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Metabolismo de aminoacidos
El destino metabolico de las proteinas dietarias depende del ingreso energetico, si este
aumenta, se conservan, y si disminuye, se degradan. La calidad de las proteinas esta determinada
por su valor biologico, su facilidad de absorcion y digestion. El valor biologico depende de la
proporcion en la que se encuentran los AA esenciales. Proteinas de huevo y leche tienen mayor
valor biologico que las de origen vegetal. Lo recomendable es que el 10-15% del ingreso calorico
sea proteico. El producto del catabolismo proteico es el nitrogeno, cada 6,25g de proteinas se forma
1g de nitrogeno.
Balance nitrogenado
Sirve para evaluar el estado nutricional, mide la relacion entre la S' y D' de la masa proteica
corporal: Balance nitrogenado = nitrogeno ingresado – nitrogeno egresado
- Nitrogeno ingresado = proteinas de la dieta / 6,25
- Nitrogeno egresado = N urinario: - ureico: urea en orina de 24 g x 0.467
- no ureico: 2g
N fecal y cutaneo: 2g
Un balance de N negativo puede ocurrir por insuficiente ingesta proteica. Algo similar
ocurre en casos de injuria severa con destruccion de tejidos, traumatismo o patologias que producen
catabolismo proteico aumentado. Un balance de N positivo ocurre cuando hay aumento de proteinas
corporales como el crecimiento de niños o embarazo. Cuando hay baja injesta proteica, los AA se
usan para la S' proteica, y si es alta, son catabolizados.
Los AA se clasifican en esenciales (no pueden ser S' por el hombre, tienen que ser ingeridos
en la dieta) y no esenciales que son S' a partir de intermediarios anfibolicos o a partir de AA
esenciales.
El exeso de AA respecto a las necesidades para la S' de proteinas no puede ser almacenado
ni excretado como tales, sino que son D' a productos que pueden ser O' para obtener energia o
acumulados como grasas.
El catabolismo de AA se regula por induccion de enzimas catabolizantes. Todas las vias
tienen una etapa clave que es la separacion del grupo amino del esqueleto carbonado. La D' de AA
produce NH3 (amoniaco) que es toxico, y por mecanismos de detoxificacion se elimina o convierte
en metabolitos utiles.
Reacciones del catabolismo de AA.
1. PERDIDA DEL GRUPO AMINO
TRANSAMINACION:
El grupo amino de los AA se pierde por accion de las transaminasas que lo transfieren al
grupo carbonilo de un alfa-cetoacido. El alfa-cetoacido aceptor se transforma en AA y el AA dador
en alfa-cetoacido. Hay solo 3 alfa-cetoacidos que pueden ser aceptores: alfa-cetoglutarato, que da
glutamato; el piruvato que da alanina, y el oxalacetato que da aspartato. El mas importante es el
alfa-cetoglutarato y la mayoria de los grupos amino terminan en glutamato.
Estas reacciones son facilmente reversibles, ocurren en citoplasma y funcionan tanto en
catabolismo como en S'. Las transaminasas proveen al organismo los AA no esenciales que estan en
deficit. Usan al fosfato de piridoxal (forma activa de vit B6) como grupo prostetico. Durante la
reaccion entra el AA, cede el grupo amino al fosfato de piridoxal formando piridoxamina, y sale
como alfa-cetoacido. Luego entra un alfa-cetoacido que recibe el grupo amino de la piridoxamina y
sale como AA.
DESAMINACION OXIDATIVA (DO)
El producto mas frecuente de transaminacion es el glutamato, que puede perder su grupo
amino por DO catalizada por la glutamato deshidrogenasa, abundante en higado, en matriz
mitocondrial. Usa NADP+ o NAD+ como cofactor. El glutamato pierde el grupo amino y se oxida
el carbono alfa a carbonilo, formando alfa-cetoglutarato y NH4. Esta enzima se regula por los
niveles de ATP y GTP (inhiben) y ADP y GDP (estimulan), osea, se activan cuando los AA son
necesarios para producir energia. La reaccion es reversible y el sentido depende de la concentracion
de reactivos y productos, formando parte tanto de la D' como de la S' de AA. La accion combinada
de transaminasas y de la glutamato deshidrogenasa se llama TRANSDESAMINACION.
OTRAS REACCIONES DE DESAMINACION
En higado y riñon, las L-aminoacido oxidasas de baja actividad usan FMN como cofactor:
L-aminoacido + H2O + Enzima-FMN ----> alfa-cetoacido + NH3 + Enzima-FMNH2
La reoxidacion del grupo prostetico con O2 forma H2O2 que se desdobla en H2O y O2 por la
catalasa. La serina y treonina pueden ser desaminados en forma no oxidativa por deshidratasas
generando piruvato y alfa-cetobutirato. La cisteina puede perder su grupo amino por una
desulfhidrasa generando piruvato.
2. REACCIONES DE FIJACION DEL GRUPO AMINO
Existen varias vias para esto:
Sintesis de glutamato
La glutamato DH es reversible y forma parte tanto de la D' como S' de AA. Es posible S'
glutamato a partir de alfa-cetoglutarato incorporando amonio y oxidando NADPH.
