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Lic. en Nutrición- Año 2013
Metabolismo de Aminoácidos
PROTEINAS
La palabra proteína deriva del griego Proteous que significa Primera Clase, poniéndose
de manifiesto su importancia biológica. Las proteínas se sintetizan en los ribosomas y
luego de sufrir modificaciones enzimáticas, la mayoría de las mismas son transportadas
al citoplasma.
Las proteínas cumplen un papel fundamental en los sistemas biológicos y son una de
las principales fuentes nutricionales de los animales superiores. Intervienen en procesos
químicos y bioquímicos que mantienen la vida de la célula. Las más abundantes y
primeras en el orden de importancia son las enzimas, que actúan como catalizadores
biológicos en diferentes reacciones de síntesis y degradación, ya sea
de otras
proteínas como así también de lípidos y carbohidratos
Por otro lado, las proteínas cumplen una importante función en el aporte de los
aminoácidos necesarios para la síntesis de compuestos nitrogenados no proteicos y
además pueden servir como fuente de energía aunque ésta no sea su principal función.
Existen en todos los seres vivos proteínas que tienen la función de transporte de
diferentes sustancias: gases, iones, lípidos, glúcidos, etc. Otras funciones importantes
de las proteínas son: protección y sostén, defensa, participación en los movimientos
celulares, en regulación, etc.
Estas biomoléculas son polímeros complejos constituidos por 20 aminoácidos
diferentes, repetidos cientos de veces,
unidos entre sí por enlaces amidas. Estos
aminoácidos a su vez sufren modificaciones en su cadena lateral aumentando aún mas
el número de aminoácidos que forman parte de las proteínas. Pueden tomar distintas
formas estructurales y pueden asociarse a lípidos y carbohidratos. Todas estas
diferencias permiten la existencia de un sinnúmero de proteínas cada una de las cuales
cumplen una función biológica diferente.
Las proteínas utilizadas para la alimentación humana deberán ser fácilmente
digestibles, no tóxicas, nutricionalmente adecuadas, funcionalmente útiles y de buen
sabor (paladables).
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Clasificación de las proteínas
Existen varias formas de clasificar a las proteínas, una de ellas es de acuerdo al tipo de
estructura predominante, en este caso se dividen en dos grandes grupos: Proteínas
globulares y Proteínas fibrosas.
Las proteínas globulares son las más complejas, tienen además de una estructura
secundaria (-hélice u hoja plegada ) estructuras terciarias que contienen varios tipos
de estructuras secundarias en la misma cadena polipeptídica, ejemplos de ella son la
hemoglobina, mioglobina, albúmina, etc. En tanto que las proteínas fibrosas tienen
principalmente estructura secundaria, formando láminas o varillas, ejemplos de ellas
son: -queratina, colágeno, fibroína de la seda.
También se pueden clasificar las proteínas teniendo en cuenta si las mismas se
encuentran unidas (conjugadas)) con otros compuestos, denominándose a este grupo
heteroproteínas para diferenciarlas de las homoproteínas ó proteínas no conjugadas.
A su vez las Heteroproteínas se las pueden clasificar según el compuesto con el que
se conjugan en:
a) Nucleoproteínas: Proteínas ribosomales (proteína + nucleótidos)
b) Glicoproteínas: K-caseína ú ovalbúmina (proteína + carbohidratos)
c) Fosfoproteínas: -caseína, quinasas y fosforilasas (proteína + fosfatos).
d) Metaloproteínas: Son proteínas que necesitan un ión metálico para poder cumplir
su función biológica, por Ejemplo Hemoglobina (Hierro) y mioglobina (Hierro),
Citocromo oxidasa (Cu, Fe).
e) Lipoproteínas: Proteínas unidas a lípidos, por ejemplo las proteínas de la yema
de huevo, las proteínas plasmáticas que transportan lípidos.
Propiedades nutricionales de las proteínas
Para satisfacer las necesidades de nitrógeno y aminoácidos de los animales superiores
es necesario consumir alimentos con un contenido proteico no menor al 3 %, siendo
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importante tener en cuenta la calidad de las proteínas que forman parte del mismo.
Esta calidad está relacionada con su composición en aminoácidos esenciales y su
digestibilidad.
Las proteínas de alta calidad son las que contienen todos los
aminoácidos esenciales y una digestibilidad similar a las proteínas de la clara de huevo
o de la leche. Las proteínas animales son de mejor calidad que las de origen vegetal.
La cantidad de aminoácidos y el valor nutritivo de ciertas proteínas presentes en los
alimentos se encuentran detallados en tablas, en las que figuran la cantidad de
aminoácidos en mg/g de proteína, el % de contenido proteico, el valor biológico, etc.
Las proteínas de cereales suelen ser pobres en lisina y en ocasiones carentes de
triptofano y treonina. Las semillas de oleaginosas y frutos secos son deficientes en
metionina y lisina, las leguminosas carecen de metionina.
Aquellos aminoácidos esenciales para los cuales es mayor el déficit respecto a las
necesidades del organismo se los denomina “aminoácidos limitantes”.
La digestibilidad de las proteínas está relacionada a: a) Conformación de las
proteínas, b) Capacidad de fijar metales, polisacáridos, etc. que disminuyen su digestión
c) Tamaño y área superficial, d) Procesado, la temperatura elevada, el pH alcalino, la
presencia de carbohidratos reductores, disminuyen la digestibilidad, e) Presencia de
factores antinutritivos, tales como: inhibidores de tripsina y quimotripsina, etc.
La clara de huevo cruda contiene una proteína, llamada avidina que impide la
absorción de la biotina en el intestino, por lo que se debe consumir preferentemente
cocida. La biotina es considerada una vitamina, y su importancia radica en que
interviene en importantes reacciones actuando como transportador de CO 2. La avidina
se desnaturaliza por el cocimiento y pierde su actividad facilitando la absorción de la
vitamina. Esta vitamina se encuentra en muchos alimentos y también es sintetizada por
las bacterias intestinales.
Las proteínas, pueden cambiar sus propiedades organolépticas y su digestibilidad
cuando son hidrolizadas o degradadas.
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Proteínas alimentarias y su relación con procesos alérgicos
Si bien depende de las características individuales, ciertos alimentos pueden causar
reacciones alérgicas por presencia de algunas proteínas presentes en los mismos.
La intolerancia al gluten (una proteína que se encuentra en el trigo) es un trastorno
intestinal (enfermedad celíaca) que se da generalmente en niños de poca edad. Por
otro lado en la leche de vaca se encuentran proteínas capaces de causar reacciones de
este tipo. Otros alimentos que poseen proteínas pueden actuar como alergenos, en
orden de importancia están: los frutos secos (almendras, castañas, avellanas, nueces,
maníes), ciertas frutas, las legumbres (incluida la soja), los huevos, los crustáceos
(cangrejo, langosta, cigala y langostino), el pescado, las verduras, algunas semillas
(sésamo, girasol, algodón, amapola y mostaza).
A través de diferentes tratamientos: térmicos ó por degradación enzimática, se
desnaturaliza la proteína y se
logra disminuir o suprimir este efecto. También se
pueden eliminar los alérgenos de los aceites mediante el refinado.
