degradacion de aminoácidos

Cuando se ingieren en exceso, los aminoácidos (aa) pueden servir como fuente de energía. Para

que esto ocurra, deben perder sus grupos amino. Los esqueletos carbonados pueden seguir 2

caminos:

1. Convertirse en glucosa (gluconeogénesis).

2. Oxidarse a CO2 vía Ciclo de Krebs.

La degradación oxidativa de aa no es un proceso relevante en bacterias ni vegetales, pero es de

suma importancia en animales superiores.

La velocidad de utilización y la proporción de los diferentes aa utilizados depende de:

1. Disponibilidad de otros combustibles.

2. Disponibilidad de aa exógenos.

3. Necesidad del organismo de ciertos aa para la síntesis proteica.

4. Dependencia de aa esenciales.

5. Necesidad de aa específicos como precursores de otras biomoléculas importantes.

En las proteínas ingeridas.

La digestión de las proteínas comienza en el estómago.

La pepsina hidroliza las proteínas para dar lugar a péptidos y algunos aa libres.

En el intestino delgado la quimiotripsina, la tripsina, las carboxipeptidasas A y B y la

elastasa (entre otras enzimas) se encargan de obtener aminoácidos libres.

Los aa libres entran al torrente sanguíneo y llegan al hígado, donde se metabolizan.

Una vez absorbidos, los aminoácidos tienen diferentes alternativas metabólicas:

1. Utilización (sin modificación) en síntesis de nuevas proteínas específicas.

2. Transformación en compuestos no proteicos de importancia fisiológica.

3. Degradación con fines energéticos.

Los aminoácidos NO SE ALMACENAN en el organismo.

Sus niveles dependen del equilibrio entre biosíntesis y degradación de proteínas

corporales, es decir el balance entre anabolismo y catabolismo (balance nitrogenado).

El N se excreta por orina y heces.

Alanina

Arginina

Ác. Aspártico

Asparagina

Cisteína

Fenilalanina

Isoleucina

Leucina

Lisina

Triptófano

Tirosina

Valina

α- oxoácido(α- oxoglutarato)

α- oxoácido(análogo del aa)

L- Glutamato

Transferencia del grupo α- amino al carbono α de un α- oxoácido para obtener otro α- oxoácido

y L- glutamato.

Transaminasas

Todas las reacciones catalizadas por transaminasas son libremente reversibles.

Todas las transaminasas utilizan fosfato de piridoxal ó fosfato de piridoxamina (derivados

de la vit. B6) como grupo prostético*.

Estas enzimas se encuentran tanto en citoplasma como en mitocondria.

El glutamato obtenido en estas reacciones puede desaminarse directamente o donar su

grupo amino para obtener aspartato, que a su vez participa en el ciclo de la urea.

* Algunas coenzimas están unidas muy estrechamente a la molécula de la enzima, reciben entonces el

nombre de «grupos prostéticos», y simplemente «coenzima» cuando la unión es débil.

Estructura de la glutamato- transaminasa humana.

El glutamato formado por acción de las transaminasas puede ser desaminado rápidamente

por acción de la Glutamato- deshidrogenasa (GDH) dependiente de piridina, presente

tanto en citoplasma como en mitocondrias de hepatocitos.

L-Glutamato + NAD+ (NADP+) + H2O α- oxoglutarato + NH4+ + NADH (NADPH)

Los grupos amino se separan en forma de iones Amonio.

La GDH puede emplear tanto NAD+ como NADP+ como aceptores de electrones.

El NADH formado se oxida nuevamente por medio de la cadena de transporte electrónico.

GDH es estimulada por ADP, GDP y algunos aa; e inhibida por ATP, GTP y NADH.

GDH

La Acetil- CoA (Ac- CoA) es el punto de entrada principal al ciclo de Krebs.

11 aa se incorporan a través de esta ruta.

5 son degradados por la vía del piruvato.

5 vía acetoacetil- CoA (Phe, Tyr, Leu, Lys y Trp).

2 (Thr y Leu) dan Ac- CoA directamente.

Leu y Trp rinden Acetoacetil- CoA y Ac- CoA como productos

finales.

Los 4 aa que conducen a la formación de piruvato son también gluconeogénicos (¿por qué 4?)

Alanina + α- oxoglutarato piruvato + glutamato

La glicina se degrada principalmente a CO2, NH4+

y N5, N10- metilentetrahidrofolato por acción de la glicin- sintasa:

Gly + FH4 + NAD+ mFH4 + CO2 + NH3 + NADH +H+

Phe y Tyr son aa cetogénicos (producen ác. Acetoacético)

y glucogénicos a la vez.

Cofactores que participan en estas rutas:

Tetrahidrobiopterina (relacionada con el ácido fólico),

ácido ascórbico, Cu.

La mayor parte de estas rutas son muy complejas, y

muchos de los defectos genéticos relacionados con el

metabolismo de aa coinciden aquí.

Nombre Enzima/Proceso defectuoso

Albinismo Tirosina 3-monoxigenasa

Alcaptonuria Ác. Homogentísico 1,2 dioxigenasa

Fenilcetonuria Fenilalanina- 4- monoxigenasa

Histidinemia Histidina- amoniaco- liasa

Hipervalinemia Valina- transaminasa

A partir de Ile se obtienen Glu, Ac- CoAy Succinil- CoA

Ruta del Fumarato:

4 de los 9 átomos de Phe y Tyr se convierten en fumarato y entran así al ciclo de Krebs.

Ruta del Oxalacetato:

Asp y Asn pueden entrar al ciclo de Krebs de esta manera.

Asn + H2O Asp + NH3

Asp + α- oxoglutarato Oxalacetato + Glutamato

Asparaginasa

Asp- Transaminasa

El exceso de nitrógeno se excreta en una de las siguientes formas:

Amonio Urea Ácido Úrico

Amoniotélicos(animales acuáticos)

Ureotélicos(animales terrestres)

Uricotélicos(pájaros y reptiles)

El NH3 originado por desaminación es convertido a urea en el hígado.

El proceso consume 4 enlaces fosfato (de alta E) por cada molécula de urea producida.

Las reacciones del ciclo están bicompartimentalizadas, algunas ocurren en la matriz

mitocondrial y otras en el citosol.

Las reacciones involucradas son:

1- Inicio de la biosíntesis: Carbamil- fosfato- sintetasa.

2.- Formación de Citrulina.

3.- Formación de Argininosuccinato.

4.- Formación de Arginina y fumarato.

5.- Formación de Ornitina y urea.

La ecuación general del ciclo es:

2 NH3 + CO2 + 3 ATP + 3 H2O Urea + 2 ADP + AMP + 4 Pi

En organismos amoniotélicos el amonio tóxico es neutralizado incorporándolo a glutamina;

el exceso de ésta se transporta a los túbulos renales, donde la glutaminasa la hidroliza para

liberar el amonio y excretarlo por la orina.

Otras formas de excreción de nitrógeno:

1. Las arañas excretan nitrógeno en forma de guanina.

2. Algunos peces lo hacen en forma de óxido de trimetilamina.