Sintesis de glutamina
A nivel mitocondrial, la glutamina sintetasa forma glutamina a partir de glutamato. Es una
forma temporaria de transpor de amoniaco que atraviesa membranas con facilidad. Sus funciones
son:
• S' de nucleotidos de purinas y pirimidinas
• S' de hexosaminas
• S' de NAD
• Ruptura con liberacion de glutamato y amoniaco en riñon por la glutaminasa.
Sintesis de alanina
En musculo, a partir de piruvato y glutamato por la alanina-amino-transferasa (ALAT).
Llega al higado donde es precursor en la gluconeogenesis.
Sintesis de urea
Es el producto final no toxico de eliminacion del nitrogeno, proviene del ciclo de la urea.
Este se inicia en las mitocondrias de los hepatocitos donde se forma NH3 a partir del glutamato por
DO.
Ciclo de la urea:
El NH3 se combina con HCO3- + H2O + 2 ATP y forma carbamoil-fosfato + 2 ADP + 2H+
+ Pi a travez de la enzima carbamoil-fosfato sintetasa I (CPS I) en la matriz mitocondrial. El
carbamoil-P cede el grupo carbamilo (NH2-C) a la ornitina para formar citrulina y ésta se trasloca al
citosol. Aca se le agrega un segundo grupo amino que viene del asparatato y forma arginino
succinato por la arginino succinato sintetasa. Este compuesto se rompe por la arginino fumarato
liasa y forman arginina y fumarato. Este ultimo puede entrar al CAT. La arginina se rompe dando
urea y ornitina por la arginasa. La ornitina vuelve a la mitocondria a reiniciar el ciclo, la urea pasa
a sangre y se excreta por riñon. La MMI tiene un transportador que intercambia citrulina/ornitina.
El amoniaco y bicarbonato se consumen en la S' de urea, y se utilizan 4 uniones de alta energia.
Regulacion del ciclo de la urea
El flujo de nitrogeno a traves del ciclo varia con la dieta. En una dieta rica en proteinas, esta
elevada la produccion de urea por el exeso de AA, en ayuno severo tambien, por degradacion de
proteinas del musculo para producir energia. En estos casos aumenta la expresion de las enzimas del
ciclo en un tiempo prolongado. A corto plazo se regula la actividad del ciclo por mecanismos
alostericos. La carbamoil-fosfato sintetasa se activa por N-acetilglutamato formado por glutamato y
acetil-CoA reaccion catalizada por la N-acetilglutamato sintetasa. Esta enzima se activa por
arginina, que se acumula cuando la S' de urea es baja.
Relacion entre el ciclo de la urea y el CAT
En el ciclo de la urea, el aspartato + citrulina forman arginino succinato en citoplasma. En la
mitocondria, el glutamato le da un grupo amino a oxaloacetato y forma aspartato y alfa-
cetoglutarato, reaccion catalizada por la ASAT (transaminasa). El aspartato sale al citosol y entra al
ciclo de la urea donde su esqueleto carbonado se desprende del ciclo como fumarato. Este ultimo
puede volver a mitocondria y entrar al CAT para terminar como oxaloacetato y reiniciar el ciclo.
Destino de los esqueletos carbonados de los AA
Pueden ir a la via gluconeogenica o al CAT. Muchas reacciones de transaminacion dan como
producto un intermediario del CAT. Como las reacciones de degradacion de AA son reversibles, los
intermediarios del CAT pueden ser utilizados para la S' de AA no esenciales.
De acuerdo al destino final del esqueleto carbonado, los AA se clasifican en cetogenicos y
glucogenicos. Los cetogenicos se D' a acetil-CoA o acetoacetil-CoA que dan origen a CC. Los
glucogenicos se D' a piruvato, alfa-cetoglutarato, succinil-CoA, glutamato u oxalacetatos, que
pueden usarse para S' glucosa. La mayoria de los AA son glucogenico, algunos sirven para ambas
vias.
Metabolismo de los AA en diferentes tejidos
1. Intestino
Tiene alto recambio celular por descamacion de su epitelio, por lo que S' ADN, ARN y
proteinas a alta velocidad. Capta AA que sirven para la S' de bases nitrogenadas, como glutamina y
aspartato. Durante el ayuno, la glutamina que se usa para la S' de purinas y pirimidinas proviene del
musculo. El glutamato formado a partir de la glutamina, se transamina a alfa-cetoglutarato, y el
aspartato cede el N a la S' de bases y forma fumarato, ambos intermediarios del CAT, que terminan
como malato, y este produce CO2, NADPH y piruvato por la enzima malica. Asi el intestino
obtiene hasta el 50% de su energia, el otro 50% viene de CC y glucosa.