En los productos fermentados, como en el yogur y en los quesos, la estructura de las
proteínas lácteas no cambia demasiado y por ello, conservan su alergenicidad.
Los vinos, ciertos productos fermentados, ciertos tipos de túnidos (sardinas, atún, etc.),
sufren reacciones de oxidación y descarboxilación, que dan lugar a la producción de
aminas biógenas (hipertensoras ó hipotensoras), entre ellas la histamina, la putrescina
o la cadaverina,
que producen reacciones alérgicas en individuos sensibles y en
personas que consumen diuréticos o antidepresivos (inhibidores de las enzimas
detoxificantes).
Las células poseen un sistema enzimático en el cual actúan enzimas denominadas
monoaminooxidasas (MAO) que son capaces de degradar las aminas biógenas que
tienen capacidad de producir reacciones alérgicas en el organismo.
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METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS
INTRODUCCION
Los aminoácidos desempeñan muchas funciones importantes en los seres vivos ya que
participan en la biosíntesis de muchos compuestos nitrogenados tales como:
nucleótidos (púricos y pirimidínicos); hormonas
(tiroxina y adrenalina); coenzimas,
porfirinas, etc. Además los aminoácidos son las unidades estructurales de las proteínas.
Estas moléculas extraordinarias cumplen diferentes funciones dependiendo del tejido y
de la ubicación celular, por ejemplo: estructurales (colágeno o elastina); funcionales
(miosina del músculo, hemoglobina); protectoras (queratina del pelo y uñas); catalíticas
(enzimas), anticuerpos, etc.
El metabolismo de los aminoácidos se halla en estado dinámico, al igual que el de los
hidratos de carbono y lípidos. Los aminoácidos que forman parte de la reserva
metabólica del organismo tienen dos orígenes: exógeno y endógeno. Los de origen
endógeno constituyen las 2/3 partes y corresponden a las proteínas tisulares que están
en constante recambio metabólico.
Los de origen exógeno provienen de las proteínas contenidas en los alimentos y
constituyen el tercio restante.
El recambio de las proteínas puede ocurrir por varias causas: a) porque la proteína ha
cumplido su ciclo vital, b) porque ha sufrido un efecto deletéreo que provoca la
destrucción de la misma ó c) en caso de ciertas enfermedades en las cuales la célula
debe utilizar proteínas para cumplir funciones energéticas.
Toda proteína tiene una vida media determinada tras la cual se destruye por diferentes
tipos de mecanismos en los cuales intervienen enzimas proteolíticas. Así por ejemplo,
las proteínas que forman parte de membranas tienen una vida media de meses
mientras que aquellas que cumplen funciones de regulación ó señalización tienen una
vida media corta, de minutos u horas.
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En ciertas situaciones de estrés las proteínas sufren transformaciones como por
ejemplo oxidaciones que provocan su destrucción. En estados de inanición ó
enfermedades como la diabetes, se degradan proteínas para ser utilizadas por la célula
como fuente de energía.
Cuando los aminoácidos no son utilizados para la biosíntesis o en algunas condiciones
metabólicas particulares; como es el ayuno prolongado o la diabetes mellitus; pueden
experimentar degradación. De esta manera, sus grupos amino se eliminan como urea ó
amonio y los esqueletos carbonados convergen en el ciclo de Krebs.
En los organismos, el 90% de las necesidades energéticas son cubiertas por los
hidratos de carbono y las grasas. El 10% al 15% restante es proporcionado por la
oxidación de los aminoácidos.
Los seres humanos requieren el aporte 10 de aminoácidos preformados sobre los 20
requeridos para sus proteínas, por ser incapaz de sintetizarlos. Estos aminoácidos se
denominan esenciales. Cuando un alimento es deficiente en uno ó más de estos
aminoácidos puede aumentarse su valor nutritivo por el agregado de los mismos.
Los aminoácidos esenciales que se encuentran en baja concentración respecto a la
requerida en una determinada proteína se lo denominan aminoácidos limitantes.
Generalmente las proteínas animales y vegetales suelen tener concentraciones
adecuadas de histidina, isoleucina, leucina, fenilalanina y triptofano mientras que, son
aminoácidos limitantes, lisina, treonina, triptofano ó los aminoácidos sulfurados.
La calidad nutritiva de una proteína deficiente en un aminoácido esencial puede
mejorarse mezclándola con otra proteína rica en ese aminoácido esencial.
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Aminoácidos esenciales
Aminoácidos no esenciales
Leucina
Treonina
Alanina
Glutamina
Isoleucina
Triptofano
Asparragina
Glicina
Lisina
Valina
Ac.aspártico
Prolina
Metionina
Arginina
Cisteína
Serina
Fenilalanina
Histidina
Glutamato
Tirosina
Fig. 1: Clasificación de aminoácidos esenciales y no esenciales
Digestión y absorción de proteínas
A diferencia de los hidratos de carbono y lípidos una parte significativa de la digestión
de proteínas tiene lugar en el estómago.
Al llegar las proteínas al estómago, se libera la hormona gastrina, la cual estimula la
secreción de ácido clorhídrico (desde las células parietales de la mucosa gástrica) y de
pepsinógeno (de las células principales).
Las células parietales también son activadas por acetilcolina e histamina, siendo ésta
última el mas potente estimulador de dichas células.
El pepsinógeno, es un precursor inactivo que, por la acidez del jugo gástrico, pierde 42
aminoácidos del extremo amino terminal y se convierte en la enzima activa denominada
pepsina. Esta reacción de activación también ocurre autocatalíticamente por la misma
pepsina.
NH2
Pepsinógeno
-NH2
H Cl
Pepsina +
+
-NH2
resto 42 aac.
pH 1,5-2,5
Proenzima
Enzima activa
Fig. 2: Esquema de la hidrólisis del zimógeno Pepsinógeno y
la formación de Pepsina.
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La pepsina hidroliza en forma preferencial los enlaces constituidos por el grupo amino
de los aminoácidos aromáticos triptofano, fenilalanina y tirosina.
Digestión pancreática e intestinal
A medida que el contenido ácido del estómago pasa al intestino, el bajo pH provoca la
liberación de la hormona secretina en sangre, la cual estimula al páncreas para la
producción de bicarbonato, que se vuelca al intestino y neutraliza el pH ácido y lo
aumenta desde 1,5-2,5 hasta aproximadamente 7,5. La digestión de proteínas se
completa en el intestino delgado gracias a enzimas proteolíticas elaboradas por las
células exócrinas del páncreas las cuales son volcadas a la luz intestinal en forma de
proenzimas, también denominados zimógenos. La enteroquinasa secretada por las
células de la mucosa intestinal, desencadena el proceso de activación
de los
zimógenos.
La síntesis de los compuestos en forma inactiva protege a las células exócrinas del
ataque proteolítico que las destruiría. El páncreas se protege también contra la
autodigestión porque elabora un inhibidor de tripsina.
El tripsinógeno, principal enzima digestiva del intestino, se convierte en tripsina activa
al liberarse un hexapéptido del extremo amino terminal. Tripsina hidroliza enlaces
peptídicos cuyos grupos carbonilo son de lisina y arginina.
