RESUMEN Metabolismo de aminoacidos

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METABOLISMO DE AMINOACIDOS 
Los aminoácidos pueden ser utilizados como constituyentes de proteínas o como energía, dependiendo del ingreso energético y 
de la calidad de las proteínas dietarias, siendo esta última determinada por su facilidad de absorción, digestión y su valor biológico 
(proporción de aminoácidos esenciales). Las vías que la derivan a energía o proteínas depende de si estos aminoácidos se ingieren 
en alta concentración y los toma una enzima con alto km para generar energía, o en baja concentración y una enzima con bajo km 
los vuelve proteínas. 
En el plasma están los 20 aminoácidos esenciales (que el cuerpo no produce y deben ser ingeridos en la dieta) y varios otros no 
esenciales (producidos en base a otros esenciales o intermediarios anfibolicos). El reciclaje y la dieta son las principales fuentes de 
aminoácidos. 
Esenciales principales: Fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano y valina. 
No esenciales principales: Alanina, arginina, asparragina, aspartato, cisteina, glicina, glutamato, glutamina, histidina, prolina, 
serina y tirosina. 
Como en la dieta muchas veces los aminoácidos no están en las proporciones necesarias correctas, estas pueden interconvertirse, 
incluso desde su paso por el intestino. Luego de su obtención, los que deben almacenarse o excretarse como tales, sino que son 
transformados por degradación, siempre regulado por su demanda. Todas las vías de degradación de los aminoácidos involucran 
una etapa clave que es la separación del grupo amino del esqueleto carbonado, produciendo amoniacos toxico, sobre todo para el 
sistema nervioso. 
REACCIONES DEL CATABOLISMO DE AMINOACIDOS: 
1. Perdida del grupo amino: “Transdesaminacion” 
a. Transaminacion: Esta reacción es catalizada por las enzimas aminotransferasas/ transaminasas (+fosfato de piridoxal) 
y se basa en un traslado de un grupo amino desde un aminoácido (el cual se convierte en un alfa-cetoacido), hacia el 
grupo carboxilo de un alfa-cetoacido (el cual se convierte en un aminoácido). Los alfacetoacidos y sus 
transformaciones pueden ser alfa-cetoglutarato (da glutamato y es el más importante cuantitativamente); el 
piruvato (da alanina) y el oxalacetato (da aspartato). La Keq es similar a 1, por tanto es reversible. Todo esto con el 
fin de equilibrar las concentraciones necesarias de cada aminoácido. 
Estas reacciones suelen desarrollarse en el citoplasma, y las lesiones de las membranas las hacen aparecer en suero 
como indicio diagnostico (Ej.: Las GOT remiten a daño hepático). 
 
b. Desaminacion oxidativa: Esta reacción se basa en la pérdida del grupo amino del glutamato y oxidación de su alfa-
carbono a carbonilo, dando como producto final el alfa-cetoglutarato, por la glutamato deshidrogenasa que lleva 
NAD+ o NADP+ (en mitocondria, mayormente en hígado). Esta enzima alosterica se inhibe por NTPs y se activa por 
NDPs y cataliza una reacción reversible, dependiente de la concentración de reactivos y productos, lo que asegura la 
utilización correcta de los aminoácidos dependiendo de la situación metabólica. 
Otras reacciones de desaminacion: 
• En el hígado y riñón, las L-aminoácido oxidasas convierten a L-aminoácidos en alfa-cetoacidos utilizando flavina 
mononucleotido (FMN) como cofactor, el cual se reduce en la reacción y luego se reoxida con O2 a H2O2, toxico y la 
catalasa debe volverlo H2O + ½ O2. 
• Los aminoácidos hidroxilados serina y treonina, pueden ser desaminados no oxidativamente generando piruvato y alfa-
cetoglutarato. 
• La cisteina puede desaminarse no oxidativamente (porque la molécula no se oxida realmente) por la acción de una 
desulfhidrasa (con fosfato de piridoxal como cofactor, el cual se vuelve amoniaco), generando piruvato. 
• Estos procesos de desaminacion, junto a los procesos opuestos de creación de proteínas se encuentran en un equilibrio 
dinámico y regulado, orientado hacia donde más se necesiten, pero siempre hay nueva generación proteica, pero también 
desaminacion. 
 
