26 Amino Acid Os

7/22/2019 26 Amino Acid Os

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26. Aminocidos

Isaac TnezFiana

Departamento de Bioqumica y Biologa Molecular, Facultad de Medicina, Universidad de

Crdoba, Avda. Menndez Pidal s/n, 14004 Crdoba

RESUMEN

Veinte son los aminocidos constitutivos y piezas bsicas de lasprotenas. stas son constituyentes esenciales de todos los organismos,ejerciendo las funciones ms nobles y elevadas dentro de la clula. Elpresente captulo tiene como objetivo principal exponernos conceptosbsicos sobre estas unidades de las protenas y sus diferentesreacciones qumicas, as como mostrarnos su implicacin en la patologa

mdica.

Palabras Clave: Aminoacidurias, reacciones coloreadas

1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS

Los aminocidos son las unidades constituyentes de las protenas,biomolculas estas ltimas de inters en las organizaciones estructurales yfuncionales de clulas y tejidos. Tngase en cuenta que todas las enzimas,fundamentales para las reacciones bioqumica, y todos los anticuerpos,

esenciales en los procesos de inmunidad, son protenas y se encuentran portanto constituidos por aminocidos.

La hidrlisis de protenas por los diferentes mtodos (cida, bsica oenzimtica) proporciona 20 aminocidos (alanina, prolina, lisina, cidoasprtico, cido glutmico, asparagina, glutamina, histidina, glicina, serina,valina, tirosina, triptofano, fenilalanina, treonina, isoleucina, leucina, cistena,metionina y arginina) como constituyentes universales de las protenas. stosse distribuyen en esenciales (fenilalanina, leucina, lisina, metionina, isoleucina,treonina, triptfano y valina; aminocidos esenciales en nios, arginina ehistidina) que deben ser suministrados por la dieta, y los no esenciales.

Existen otros aminocidos no proteicos que aparecen en ciclos pero noforman parte de la estructura proteica, como es el caso de la ornitina, citrulina,3-metilhistidina, GABA, L-azaserina, homoserina, homocistena, etc. Seconocen alrededor de 150.

Los aminocidos desde el punto de vista qumico son cidos orgnicos (R-COOH), portadores de un grupo amino (-NH2) y un radical variable R. Segn lanaturaleza del grupo R los aminocidos pueden ser clasificados en cuatrograndes grupos: apolares, polares sin carga, aninicos y catinicos.


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El objetivo del presente tema estar dirigido a clarificar los conceptos

relacionados con estas molculas, as como a entender su importancia clnica ya realizar tcnicas destinadas a su identificacin.

1.2. Metabolismo de aminocidos y afecciones relacionadas

Una enfermedad gentica es una afeccin mrbida provocada por unavariacin del material gentico humano. La enfermedad se produce cuando selleva a cabo la mutacin en un solo gen en forma espontnea o hereditaria. Sista se expresa, el gen mutante da lugar a la sntesis de una protena anormalo altera el nivel de produccin de una protena.

1.2.1. Aplicaciones Clnicas

Por definicin los errores congnitos del metabolismo incluyen defectos quese encuentran en enzimas y que interrumpen vas fisiolgicas. Con estainterrupcin, se siguen tres cursos:

Exceso de precursores txicos Exceso de metabolitos txicos Deficiencia de metabolitos esenciales

Los errores congnitos del metabolismo de aminocidos provocanaminoaciduria o incremento de aminocidos en la orina. Las aminoaciduras sonrenales o de desbordamiento:

* Aminoacidurias renales. Identificadas por tasas plasmticas normales deaminocidos y elevacin de su presencia en orina. Este fenmeno se debe auna reduccin en la capacidad de reabsorcin de los tmulos renales

* Aminoacidurias por desbordamiento. Elevacin de aminocidos en plasma yen orina

Cistinuria. Los individuos excretan mayores cantidades de cistina, lisina,arginina y ornitina. El defecto parece localizarse en la protena de transporteque se encuentra en la membrana de ciertos tipos de clulas epiteliales.

La nica manifestacin de la enfermedad es la formacin de clculos renalesque se produce durante la niez y alcanza su mximo nivel en la terceradcada de la vida. Se trata de una aminoaciduria renal.