Quimotripsina (otra endopeptidasa) se forma a partir de quimotripsinógeno por acción
de tripsina. Hidroliza los enlaces peptídicos en que intervienen principalmente grupos
carboxilos de fenilalanina, tirosina, triptofano.
Tanto tripsina como quimotripsina hidrolizan los polipéptidos resultantes de la acción de
pepsina en el estómago y originan péptidos más pequeños.
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La degradación de los péptidos cortos en el intestino delgado se completa a
continuación por las carboxipeptidasas, que contienen Zn++ y que se sintetizan en el
páncreas también como zimógenos. Las carboxipeptidasas, son exopeptidasas que
eliminan restos carboxilos terminales de péptidos.
Mediante un esquema se puede visualizar mejor el proceso de digestión intestinal y la
activación de las enzimas proteolíticas pancreáticas.
Tripsinógeno
Enteroquinasa
Tripsina
Quimotripsinógeno
Quimotripsina
Procarboxipeptidasas
AyB
Carboxipeptidasas
AyB
Proelastasa
Elastasa
Fig. 3: Esquema del proceso de activación intestinal de las enzimas
pancreáticas durante la digestión intestinal.
Existen algunas proteínas resistentes a la digestión, como algunas proteínas contenidas
en los granos de cereales los cuales están recubiertos por celulosa, al no poseer el
organismo humano celulasa, el grano no se rompe impidiendo la accesibilidad de las
enzimas sobre las proteínas que se encuentran dentro del mismo.
Absorción de los aminoácidos
Una vez hidrolizadas las proteínas hasta su componente estructural, los aminoácidos o
pequeños péptidos, deben absorberse para que las distintas células del organismo
puedan utilizarlos.
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Dicha absorción se realiza en el intestino delgado mediante mecanismos de transporte
mediado activo que requieren ATP y proteínas transportadoras específicas.
Estas proteínas transportadoras, sin embargo, no son específicas para un aminoácido
en particular sino para grupos de aminoácidos, actualmente se conocen cuatro clases
de transportadores los cuales son específicos para el transporte de los aminoácidos
correspondientes: a) aminoácidos neutros; b) aminoácidos básicos y cisteína, c)
aminoácidos acídicos y d) iminoácidos y glicina. Además hay una fracción de
aminoácidos que se absorben por difusión pasiva.
Los aminoácidos absorbidos son transportados como aminoácidos libres por la sangre
principalmente hacia el hígado, que es el sitio primario del metabolismo de los
aminoácidos y a otros órganos o tejidos para su utilización.
Los aminoácidos no utilizados en la formación de las diversas proteínas orgánicas,
pueden ser convertidos en otros compuestos nitrogenados esenciales ó degradarse
para obtener compuesto carbonados de interés, como glucosa, o para generar energía,
en este último caso se oxidan completamente hasta dióxido de carbono y agua.
En algunos individuos, pequeñas cantidades de proteínas intactas pueden ser
absorbidas a través de algunas barreras epiteliales. Esto puede conducir a la formación
de anticuerpos contra la proteína “extraña” produciendo reacciones anafilácticas de
modo que explicarían las alergias comunes a las proteínas de los alimentos.
En el siguiente esquema se resumen las principales fuentes de aminoácidos y
las diferentes vías metabólicas que pueden seguir.
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Fuentes exógenas
Fuentes endógenas
(aprox.70 g/ día)
(aprox. 140 g/ día)
Proteínas de la dieta
Proteínas tisulares (enzimas,
hormonas proteicas, etc)
Digestión y absorción
Degradación
AMINOACIDOS
Transaminación y/ó Desaminación
Degradación
Biosíntesis
Aminoácidos No esenciales
α - cetoácidos
Amoníaco
Glucosa
Urea
Oxidación
Acetil CoA
Cuerpos
cetónicos
Proteínas
Constituyentes nitrogenados
no proteicos: purinas,
pirimidinas, creatina, niacina,
porfirinas, colina, epinefrina
ácidos biliares tirosina,
melanina, productos de
desintoxicación, etc.
Excreción renal
Ciclo del ácido cítrico
CO2 + H2O + ATP
Fig. 4: Esquemas de las principales fuentes de aminoácidos y sus
destinos metabólicos.
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Degradación de proteínas endógenas
Las proteínas endógenas cuando han cumplido su ciclo vital o sufren alteraciones por
compuestos tóxicos, como radicales libres, metales pesados, etc., se degradan.
El Ciclo vital depende de la vida media de la proteína; por ejemplo existen proteínas de
vida media corta (hormonas, antígenos, etc.) y otras de vida media larga (proteínas
estructurales).
Una vez degradadas, sus aminoácidos pasan a formar parte de la
reserva de aminoácidos del organismo.
La degradación de proteínas endógenas se producen por la acción de proteasas
intracelulares, entre las más importantes se pueden citar:
a) Proteasas lisosomales ó catepsinas: Son hidrolasas que actúan a pH ácido.
Hidrolizan principalmente proteínas extracelulares ingresadas por endocitosis,
proteínas citosólicas de vida media larga.
b) Proteasomas: Son complejos multienzimáticos con actividad proteásica que
degradan proteínas de vida media corta.
c) Calpaínas: Son proteasas citosólicas activadas por calcio.
Catabolismo de los aminoácidos
Las plantas y las bacterias pueden sintetizar la mayoría de sus aminoácidos y regular
las vías anabólicas de tal manera que rara vez se producen excesos que lleven a la
degradación de los mismos con el fin de utilizar sus esqueletos carbonados como
reserva metabólica. Muchas bacterias pueden satisfacer sus necesidades de nitrógeno
y carbono a partir de un único aminoácido. Los animales carecen de esta posibilidad.
El catabolismo o degradación de los aminoácidos permite a la célula la utilización de
sus esqueletos carbonados para la posterior conversión en otros metabolitos (glucosa
por gluconeogénesis, cuerpos cetónicos por cetogénesis ó para la síntesis de ácidos
grasos en caso de exceso). Además los aminoácidos pueden oxidarse a través de una
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serie de reacciones enzimáticas que forman parte del denominado Ciclo de Krebs, en el
cual se produce CO2, H2O y ATP.
En todos los casos esta primera etapa consiste en la pérdida del grupo -NH2 de los
aminoácidos, el cual es transferido a otro compuesto o transformado en un producto
soluble que se excreta fácilmente por orina.
La eliminación del grupo amino de los aminoácidos se lleva a cabo por dos reacciones
metabólicas acopladas: transaminación y desaminación oxidativa.
Reacción de Transaminación.
Esta es la principal reacción de la que participan casi todos los aminoácidos con la
posible excepción de lisina y treonina.
Como lo indica su nombre, en las reacciones de transaminación ocurre la transferencia
de un grupo amino desde un -aminoácido dador a un -cetoácido aceptor. Las
enzimas que catalizan estas reacciones se denominan
aminotransferasas o
transaminasas. Estas enzimas son de naturaleza ubicua, están presentes tanto en el
citosol como en las mitocondrias de las células de todos los seres vivos, animales y
vegetales.
