina TaurinaTirosina Aves ? Adultos ? Perros y gatos ? Gatos ? Humanos adultos ?

3 Metabolismo de Proteínas Funciones … AGRONOMÍA U.C.V. Funciones de los AA´s … Síntesis de proteínas Estructurales (Colágeno, elastina, fibras musculares contráctiles) Enzimáticamente activas (Tripsina, quimiotripsina, ubiquitina, etc) Transporte (Cerritina, ceruloplasmina, lipoproteínas y albúmina) Inmunoproteínas (IgG, IgA, IgM, IgD, IgE) Hormonas (Insulina, catecolaminas) Síntesis de sustancias funcionales (ej. grupo hemo de la hemoglobina) Funciones químicas especiales (Cesión de grupos metilo en síntesis de colina, o de grupos sulfidrilos para procesos de detoxificación, acoplamiento de glicina y ácidos biliares para la síntesis de ácidos glicocólicos o acoplamiento para la detoxificación del ácido benzóico, ácido salicílico, etc.) Fuente de calorías en el metabolismo energético (ej. gluconeogénesis) Fuente: Mathews y Van Holde (2000)

4 Metabolismo de Proteínas Definición… AGRONOMÍA U.C.V. Estructura de Proteínas … Primaria Debida a la acción del enlace peptídico, que permite unión de AA´s en una cadena polipeptídica. Secundaria Alineación de péptidos en una dimensión (α-hélice ó conformación ß) estabilizada por puentes de hidrógeno entre grupos carboxilo y amino. Terciaria Péptidos englobados y enredados en forma globular. Depende de ubicación relativa de AA´s en la cadena. Cuaternaria Se refiere al alineamiento de diferentes estructuras terciarias dentro de una proteína (ej. Hemoglobina son 4 estructuras terciarias dentro de la proteína). ? Nitrógeno No Proteico - NNP- ? Heno Fracción (% BS) Gramínea Alfalfa Maíz grano Nitrógeno total 3,0 2,8 1,4 NNP 13,9 18,5 1,2 Péptidos y AA libres 1,0 0,6 0,1 Amoniaco 2,9 2,6 Colina 0,6 1,1 0,01 Purinas 2,2 1,3 0,05 Nitratos 2,4 0,3 Otros NNP 6,4 3,5 0,59 NNP

5 Metabolismo de Proteínas Digestión … AGRONOMÍA U.C.V. Especies No Rumiantes … Proteasa microbial Pepsina Proteasa microbial Tripsina Quimiotripsina Carboxipeptidasa A y B Elastasa Protesa microbial Aminopeptidasa Dipeptidasa Nucleotidasa Nucleosidasa Gastrina HCL Colecistocinina ProteínaOligo-péptidosDi-péptidosAA´s libres

6 Metabolismo de Proteínas Absorción AA´s … AGRONOMÍA U.C.V. Absorción de Aminoácidos … Intestino delgado Fuente: Mateos (2005) 1 mm Proteínas Oligopéptidos Proteasas y peptidasas gástricas y pancreáticas PéptidosAminoácidos Peptidasas de membrana Péptidos Aminoácidos Peptidasas citosólicas LUMENINTESTINAL ENTEROCITO SANGREPORTAL Péptidos (10%) Aminoácidos (90%) Transportadores de AA y péptidos (≈ 20) Transporte activo/pasivo y Na + dependiente/independiente Emplea AA´s como fuente de energía (glutamina, aspartato y glutamato) y en síntesis proteica (10%) Basado en: León (2005)

7 Metabolismo de Proteínas Rumiantes … AGRONOMÍA U.C.V. En el rumen … AGV´s : Lineales: Acético, propiónico, butírico, etc. Ramificados: Isoácidos generados SÓLO por fermentación de tres aminoácidos de cadena corta ramificada (valina, leucina e isoleucina), son: isobutírico, ácido isovalérico y ácido 2-metilbutirato. Basado en: Cuellar y Cruz (2001) 10-50 x 10 6 bacterias/ml en 28 especies 1 x 10 6 protozoarios/ml ciliados o flagelados 8% biomasa microbiana son hongos ruminales AGV´s PROTEÍNA DIETARIA UDP ÓPTIMO ……… Elevado crecimiento microbiano Elevada disponibilidad de AGV´s Baja concentración de NH 3 circulante > CHO ……….. Deficiente crecimiento microbiano Ineficiente uso de la energía Baja concentración de NH 3 circulante > Nitrógeno … Deficiente crecimiento microbiano Ineficiente uso de aminoácidos Elevada concentración de NH 3 circulante 60gPC/Mcal ED dieta 10 mg NU /dl leche 30 gNferm/Kg MO deg rumen Proteína / Energía 1,5-2 kg/día (80 % requer.) Toxicidad NH 3 > 100 mg/dl rumen > 2 mg/dl sangre