Cistinosis. Es la afectacin del almacenamiento de lisosomas quegeneralmente se debe a un defecto en el proceso de transporte para el paso decistina a travs de las membranas del lisosoma. Se producen manifestacionessistmicas graves debido a los precipitados, que afectan a diversos rganos(rin, hgado y bazo) as como a los tejidos de la mdula sea, ganglios


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linfticos y crnea ocular. Se trata de una aminoacidura renal. Esta suele seruna de las causas del sndrome de Fanconi.

Sndrome de Hartnup. Se encuentra incrementada la excrecin urinaria dealanina, treonina, glutamina, serina, asparagina, valina, leucina, isoleucina,

fenilalanina, tirosina, triptofano, histidina y citrulina. Fenmeno que origina unaaminoaciduria renal.Estos pacientes manifiestan erupciones escamosas de color rojizo que

aparecen durante la primera dcada de la vida. Tambin presentanmanifestaciones neurolgicas como dolor de cabeza, falta de concentracin,debilidad de los miembros y ataxia. Se caracteriza por una aminoaciduria renal.

Fenilcetonuria. Grupo de afecciones caracterizadas por defectos en laconversin de fenilalanina a tirosina, debidos a la deficiencia de la enzimafenilalanina hidroxilasa. Lo anterior causa la acumulacin de elevadasconcentraciones de fenilalanina y sus metabolitos, los cidos fenilctico,

fenilpirvico y fenilactico. Se trata de un trastorno hereditario de carcterautonmico recesivo. Se diagnostica durante la lactancia y produce (en caso deno recibir tratamiento a tiempo) retraso mental grave. Los sntomas tempranosque pueden ser observados:

Dificultad para ingestin de alimento Vmito Retraso en el desarrollo Hipopigmentacin

Al tercer-cuarto da de vida extrauterina los niveles sricos de fenilalaninacomienzan a incrementar. El aumento en fenilactico provoca que el sudor y laorina tengan un olor a ratn o a rancio. Si la enfermedad no se trata a tiempose manifiestan los trastornos neurolgicos a los tres meses y alcanza sumxima expresin a los tres aos de edad. La restriccin diettica defenilalanina evita el retraso mental. En general, los anlisis neonatales se llevana cabo mediante la prueba de Guthrie, que es un anlisis microbiolgicosemicuantitativo. Esta prueba se basa en que la presencia de fenilalanina evitala inhibicin de beta-2-tienilalanina en la bacteria Bacillus subtilis, fenmenoque permite el crecimiento de sta. La sangre del recin nacido se obtiene deltaln y se coloca sobre papel de filtro. El disco se pone en medio de cultivo que

contiene beta-2-tienilalanina inoculada con esporas de B. subtilis. Tras unanoche de incubacin se comparan las zonas de crecimiento con discos control.Si la prueba de Guthrie indica un aumento de fenilalanina, se realiza unaprueba de confirmacin. La aminoaciduria provocada por este proceso es dedesbordamiento.

Tirosinosis y Tirosinemia. Tirosinosis. Caracterizada por elevados nivelesde tirosina en la sangre y en la orina. Los principales sntomas clnicos seencuentran relacionados con dao heptico y renal. La lesin heptica conducea un fallo agudo o a un estado crnico que origina una cirrosis, por su parte, ladisfuncin renal ocasiona el sndrome de Fanconi.


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Tirosinemia. Caracterizada por la precipitacin de cristales de tirosina queconducen a la inflamacin y posterior lesin a nivel ocular y cutneo. En ciertoscasos ha sido documento un retraso mental.

En ambas situaciones se origina una aminoaciduria por desbordamiento.

Alcaptonuria. Caracterizada por excrecin urinaria de cido homogentsico.La nica manifestacin de la alcaptonuria en nios pequeos es el fenmenode que la orina se oscurece al contacto con el aire, incorporacin de un lcali yexposicin a la luz solar. Esta situacin persiste durante toda la vida y engeneral no produce consecuencias aparentes. Induce una aminoacidura dedesbordamiento.

Enfermedad de la orina color maple (olor a jarabe de arce, miel demaple).

Se trata de una cetoacidura de -cetocidos e hidroxicidos procedentes deaminocidos con cadenas ramificadas (leucina, Isoleucina, valina).