Cuando ocurre una reacción de transaminación se obtiene como producto un nuevo
aminoácido con la cadena carbonada del cetoácido aceptor y un cetoácido
proveniente del aminoácido que ha perdido su grupo amino.
El -cetoglutarato es el aceptor de grupos amino de la mayoría de los aminoácidos, se
convierte en L-glutamato y es empleado para canalizar estos grupos amino hacia otras
rutas metabólicas o hacia su eliminación, ya sea como ión amonio o como urea.
Las transaminasas o aminotransferasas requieren como grupo prostético el fosfato de
piridoxal (Vitamina B6) el cual actúa como transportador
de los grupos amino,
oscilando entre su forma aldehído (fosfato de piridoxal) y su forma aminada (fosfato de
piridoxamina)-Fig. 4-.
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P
O
P
O
3
O
C
H
2
O
=
C
-
3
O
F
o
sfa
o
t
d
e
p
d
i
ro
x
a
l
N
H
F
o
sfa
o
t
d
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p
d
i
ro
x
a
m
n
ia
C
H
2
H
N
C
H
2
2
N
H
H
O
H
C
H
3
O
H
[
a
]
C
H
3
[
b
]
Fig. 5: Estructura química del fosfato de piridoxal y del fosfato de piridoxamina
Las reacciones de transaminación en las que interviene el fosfato de piridoxal son
reacciones de doble desplazamiento también conocidas como reacciones tipo pingpong. En estas reacciones el aminoácido entrante se une al sitio activo de la enzima,
cede su grupo amino al fosfato de piridoxal y se libera de la enzima en forma de cetoácido. A continuación el -cetoácido entrante se une al sitio activo, acepta el grupo
amino del fosfato de piridoxamina y se desprende como un nuevo aminoácido (Fig. 6).
R1
R1
+
H - C - NH3 + O = C - B6 E
COO
-
H
Aminoácido
entrante 1
R2
C=O
+ H3N - CH2 - B6 E
COO Cetoácido 1
saliente
R2
+
C=O
+ H3N - CH2 - B6 E
H - C - NH3 + O = C - B6 E
COO-
COO Cetoácido
entrante 2
H
Aminoácido
saliente 2
Fig. 6: Mecanismo general de la reacción de transaminación
En las reacciones de transaminación se observa que no hay una desaminación neta, es
decir, una liberación del grupo amino como tal, lo que ocurre es una transferencia del
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mismo para formar un nuevo aminoácido. Las reacciones son reversibles con una
constante de equilibrio de aproximadamente igual a 1 (uno), el esquema general del
mecanismo de reacción se ilustra en la figura 6.
Las reacciones de transaminación más conocidas por su importancia clínica, pero que
sin embargo ocurren en todos los organismos para la síntesis ó degradación de
aminoácidos son las siguientes:
COO
HC
- CH
3
NH2
L-alanina
COOH
COO
(CH)22 - COOH
+ HOOC - C
GPT
O
ALT
-cetoglutarato
COOH
GOT
CH2
(CH)22
-OOC - CH
+ HOOC - C
NH2
O
L-aspartato
-cetoglutarato
HC
- CH
3
(CH)22 - COOH
+ HOOC - CH
O
NH2
piruvato
L-glutamato
COOH
COOH
(CH)22
CH2
-OOC - CH
+ HOOC - C
AST
O
NH2
oxalacetato
L-glutamato
Fig. 7: Reacciones de transaminación catalizadas por la glutámico pirúvico
transaminasa (GPT) y la glutámico oxalaceticotransaminasa (GOT)
El nombre específico de la enzima que cataliza la primera reacción es alanina
aminotransferasa (ALT), sin embargo comúnmente se denomina Glutámico Pirúvico
Transaminasa (GPT). La segunda reacción es catalizada por
la enzima aspartato
aminotransferasa (AST) o más comúnmente Glutámico Oxalacético Transaminasa
(GOT).
Desaminación oxidativa
El L-glutamato que contiene los grupos aminos provenientes de las reacciones
anteriormente descriptas ingresa a la mitocondria a través de transportadores y puede
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eliminar el grupo amino proveniente del aminoácido inicial a través de una reacción de
desaminación oxidativa, que se considera como la principal vía de salida del amoníaco.
L-Glutamato + NAD+ (NADP+) + H2O
-Cetoglutarato + NADH (NADPH) + NH4+ + H+
La reacción es reversible y es catalizada por la enzima L-glutamato deshidrogenasa que
en el sentido que está planteada requiere NAD+ como coenzima mientras que en el
sentido inverso, que permite la síntesis de L-glutamato a partir del cetoácido αcetoglutarato, utiliza NADPH.
La enzima L-glutamato deshidrogenasa es una enzima mitocondrial muy activa en
hígado y riñón. En el primero el grupo amino ingresa al ciclo de la urea eliminándose
como urea y en el segundo se elimina como ión amonio interviniendo en el
mantenimiento del pH sanguíneo.
La enzima L-glutamato deshidrogenasa es la mas activa de las deshidrogenasas en la
mayor parte de los organismos. Es una enzima alostérica, modulada negativamente
por ATP y GTP y positivamente por ADP y GDP. Cuando se acumula ATP y GTP en la
mitocondria, como consecuencia de una actividad elevada del ciclo de Krebs, se inhibe
la desaminación del glutamato para no incorporar más -cetoglutarato al ciclo. Por el
contrario cuando aumentan los niveles de ADP y GDP se activa la enzima y de esa
forma se produce NADH que es utilizado para la síntesis de ATP e ingresa el
α-
cetoglutarato al Ciclo de Krebs.
El mecanismo general de desaminación de los aminoácidos, resultante del
acoplamiento de las dos enzimas: transaminasa y glutámico deshidrogenasa se
denomina transdesaminación (Fig. 8):
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- cetoglutarato
Aminoácido 1 +
+ NH3 + NADH
transaminasa
Glutámico deshidrogenasa
(PPL)
+ NAD+
-cetoácido 1 +
L-glutamato
Fig. 8: Esquema del mecanismo de transdesaminación (transaminación y desaminación oxidativa)
Transporte de los grupos aminos de los aminoácidos
El amoníaco producido permanentemente en los tejidos, es transportado hacia el
hígado bajo la forma de un compuesto, no tóxico, la glutamina, que puede atravesar
con facilidad las membranas celulares por ser una molécula neutra (glutamato, en
cambio posee una carga eléctrica).
La reacción es catalizada por una enzima mitocondrial, muy abundante en tejido renal,
denominada glutamina sintetasa la cual requiere energía en forma de ATP.