2. Higado
Recibe los AA absorbidos por via portal, tambien recibe alanina liberada en el musculo
utilizada para GNG. En higado hay alta S' de proteinas propias y de exportacion (plasmaticas,
enzimas de coagulacion). El exeso de AA es desaminado y los esqueletos carbonados se usan para
S' de glucidos o CC. La actividad de transaminasas y enzimas de D' de AA disminuye cuando el
aporte proteico de la dieta es bajo, para priorizar la S' proteica. Ante un exeso de AA cetogenicos, se
transforman en acetil-CoA y en presencia de insulina forman AG. En ayuno o diabetes no
controlada, el acetil-CoA se deriva hacia la S' de CC. La funcion clave del higado en el
metabolismo de los AA es la eliminacion del amoniaco a traves del ciclo de la urea, que no solo
proviene de la D' de AA, sino tambien de la descomposicion bacteriana intestinal de compuestos
nitrogenados. La urea no es toxica y es muy soluble, los niveles plasmaticos no suprean los
40mg/100ml, si estos valores son mayores indican alteracion a nivel renal. Cuando la funcion
hepatica esta deteriorada, la detoxificacion de NH3 es insuficiente y aumenta su concentracion.
El 75% de los AA que llega al higado son metabolizados en este organo, el destino estos AA
es:
1. S' de proteinas hepaticas
2. S' de proteinas plasmaticas
3. Detoxificacion de amoniaco como urea
4. S' de AG
5. S' de glucosa
6. S' de cuerpos cetonicos
3. Musculo
Capta AA ramificados (leucina, isoleucina y valina) que no son captados por el higado, y los
usa como energia y otra parte se libera a la circulacion como: alanina, glutamina y glicina. Las
reacciones de transaminacion son muy activas, formando mayoritariamente glutamato que se
transamina con piruvato regenerando el alfa-cetoglutarato y formando alanina que se libera. El
esqueleto carbonado de los AA ramificados se degrada a intermediarios del CAT, en general, a
oxaloacetato. Este se transforma en PEP y luego en piruvato que puede formar alanina o entrar al
CAT. En una dieta normal, la mayor parte del piruvato formado se oxida, en una dieta pobre en
glucidos o en ayuno esto no ocurre ya que la piruvato DH esta inactiva por el aporte de acetil-CoA
de la B-oxidacion. En estas condiciones, el piruvato se transamina a alanina que luego llega al
higado donde se transamina para formar piruvato, sustrato de la gluconeogenesis. La glucosa
formada puede derivarse a otros tejidos o al propio musculo.
Tambien se puede S' glutamina a paritr de leucina y valina, que luego es captada por
intestino o riñon, donde se utiliza para regular el estado acido-base.
4. Riñon
Capta glutamina, prolina y glicina de la circulacion. Filtra urea hacia la orina. La glicina se
transforma en serina a nivel renal. La glutamina es metabolizada como parte del mecanismo de
regulacion del estado acido-base. La glutamina se transforma en glutamato y amoniaco. El
glutamato forma alfa-cetoglutarato liberando otra molecula de amoniaco, luego por el CAT se
convierte en malato y sale de la mitocondria y se transforma en oxalacetato, que se convierte en
PEP y luego en piruvato, generando finalmente ATP.
La glutamina genera dos moleculas de amoniaco que capta protones y forma el ion amonio,
asi se excreta usando cloruro como contraion, eliminando asi el exeso de acido. Un descenso agudo
de pH que no puede ser compensado por mecanismos rapidos de regulacion desencadenara la
degradacion de glutamina por el riñon. El metabolismo de la glutamina esta fuertemente integrado
entre el musculo, riñon e intestino. Durante la acidosis, la glutamina metabolizada en riñon proviene
en mayor medida del musculo que aumenta la produccion, y el intestino que consume mucha
glutamina producida en el musculo en condiciones normales, deja de hacerlo.
5. Sistema nervioso
El cerebro esta asilado por la BHE, que posee mecanismos de transporte especifico. Los AA
entran por 3 sistemas diferentes según sean acidos, basicos o neutros. Los ultimos dos tienen
afinidad por AA ramificados. El cerebro puede S' AA no esenciales a partir de cetoacidos, que a su
vez derivan de glucosa. En el cerebro, los AA cumplen funciones particulares, como precursores de
algunos NT.
Existe una compatimentalizacion del metabolismo del amoniaco, las neuronas lo generan y
las celulas de la glia lo remueven y forman glutamina que vuelve a las neuronas para S' NT como
glutamato, GABA y aspartato. El exedente pasa a la sangre o LCR. La glutaminasa (rompe
glutamina en glutamato y amoniaco) se inhibe alostericamente por glutamato y NH3, si se acumula
NH3 se frena la S' de NT.
6. Sangre
La concentracion plasmatica de AA esta sujeta a control hormonal. Hormonas anabolicas
como la insulina estimulan la incorporacion de AA del plasma a proteinas tisulares, principalmente
en musculo e inhiben su degradacion. Las hormonas catabolicas como cortisol, estimulan la
degradacion de proteinas musculares, aumentando la O' de AA en el musculo y su liberacion a la
sangre.
TP 18 radiocompetencia proteica.doc
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