En caso de no ser detectada o no poner el tratamiento temprano producedao cerebral grave y generalmente la muerte durante el curso del primer aode vida. Los sntomas que pueden observarse son entre otros: hipoglucemia,acidosis, letargo, falta de apetito, vmito y convulsiones. Conduce a unaaminoacidura por desbordamiento.

Homocistinuria. Caracterizada por el aumento de homocistina en elorganismo. Los sntomas se manifiestan tras el nacimiento, uno de los msfrecuentes es la dislocacin de la lente ocular. Tambin, se presentananormalidades mentales y en su conjunto los diferentes daos asociados aeste tipo de trastorno conducen a la muerte. La aminoacidura observada eneste trastorno es del tipo de desbordamiento.

Albinismo. Se debe a la ausencia de la enzima tirosinasa que permite elpaso de tirosina a melanina. Induce una aminoacidura de desbordamiento.

3. LISTADO DEL MATERIAL MATERIAL NECESARIO

Agua destiladaArginina

AsprticoBao MaraCalculadoraCistenaLisinaNinhidrinaPipetas 1 5 mLProlinaTubos de ensayo


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4. PROTOCOLOS A REALIZAR

4.1. Reacciones de los aminocidos

4.1.1. Prueba de la ninhidr ina

Reaccin para la deteccin de aminocidos, actualmente acoplada asistemas de valoracin automtica. La ninhidrina (hidrato de tricetohidrindeno)es un oxidante energtico que por una desaminacin oxidativa de losaminocidos conduce a la formacin del aldehdo correspondiente, conliberacin de amoniaco y gas carbnico y formacin de la ninhidrina reducida ohidrindrantina. La molcula de hidridantina, en presencia de otra de ninhidrina,condensa a travs del amoniaco produciendo una estructura denominadaindanona o prpura de Ruhemann, manifestando un color rojizo, excepto parala prolina, hidroxiprolina y en menor medida para la histidina. Presenta sumximo de absorbancia a los 570 nm, exceptuando los tres aminocidos

reseados anteriormente.

Aadir 2ml de:* Lisina 0,5%* Asprtico 0,5%* Prolina 0,5%

Incorporar 2 ml de ninhidrina 0,2% en etanol 95% Calentar al bao mara Observar los resultados

4.1.2. Prueba del cido nitroso

Tomar 1 ml de:* Problema* Patrn al 1%* Blanco de agua destilada

Incorporar 0,5 ml de cido clorhdrico concentrado. Aadir 1 ml de nitrito sdico al 5% Observar los cambios

Nota: Si se desprenden burbujas indica presencia de grupos amino libres ypor lo tanto la reaccin es positiva.

4.1.3. Prueba de Millon

Ensayo especfico para los aminocidos fenlicos (tirosina). Esta reaccin dauna tonalidad rosa o un precipitado rosa.

Poner 3 mL de tirosina 0,02%


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Aadir 4 gotas de reactivo de Millon (10 g de mercurio en 10 mL decido ntrico fumante. Se le incorpora 40 ml de agua y se deja reposar.Finalmente se decanta.)

Nota: El proceso debe realizarse en campana con extractor

Calentar en el bao mara Observar el cambio de coloracin

4.1.4. Prueba de Folin

Incorporar 1 mL de la solucin problema, patrn al 1% y blanco de aguadestilada

Aadir 0,5 mL de 1,2-naftoquinon-4-sulfonato sdico al 0,2% Aadir 1 mL de hidrxido sdico al 10%.

Calentar al bao mara a 70-80 C durante 5 minutos

Si aparece un color anaranjado o rojo es indicativo de la presencia deaminocidos.

4.1.5. Prueba de Sullivan

Aadir 0,5 mL de la solucin problema, patrn al 1% y blanco de aguadestilada

Aadir 0,5 mL de cianuro sdico al 5%

Nota: Cuidado es extremadamente venenoso

Aadir 0,5 mL de 1,2-naftoquinon-4-sulfonato sdico al 0.5% recinpreparado

Incorporar 2,5 mL de sulfito sdico al 10% en hidrxido sdico al 2% Aadir 0,5 mL de tiosulfato sdico al 2%

Si aparece una coloracin roja, la reaccin es positiva e indicativa de lapresencia de cistena o cistina.

4.1.6. Prueba del azufre

Tomar 3 mL de cistena 0,1% Incorporar 1 mL de NaOH al 40% Poner 2 3 gotas de una solucin de acetato de plomo Calentar al bao mara durante 3 minutos, hasta ebullicin.