L-glutamato + H3N+ + ATP glutamina sintetasa
L-Glutamina + ADP + Pi
Fig. 9: Reacción de biosíntesis de glutamina
La glutamina, puede ser considerada como una forma temporaria y atóxica de
almacenamiento y transporte de amoníaco en el hombre. La reacción que cataliza la
enzima glutamina sintetasa es irreversible de modo que para poder eliminar el
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amoníaco se necesita de la acción de otra enzima denominada glutaminasa, muy activa
en las células del riñón y también en hígado. La glutaminasa
es una enzima
mitocondrial que cataliza la siguiente reacción de hidrólisis:
L-glutamato + NH4+
Glutamina + HOH
glutaminasa
Excreción de amoníaco
La forma de excreción del amoníaco está relacionada con el habitad de cada tipo de
organismo. Teniendo en cuenta el producto de excreción del amoníaco se clasifica a los
distintos seres vivos en: ureotélicos, amonotélicos y uricotélicos. Al hombre y animales
terrestres se los denomina ureotélicos porque eliminan la mayor parte del amoníaco
bajo la forma de urea, compuesto no tóxico y muy soluble. A nivel renal parte del
amoníaco se excreta como ión amonio siendo muy importante este mecanismo para el
mantenimiento del equilibrio ácido-base.
Las células de los túbulos renales producen amoníaco (se forma a partir de
aminoácidos intracelulares, especialmente glutamina) el cual es eliminado por orina.
Además del amoníaco formado en los tejidos, una cantidad considerable es producida
por las bacterias intestinales a partir de las proteínas de la dieta .Este amoníaco se
absorbe y pasa a la sangre portal. Normalmente el hígado elimina el amoníaco de la
sangre portal, de tal manera que la sangre periférica está exenta del mismo. Esto es
esencial ya que cantidades muy pequeñas de amoníaco son tóxicas para el SNC,
produciendo temblor, visión borrosa y en los casos más graves, coma y muerte.
Se cree que la toxicidad deriva de la entrada del NH3 a las mitocondrias de las células
nerviosas, conduciendo a la reversibilidad de la reacción catalizada por la glutamato
deshidrogenasa hacia la formación de glutamato a partir de -cetoglutarato. El
resultado neto es que el -cetoglutarato desaparece ó disminuye la disponibilidad del
mismo en el ciclo de Krebs, disminuyendo la velocidad de oxidación de glucosa, que es
el combustible principal del sistema nervioso central. Cuando la función hepática está
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Metabolismo de Aminoácidos
disminuida por diversos motivos, es posible que el NH3 alcance niveles tóxicos en la
circulación general.
Formación de Urea. Ciclo de la ornitina-urea de Krebs-Henseleit
Por un mecanismo cíclico, el amoníaco resultante de la desaminación oxidativa del
glutamato (proceso que ocurre en casi todos los tejidos), se convierte en el hígado en
urea que luego por vía sanguínea llega a los riñones y se excreta por orina (Fig. 10).
Aminoácidos
Citosol
Transaminación a
Transaminación
Con -cetoglutarato
Oxalacetato
Glutamina
Glutamato
NH2 - C - NH2
Glutamato
O
Urea
Ornitina
NH3
Glutamato
Ceto
glutarato deshidrogenasa
NH4+
H2O
Arginina
2 ATP + HCO 3-
Ornitina
Fumarato
2 ADP + Pi
CICLO DE
LA UREA
Fosfato de
Carbamilo
Argininosuccinato
Citrulina
AMP + PPi
Pi
ATP
Citrulina
Matriz
Aspartato
Transaminación
Transaminación
a
con oxalacetato
Cetoglutarato
Mitocondria
Aminoácidos
Fig. 10: Esquema de la secuencia de reacciones del Ciclo de la Urea.
Otra fuente de producción de amoníaco en mitocondrias es el que se obtiene desde
glutamina, por acción de la glutaminasa. Esta molécula de amoníaco proviene de la
degradación de aminoácidos en tejidos extrahepáticos.
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Metabolismo de Aminoácidos
1.- Formación mitocondrial de carbamilfosfato.
El grupo amino proveniente de la desaminación oxidativa del glutamato
en la
mitocondria, y el CO3H- de las oxidaciones biológicas, forman un compuesto inestable,
el carbamil fosfato en una reacción catalizada por la enzima carbamilfosfato sintetasa
I. Esta enzima tiene una isoenzima citoplasmática (carbamilfosfato sintetasa II) que
utiliza como sustrato glutamina en lugar de amonio.
El carbamilfosfato es utilizado en la síntesis de las bases pirimidínicas que intervienen
en la formación de los nucleótidos pirimidínicos. La reacción requiere energía
proveniente de dos moléculas de ATP, una para formar el anhídrido de ácido entre los
ácidos fosfórico y carbónico y la otra para unir el grupo amino, es decir que hay dos
pasos de activación. El consumo de 2 moléculas de ATP hace que el proceso de
síntesis de carbamilfosfato sea irreversible.
2.- Conversión de ornitina en citrulina.
Esta reacción, al igual que la anterior tiene lugar en la mitocondria y es catalizada por la
enzima ornitina transcarbamilasa.
La citrulina formada abandona la mitocondria a través de una proteína transportadora
de la familia de las translocasas. Una vez que la citrulina se transporta al citosol tiene
lugar la siguiente reacción.
3.- Conversión de citrulina en argininosuccinato.
El aspartato formado en la mitocondria a partir de oxalacetato es transportado al citosol
utilizando una proteína transportadora específica de cetoácidos y allí reacciona con
citrulina.
La enzima que cataliza la reacción es la argininosuccinato sintetasa, la cual requiere
ATP y Mg++. En esta reacción se gastan dos uniones ricas en energía, el ATP se
hidroliza a AMP y pirofosfato.
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Metabolismo de Aminoácidos
4.- Reacción de hidrólisis de argininosuccinato para formar arginina.
Esta etapa está catalizada por la argininosuccinasa la cual hidroliza el argininosuccinato
en dos compuesto arginina y fumarato. Este último ingresa al ciclo de Krebs y es
convertido en malato y éste en oxalacetato. El oxalacetato se convierte luego en
aspartato por transaminación y la secuencia puede volver a repetirse.
5.- Hidrólisis de arginina para formar urea y ornitina.
La enzima que cataliza esta reacción de hidrólisis es la arginasa, enzima encontrada
principalmente en el hígado de mamíferos. En esta reacción se forman dos productos a
partir de arginina: Ornitina y Urea. La ornitina formada regresa a la mitocondria por
medio de la translocasa y puede volver a reaccionar con otra molécula de
carbamilfosfato y reiniciar el ciclo.
La urea que se forma por hidrólisis de la arginina es un compuesto soluble, difusible y
no tóxico, es eliminada en su mayor parte por riñón y pequeñas cantidades pasan al
colon donde es hidrolizada por bacterias intestinales, produciéndose nuevamente
amoníaco que vuelve al hígado a través de la vena porta.
Balance del ciclo de la Urea
En la secuencia de reacciones del ciclo se incorporan dos grupos amino, uno derivado
de las desaminaciones de aminoácidos y otro de aspartato, vía transaminación. Por
cada molécula de urea formada se eliminan dos productos de desecho: CO3H- y NH4+ lo
que sugiere que el ciclo participa en la regulación del pH de la sangre.