8 En el rumen … Metabolismo de Proteínas Particularidades … AGRONOMÍA U.C.V. Degradabilidad variable del nitrógeno Urea (100), caseína (90), harina de soya (60), maíz (40) y pescado (30) Síntesis de proteína microbial (90-230 g/kg MOD) Valor biológico de proteína microbial ≈ 78 Proteína microbiana con 20% de ácidos nucleicos FACTORES QUE AFECTAN LA DEGRADABILIDAD DE LA PROTEÍNA … Edad del animal Solubilidad de la proteína Tiempo de retención en tracto digestivo Estado fisiológico en caso de vegetales. Presencia de metabolitos secundarios Tratamiento (ej. daño por calor -Reacción de Maillard-) Proteína y NNP que se degradan muy rápidamente …………………………………………….…… Completamente degradable Proteína que se degrada a una tasa similar a la tasa de pasaje (0,02 – 0,07/h) ……………………... Parcialmente degradable Proteína indisponible que es degradada muy lentamente (Ej. ligada a pared celular) …………………… Completamente indegradable

9 Metabolismo de Proteínas Metabolismo … AGRONOMÍA U.C.V. Catabolismo de AA´s … Proteína intracelular DEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS TRADUCCIÓN Aminoácidos Proteína dietaria DIGESTIÓN NH 4 + ESQUELETOS CARBONADOS Biosíntesis de AA´s, nucleótidos y otras aminas biológicas Carbamil-fosfato Aspartato Fumarato CO 2 Fuente: http://grupos.unican.es/asignaturabioquimica/documentos/Javier/Tema%2025-Figs.pdf α-Cetoglutarato Oxalacetato Piruvato 3P-Glicerato Fosfoenolpiruvato Ribosa-5P Otros AA´s Transaminación Fijación grupo amino Proteína de secreciones (ej. leche) CICLO DE LA UREA Amonotélicos (peces) Uricotélicos (aves y reptiles) Urotélicos (mayoría de vertebrados terrestres) Excreción de nitrógeno + H 2 O

10 Metabolismo de Proteínas Metabolismo … AGRONOMÍA U.C.V. Transporte de amoníaco al tejido hepático … Fuente: Mathews y Van Holde (2000) + NH 4 Glutamina H 2 0 ADP, Pi Glutamina sintetasa ATP LA MAYORÍA DE LOS TEJIDOS Glutamato HÍGADO Urea Glutamato Glutaminasa H20H20 Glutamina + NH 4 Alanina Piruvato GLUCOSA Glu α-CG MÚSCULO Aminoácidos + NH 4 Glutamato dehidrogenasaa Glu α-CG Alanina Piruvato GLUCOSA CICLO GLUCOSA-ALANINA

11 Metabolismo de Proteínas Catabolismo … AGRONOMÍA U.C.V. Degradación de proteínas … LUGARSISTEMA ENZIMÁTICOFUNCIÓN LisosomasCaptesinas lisosomalesAyuno ReticulocitosUbiquitina/Proteínas de corta vida Proteasas depend. ATPProteínas anormales Músculo esqueléticoCalpainas Ca-dependientes Proteínas miofibrilares Membrana celularMetaloproteinasasPéptidos Músculo esquelético Proteinasas similares aCondiciones patológicas Quimiotripsina y Tripsina Fuente: Reeds y Davis (1992)

12 Metabolismo de Proteínas Metabolismo intermediario … AGRONOMÍA U.C.V. http://babcock.cals.wisc.edu/downloads/de/04.es.pdf Degradación de AA´s (desaminación) Intercambio (Transaminación) Ciclo de la urea Síntesis de AA´s (aminación)

13 Lectura Recomendada … Bondi, A. 1988. Nutrición Animal. 1 ra Edic. Editorial Acribia S.A. Zaragoza, España. 546 p. Church, D. et al. 2002. Nutrición y Alimentación de Animales. 2 da Edición. Editorial Limusa, S.A. México. 635 p. De Robertis et al. 2000. Biología Celular Molecular. Editorial El Ateneo. Argentina. 469 p. Matews, C. y K. Van Holde. 2000. Bioquímica. 7 ma. Edición. Mc Graw Hill Interamericana. Madrid. 1283 p. Maynard et al. 1979. Nutrición Animal. 2 da. Edición. Mc Graw Hill Interamericana. Madrid. 640 p. Ruíz, R. et al. 1988. Bioquímica Nutricional (Tomos I y II). Instituto de Ciencia Animal. La Habana. Cuba. Shimada, A. 1983. Fundamentos de Nutrición Animal Comparativa. Asociación Americana de Soya. México. 373 p. Stryer, L. 1976. Bioquímica. Editorial Reverté Venezolana, S.A. (Trad. Manuel Pérez). Caracas. 875 p. Van Soest, P. 1994. Nutritional Ecology of the Ruminant. 2 da Edición. Cornell University Press. New York. 476 p. Metabolismo de Proteínas AGRONOMÍA U.C.V.