Si aparece una coloracin negra en el precipitado, la reaccin ser positiva,indicando la presencia de azufre. En la presente situacin, azufre procede de lacistena.


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4.1.7. Prueba de Sakaguchi

Esta prueba es positiva para compuestos que contengan el grupo guanidiniocomo la arginina. El reactivo que se utiliza contiene -naftol e hipocloritosdico, en medio alcalino. La aparicin de una coloracin roja es indicativo de

una reaccin positiva.

Poner 5 mL de arginina al 0,02% Aadir 1 mL de NaOH 2M Aadir 1 mL de-naftol al 0,02% en etanol Enfriar en hielo Aadir 1 mL de disolucin alcalina de hipoclorito sdico Esperar 30 segundos Aadir 1 mL de disolucin de urea Observar los cambios

4.1.8. Prueba de Jaff

Poner 1 mL de solucin de creatinina al 0,01% y un blanco Aadir 1 ml de cido pcrico (preparado inmediatamente antes de ser

utilizado mezclando 5:1 de solucin acuosa saturada de cido pcrico ehidrxido sdico al 10%)

Si acontece la aparicin de una coloracin roja, se tratar de una pruebapositiva para la creatinina. Puede ser leda a 520 nm, detectndose hasta 5g/mL.

4.1.9. Prueba de Hopkin-Cole

Implica la reaccin del grupo indol del triptofano con el cido glioxlico, enpresencia de cido sulfrico concentrado.

Tomar 3 mL de triptofano 0,02% Aadir 1 mL de reactivo de Hopkin-Cole (10 g de magnesio ms agua

hasta que ste quede cubierto. Mantener lentamente en agitacincontinua, aadir 250 mL de disolucin saturada y fra de cido oxlico.Filtrar y acidificar con cido actico diluido y enrasar con agua hasta 1 L)

Aadir el contenido del tubo a otro que contenga 1 mL de cido sulfricoconcentrado

Si la reaccin es positiva se colorear la zona de contacto.

4.2. Caso clnico

Un beb varn de 5 meses es revisado en el Servicio de Pediatraaprecindose:


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Retraso en el desarrollo Rubio Piel blanca Fotosensibilidad

En el reconocimiento el pediatra decide realizar una bioqumica sangunea,destacando los siguientes resultados:

pH: 7,13pCO2: 24 mm HgCreatinina 4,2 mg/dlBicarbonato: 12 mmol/l

y de orina apreciando:

GlucosuriaProteinuria

Preguntas:

1. Cules de los siguientes rganos est probablemente afectado?

Msculo Corazn Hgado Riones

Riones

2. Qu aminoacidura se relaciona con ms frecuencia a este cuadroclnico? y con qu proceso se suele correlacionar?

Cistinosis, Sndrome de Fanconi

6. BIBLIOGRAFA RECOMENDADA

Anderson SC (1995): Metabolismo de aminocidos y afecciones relacionadas.En Anderson SC, Cockayne (Iniciales nombre?) (eds): Qumica Clnica, 1

Ed. Editorial Interamericana McGraw-Hill (Mxico D.F., Mxico), pp. 213221.Berezov TT, Korovkin BF (1992): Chemistry of Proteins. En Berezov TT,

Korovkin BF (eds): Biochemistry, 1 Ed. Editorial Mir Publishers Moscow(Mosc, Rusia), pp. 19 64.

Cabanes J (1988): Propiedades qumicas y separacin de los aminocidos. EnLozano JA, Tudela J (eds): Prcticas de Bioqumica. Experimentacin ySimulacin, 1 Ed. Editorial Sntesis (Madrid, Espaa), pp. 8792.

Snchez A (1998): Alteraciones de la digestin de protenas y de la absorcin ymetabolismo de los aminocidos. En Gonzlez de Buitrago JM, Arilla E,


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Rodrguez-Segade M, Snchez A (eds): Bioqumica Clnica, 1 Ed. EditorialMcGraw-Hill Interamericana (Madrid, Espaa), pp. 181190.

Stroev EZ, Makarova VG (1989): Proteins. En Stroev EZ, Makarova VG (eds):Laboraotry Manual in Biochemistry, 1 Ed. Editorial Mir Publishers Moscow(Mosc, Rusia), pp. 30 64.

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