La capacidad de sintetizar y excretar urea tiene sin embargo un gran costo energético
ya que se requieren cuatro fosfatos de elevada energía. Estos son proporcionados por
los 3 ATP sumado a la hidrólisis de PPi. En este ciclo se pierde el 15% de la energía de
los aminoácidos de los cuales deriva la urea. Siendo la síntesis de urea
energéticamente muy costosa, no resulta conveniente una dieta con elevado contenido
proteico.
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Metabolismo de Aminoácidos
Existen defectos genéticos en diferentes enzimas del ciclo de la Urea que lleva a una
incapacidad para convertir amoníaco en urea, los pacientes que tienen esta patología
no pueden tolerar dietas ricas en proteínas. En estos casos para suplementar los
aminoácidos esenciales se incluyen en la dieta los -cetoácidos análogos que
constituye la parte esencial de estos aminoácidos.
Desaminación oxidativa por aminoácidos oxidasas
Los aminoácidos pueden sufrir desaminaciones a través de otro tipo de reacciones
diferentes a las descriptas las cuales son catalizadas por enzimas denominadas
aminoácido oxidasas. Estas enzimas desempeñan un papel relativamente secundario.
Se las encuentra en hígado y riñón, localizadas en los microcuerpos o peroxisomas
junto a las catalasas.
Las L-aminoácido oxidasas no tienen alta actividad
y requieren FMN como grupo
prostético, las D-aminoácido oxidasa requieren FAD. El FADH2 y el FMNH2 se reoxidan
entregando sus equivalentes de reducción directamente al oxígeno formándose agua
oxigenada que luego es degradada por la enzima catalasa, muy abundante en los
peroxisomas. (Fig. 11)
L-aminoácido + H2O + E-FMN
cetoácido + NH3 + E-FMNH2
D-aminoácido + H2O + E-FAD
cetoácido + NH3 + E-FADH2
E-FMNH2 + O2
E-FMN + H2O2
E-FADH2 + O2
E-FAD + H2O2
H2O2
catalasa
H2O + ½ O2
Fig. 11: Esquema de las reacciones catalizadas por las aminoácido
oxidasas y reacciones acopladas.
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Metabolismo de Aminoácidos
Estas oxidasas pueden conformar un medio para la desaminación oxidativa de
cualquier isómero D- que pudiera entrar en el organismo, por ejemplo, los Daminoácidos que se encuentran en la pared celular de bacterias.
Otras aminas de importancia biológica como epinefrina, norepinefrina y dopamina
pueden
ser
desaminadas
oxidativamente
mediante
las
flavoproteínas
monoaminooxidasas y diaminooxidasas para formar amoníaco y el aldehído
correspondiente.
Desaminación no oxidativa
Los grupos amino de serina y treonina pueden ser eliminados en forma no oxidativa
por un grupo de enzimas denominadas deshidratasas, estas enzimas utilizan fosfato de
piridoxal como coenzima y los productos de reacción son: amoníaco y el cetoácido
correspondiente.
Descarboxilación de aminoácidos
Microorganismos presentes en el intestino y ciertas bacterias presentes en productos de
fermentación, poseen enzimas que catalizan la descarboxilación de aminoácidos. Estas
reacciones dan lugar a la formación de poliaminas con
gran actividad fisiológica
denominadas en general “aminas biógenas”. Este tipo de proceso forma parte de la
putrefacción de proteínas por acción de enzimas bacterianas. Por ejemplo a partir de
lisina se obtiene cadaverina y a partir de ornitina se obtiene putrescina. Estos
compuestos sirven de marcadores para medir la calidad de la carne y de su estado de
conservación.
En tejidos animales también existen enzimas que catalizan este tipo de reacciones y las
aminas biógenas formadas por este mecanismo son sustancias de importancia
funcional. Por ej.: histamina, serotonina, triptamina y dopamina.
Degradación de aminoácidos de cadena ramificada
Los aminoácidos de cadena ramificada: Isoleucina, Leucina y Valina pierden su grupo
amino, se oxidan por aminotransferasas específicas y se descarboxilan por -
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cetodeshidrogenasas (descarboxilación oxidativa), estas últimas requieren pirofosfato
de tiamina (vitamina del complejo vitamínico B).
Catabolismo de los esqueletos carbonados de los aminoácidos
Como se ha visto, la primera etapa en la degradación de los aminoácidos comprende la
eliminación del nitrógeno alfa. Esto generalmente se realiza por reacciones de
transaminación y en menor medida por reacciones de desaminación. El nitrógeno, una
vez removido, entra en la reserva metabólica general y dependiendo de las
necesidades de la célula, puede ser utilizado de nuevo para procesos anabólicos (por
ejemplo, síntesis proteica) o si está en exceso, convertido en urea y excretado como tal.
Clasificación de los aminoácidos de acuerdo al destino de sus esqueletos
carbonados.
Los aminoácidos se pueden dividir en tres
grupos de acuerdo al destino de sus
esqueletos carbonados: Aminoácidos Cetogénicos, Aminoácidos Glucogénicos y
Aminoácidos glucogénicos y cetogénicos.
Los aminoácidos cetogénicos son aquellos que en su degradación producen acetil
CoA y AcetoacetilCoA, son productores de cuerpos cetónicos y no pueden sintetizar
glucosa. A este grupo pertenecen únicamente leucina y lisina.
El resto de los aminoácidos
son todos glucógénicos, es decir sus esqueletos
carbonados pueden ser utilizados para la síntesis de glucosa. Como excepción a este
grupo se encuentran los aminoácidos isoleucina, fenilalanina, tirosina y triptofano que
además de ser glucogénicos son cetogénicos.
Destino de los esqueletos carbonados de los aminoácidos
Los esqueletos carbonados provenientes de los aminoácidos que han perdido su
grupo amino, convergen para formar solamente cinco productos, todos los cuales se
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Metabolismo de Aminoácidos
incorporan al ciclo de Krebs para la oxidación completa a CO 2 y H2O o para formar
intermediarios que pueden utilizarse en otras vías metabólicas.
La figura 12 nos muestra el destino de los esqueletos carbonados de 10 aminoácidos
que se degradan, en último término, hasta acetil-CoA. Cinco de ellos,
se degradan
previamente a piruvato: alanina, cisteína, glicina, serina y treonina. Cinco aminoácidos
se convierten en -cetoglutarato, tres en succinil CoA, dos en oxalacetato y dos en
fumarato.
Arginina
Histidina
Glutamina
Prolina
Alanina
Treonina
Glicina
Serina
Cisteína
Glutamato
Isocitrato
-cetoglutarato
Piruvato
Citrato
AcetilCoA
succinil-Coa
Acetoacetil-CoA
Fenilalanina
Tirosina
leucina
lisina
Triptófano
Isoleucina
Metionina
Valina
Succinato
Oxalacetato
Aspartato
Asparagina
Fumarato
Malato
Fenilalanina
Tirosina
Fig. 12: Destino de la cadena carbonada provenientes de aminoácidos glucogénicos
1.- Aminoácidos que producen piruvato:
Después de perder su grupo amino, la cadena carbonada de los aminoácidos: alanina,
triptofano, cisteína, serina, treonina y glicina, forman piruvato, el cual por acción de la
piruvato deshidrogenasa se oxida a acetil CoA, o a través de la gluconeogénesis puede
ser utilizado para la síntesis de glucosa (Fig. 13).
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Metabolismo de Aminoácidos
Treonina
P
Acetaldehído
Treonina aldolasa
PPL
FH4
N5N10-Met.-FH4
Glicina
CO2 + NH3
Glicina sintasa
N5N10-Met.-FH4
serina hidroximetil transferasa
FH4
Triptofano
Serina
P
Serina deshidratasa
Cisteína
PPL
H2O
NH3
ALT
Alanina
PIRUVATO
Gluconeogénesis
Ciclo
de
Krebs
Fig. 13: Esquema de la degradación de los aminoácidos que se oxidan a piruvato.
Acetil-CoA
La degradación de glicina puede ocurrir por dos vías diferentes, una es aquella en la
cual la glicina se convierte en serina y otra es la degradación total a amoníaco y dióxido
de carbono.
1.- En la conversión de glicina a serina interviene la enzima serina hidroximetil
transferasa ó serina transhidroximetilasa la cual cataliza una reacción reversible, en la
que interviene un derivado del tetrahidrofolato que cuando la reacción ocurre en sentido
inverso, hacia la síntesis de glicina, la serina cede una unidad de carbono al
tetrahidrofolato para formar el derivado 5,10-metileno-THF (Fig. 13)
2.- La degradación total de glicina a amoníaco y dióxido de carbono constituye la
principal ruta de degradación de glicina en la mayoría de los organismos. En la misma
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interviene el tetrahidrofolato y el NAD+ en una reacción reversible catalizada por un
complejo multienzimático denominado glicina sintasa.
La degradación de serina a piruvato ocurre a través de un proceso de desa-minación
no oxidativa el cual utiliza fosfato de piridoxal y es catalizada por la enzima serinatreonina deshidratasa, (Fig.13)
La cisteína puede degradarse hasta piruvato a través de tres rutas principales, en
algunas bacterias se produce una desaminación no oxidativa, en otros organismos sufre
una transaminación a -mercaptopiruvato seguida de una desulfuración para dar
piruvato.
2.- Aminoácidos que producen glutamato: Arginina, Histidina,
Glutamina y
Prolina.
El aminoácido arginina es un intermediario del ciclo de la urea que por acción de la
enzima arginasa da como productos urea y L-ornitina. Esta última puede degradarse
por una reacción de transaminación con el -cetoglutarato seguida de una oxidación da
como producto da glutamato.
Otro aminoácido que al degradarse produce glutamato es la histidina.
La formación de glutamato desde glutamina ocurre, como ya se describió en el
transporte de amoníaco hacia el hígado, por una reacción de hidrólisis catalizada por la
enzima glutaminasa.
La prolina sufre una oxidación y posterior hidrólisis produciendo, al igual que arginina,
el semialdehído glutámico el que por acción de una deshidrogenasa específica,
dependiente de NADP+, da lugar a la formación de glutamato.
3.- Aminoácidos que producen succinil-CoA. Treonina, Isoleucina, Valina y
Metionina.
La succinil-CoA puede sintetizarse a partir de propionil-CoA proveniente de la
degradación de ácidos grasos de número impar y de la degradación de ciertos
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Metabolismo de Aminoácidos
aminoácidos como treonina, isoleucina y metionina. La valina produce directamente
metilmalonilCoA.
Isoleucina transamina con -cetoglutarato y el cetoácido que se produce sufre una
serie de reacciones de oxidación e hidratación dando como producto final propionilCoA y Acetil-CoA. Propionil-CoA como
producto, puede llevar a la formación de
glucosa mientras que acetil-CoA a cuerpos cetónicos, dando lugar a que
este
aminoácido se lo clasifique como glucogénico y cetogénico.
Valina también en la primera etapa de su degradación transamina con -cetoglutarato y
el cetoácido formado sufre una serie de reacciones en las cuales ocurren oxidaciones e
hidrataciones produciéndose en la etapa final metilmalonil-CoA que da lugar luego a la
síntesis de succinil-CoA.
La metionina cede su grupo metilo a una molécula aceptora y forma homocisteína la
cual a través de dos reacciones catalizadas por una sintasa y una liasa, forma cetobutirato. La formación de propionil-CoA a partir del -cetobutirato es la misma que
la descripta en la degradación de treonina.
4.- Aminoácidos que producen acetoacetil-CoA : Leucina, Lisina, Fenilalanina,
Tirosina y Triptofano.
Dentro de los aminoácidos que producen cuerpos cetónicos, por formación de
acetoacetil-CoA, se encuentran los aminoácidos aromáticos: Fenilalanina, Tirosina y
Triptofano y los aminoácidos leucina y lisina.
Los aminoácidos fenilanalina y tirosina son precursores de un gran número de
compuestos en plantas y animales, su denominación de aminoácidos aromáticos deriva
del hecho que estos aminoácidos son precursores de sustancias aromáticas como por
ejemplo, aceite de canela, almendras amargas, nuez moscada, pimienta cayena,
vainilla, clavo de olor y jengibre.
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Metabolismo de Aminoácidos
La fenilalanina se convierte en tirosina a través de una reacción irreversible catalizada
por la fenilalanina hidroxilasa. La tirosina puede luego degradarse hasta la formación de
fumarato y acetoacetato.
Fenilalanina hidroxilasa
O2
H2O
Fenilalanina
Tirosina
Fig : Reacción de degradación de fenilalanina
La fenilalanina hidroxilasa es una oxigenasa de función mixta que utiliza como cofactor
tetrahidrobiopterina el cual se oxida a dihidrobiopterina. Para la recuperación de la
forma reducida del cofactor interviene una reductasa que requiere NADPH. Existe una
enfermedad hereditaria denominada fenilcetonuria, en la cual hay déficit de la enzima
fenilalanina hidroxilasa y de no ser tratado a tiempo, el recién nacido es conducido a un
retraso mental. Esto se debe a que al acumularse demasiada fenilalanina, ésta
transamina dando el cetóacido fenilpiruvato, el cual puede dar lugar a dos compuestos
que se excretan en grandes cantidades en estos enfermos: fenilacetato y fenillactato.
Por prevención es obligatorio el diagnóstico de esta deficiencia enzimática en los recién
nacidos. Si el trastorno se detecta a tiempo puede evitarse el daño cerebral
administrando una dieta con bajo contenido de fenilalanina y abundante contenido en
tirosina. Es común hoy en día encontrar alimentos que alerten sobre el no consumo
para fenilcetonúricos, por ejemplo los que contienen como edulcorante el aspartamo, un
dipéptido de fenilalanina y aspartato que cuando se hidroliza en el tracto digestivo
libera fenilalanina.
La ruta catabólica principal de
tirosina implica una reacción de transaminación
catalizada por la tirosina aminotransferasa para dar como producto glutamato y phidroxifenil- piruvato. Sobre este último actúa una dioxigenasa formándose el ácido
homogentísico el cual se oxida y luego por una reacción de isomerización y posterior
hidrólisis se produce fumarato y acetotacetato.
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Metabolismo de Aminoácidos
La vía de degradación de triptofano es muy compleja. La primera enzima que
interviene la triptofano oxigenasa, una oxigenasa de función mixta que utiliza NADPH
como cofactor. El producto de esta reacción sufre una serie de transformaciones
durante las cuales se libera alanina proveniente de la cadena lateral y el resto de la
molécula, a través de oxidaciones y descarboxilaciones, da lugar a la formación de
glutaril-CoA y finalmente la formación de Acetoacetil-CoA. Por ello el triptofano se
considera como un aminoácido glucogénico y cetogénico.
5.- AMINOÁCIDOS DE CADENA RAMIFICADA
El catabolismo de los aminoácidos de cadena ramificada, leucina, isoleucina y valina,

tiene lugar en riñón, músculo, corazón
y tejido adiposo. El hígado no posee la
aminotransferasa específica que es común a los tres aminoácidos de cadena
ramificada. Los -cetoácidos resultantes de la reacción de transaminación, se
descarboxilan por acción de una -cetoácido descarboxilasa sintetizándose, en última
instancia, luego de varias reacciones y dependiendo del aminoácido que se trate, AcetilCoA, Acetoacetato ó Succinil-CoA.
Los productos de finales de degradación de estos aminoácidos son:
-
Leucina; Acetoacetato y Acetil-CoA
-
Isoleucina: succinil-CoA y Acetil-CoA.
-
Valina: Succinil-CoA.
A partir de acetoacetato se puede sintetizar acetoacetil-CoA en una reacción
catalizada por la -cetoacil-CoA transferasa y acetil-CoA.
Los aminoácidos de cadena ramificada se oxidan como combustible principalmente en
músculo, tejido adiposo, riñón y cerebro. En estado de ayuno prolongado o inanición
son liberados por el músculo y sirven de fuente de energía al cerebro.
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Metabolismo de Aminoácidos
Funciones precursoras de los Aminoácidos. Conversión a productos
especializados
La síntesis proteica es la función sintética principal de los aminoácidos, pero además
sirven como precursores de otros compuestos nitrogenados. Los compuestos derivados
de aminoácidos, que son fisiológicamente muy importantes, constituyen los llamados
péptidos
bioactivos,
que
incluyen
al
hem,
purinas,
pirimidinas,
hormonas,
neurotransmisores. Estos compuestos tienen gran importancia médica o farmacológica.
A continuación se dan algunos ejemplos:
Glicina: La molécula entera de glicina es utilizada para la síntesis de purinas.
El C y el N se emplean en la síntesis del hem.
Es precursora del glutatión, (el tripéptido glutamil-cisteinil-glicina). El glutatión y la
glutatión reductasa intervienen en la degradación de insulina, en la reducción de los
enlaces disulfuro adecuados en la molécula de insulina.
El glutatión se halla prácticamente en todas las células, a menudo en niveles elevados y
se puede considerar que actúa como un buffer redox. Posiblemente ayuda a mantener
los grupos sulfhidrilos de las proteínas en su forma reducida y el Fe del grupo hemo en
la forma de ión ferroso.
Metionina: Bajo la forma de S-adenosilmetionina es la principal fuente de grupos
metilo en el organismo. Se obtiene por condensación con ATP. El grupo S-metilo
activado puede transferirse a varios compuestos aceptores (colina, creatina, adrenalina,
melatonina, nucleótidos, aminoácidos metilados y diversos alcaloides de origen vegetal)
Histidina: Es precursora de histamina a través de una reacción de descarboxilación,
catalizada por una descarboxilasa específica (L-aminoácido aromático descarboxilasa)
la cual tiene como grupo prostético el fosfato de piridoxal. Esta enzima cataliza también
la descarboxilación de fenilalanina, tirosina, triptofano y DOPA. Está presente en riñón
y otros tejidos.
La histamina es una amina biógena de gran actividad fisiológica. Disminuye la presión
sanguínea, pudiendo provocar un colapso vascular, en grandes dosis. Estimula la
secreción de ClH y pepsina en el estómago. Las reacciones alérgicas de diferente
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Metabolismo de Aminoácidos
origen parecen estar relacionadas con la liberación brusca de histamina, provocada por
el ingreso de alguna sustancia sensibilizante a los tejidos.
Algunos antihistamínicos empleados para tratar fenómenos alérgicos son fármacos de
estructura química análoga a la de histamina y actúan como antagonistas. Una vez
producida, la histamina es rápidamente degradada por la histaminasa, que la
transforma en un compuesto inactivo.
Acido glutámico: Por descarboxilación se forma el ácido -aminobutírico (GABA). La
enzima que cataliza esta reacción se encuentra preferentemente en la sustancia gris del
sistema nervioso central.
El GABA es un intermediario químico regulador de la actividad neuronal. Actúa como
inhibidor de la transmisión del impulso nervioso. Su deficiencia provoca cuadros de
epilepsia. Farmacológicamente, el GABA se utiliza para tratamientos de epilepsia y de
hipertensión.
Fenilalanina y tirosina: Pueden seguir otra vía metabólica que conduce a la síntesis de
ustancias de gran actividad fisiológica llegando a la formación de catecolaminas,
adrenalina, noradrenalina y dopamina.
Tirosina y triptofano: Por descarboxilación de estos dos aminoácidos se obtienen dos
sustancias biológicamente activas: tiramina y triptamina respectivamente, ambas con
acción vasoconstrictora.
Además la tirosina es precursora del pigmento que da color a la piel y el pelo, la
melanina. También es precursora de hormonas tiroideas: triyodotironina y tiroxina.
Por otro lado el triptofano es precursor de muchos compuestos de fundamen-tal
portancia para el hombre:
a)
Serotonina: poderoso vasoconstrictor y estimulante de la contracción
del músculo liso.
b)
Melatonina, hormona que se produce en la glándula pineal y en nervios
periféricos, en el hombre la cual actúa regulando los ciclos de fertilidad
e infertilidad en animales
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Metabolismo de Aminoácidos
c)
Acido nicotínico, que es una vitamina del complejo B que forma parte
de las coenzimas NAD y NADP. La falta de esta vitamina en la dieta
produce la “pelagra”.
Aminas biógenas en alimentos
Las aminas más importantes que se pueden encontrar en los alimentos son histamina,
putrescina, cadaverina, tiramina, triptamina, espermina y espermidina.
En general cuando se habla de intoxicación por histamina se piensa en productos
pesqueros y no se le da tanta importancia a lo que ocurre con el resto de los alimentos.
Sin embargo, estas aminas se pueden encontrar en quesos, productos cárnicos,
vegetales, bebidas alcohólicas y comidas orientales, entre otros. En conservas de
escómbridos (atún, caballa, pez bonito) el límite de histamina aconsejable es de 50 ppm
ya que cantidades superiores alteran la calidad organoléptica de las mismas, dando un
sabor picante.
La principal fuente de producción de estas aminas en los alimentos fermentados y en
conservas es la contaminación microbiana y los microorganismos utilizados durante los
procesos, los cuales tienen una gran actividad de la enzima descarboxilasa, es por ello
que es necesario tomar precauciones cuando se seleccionan cepas microbianas con
este propósito.
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