2. Reacciones de fijación del grupo amino: 
a. Síntesis de Glutamato: Biosíntesis de glutamato a partir de alfacetoglutarato por la glutamato deshidrogenasa, la 
cual incorpora amonio y oxida NADPH o NADH. 
b. Síntesis de Glutamina: Sintetizada por la glutamina sintetasa en la mitocondria a partir de glutamato, esta molécula 
transitoria puede transportar y luego separarse (por glutaminasa) de amoniaco no toxico en riñón, ayudar a la 
biosíntesis de NAD, hexosaminas y nucleotidos. 
c. Síntesis de alanina: La ALAT genera alanina del piruvato y glutamato en musculo, y viaja al hígado para la 
gluconeogénesis. 
d. Síntesis de urea: Es el proceso por el cual la urea (producto final no toxico de eliminación del nitrógeno) se produce 
en las mitocondrias hepáticas proveniente de la perdida de grupos amino por el denominado “ciclo de la urea” que 
se describe: 
Ciclo de la urea: (CO2 + NH4 + 3 ATP + aspartato + 2 H2O -----> UREA + 2 ADP + 2Pi + AMP + PPi + fumarato) 
• Primera reacción: El amoniaco se combina con bicarbonato para formar carbamoil, en una descarboxilacion oxidativa 
generada por CPS I, dentro de la matriz mitocondrial hepática y con consumo de 2ATP. Este es el paso limitante de la vía. 
(También las bacterias intestinales producen amoniaco que viaja al hígado por la vena porta; o puede provenir de 
neurotransmisores o bases degradadas). 
• Segunda reacción: El carbamoil-fosfato cede su grupo carbamilo a la ornitina, formando citrulina que se transloca al 
citosol y liberando fosfato. Proceso catalizado por la ornitina carbamoil transferasa. 
• Tercera reacción: A la citrulina citosolica se le incorpora un grupo amino proveniente del aspartato, catalizado por la 
arginino succinato sintetasa, que consume 2 enlaces de alta energía, dando origen al arginino-succinato. 
• Cuarta reacción: La arginino succinato liasa rompe este compuesto dando fumarato (vuelve al ciclo de Krebs) y arginina. 
• Quinta reacción: La arginina es escindida por la arginasa citosolica dando urea (desechada renalmente) y ornitina 
(reinicia el ciclo). 
-La membrana mitocondrial tiene trasportadores citrulina/ ornitina. Y en todo el ciclo estos intermediarios (y la arginina) no 
sufren ganancia o pérdida neta, pero si se consume amoniaco y bicarbonato, además de 4 ATP. 
-Las enzimas forman complejos por tanto rápidamente el producto de una pasa a ser sustrato del próximo proceso, 
optimizándolo. 
Regulación del ciclo de la urea: 
Aumento del flujo de nitrógeno: Se consigue con una dieta rica en proteínas por exceso de aminoácidos, en ayuno severo por 
consumo de proteínas para energía en musculo o en la diabetes mellitus. En estos casos aumenta la actividad del ciclo y la 
expresión de sus enzimas; todo esto en tiempos prolongados. En tiempo cortos la regulación es alosterica, siendo la CPS I Activada 
por N-acetilglutamato (Generado por la N-acetilglutamato sintetasa por unión de glutamato y acetilcoa cuando es baja la urea y 
hay arginina que la estimula). Si falla el riñón (acumulación de urea) o las enzimas (exceso de aminoácidos) se debe seguir una 
dieta que conlleve pocas proteínas. 
Relación entre el ciclo de la urea y el ciclo de Krebs: 
En el ciclo de la urea se utiliza aspartato, que proviene del oxalacetato. Luego del ciclo de la urea el esqueleto carbonado del 
aspartato vuelve a Krebs en forma de fumarato, que se transformara a oxalacetato y reiniciar el ciclo. 
Destino de los esqueletos carbonados de los aminoácidos: 
Luego de perder su grupo amino pueden volverse glucosa o entrar al ciclo de Krebs (ya sea como piruvato, acetilCoA, 
acetoacetato, alfa-cetoglutarato, succinil Coa, fumarato y oxalacetato), algunos intermediarios de Krebs pueden fugarse a la 
síntesis de aminoácidos. 
De acuerdo al destinofinal del esqueleto carbonado se los puede clasificar en: 
• Cetogenicos: Se degradan a AcetilCoA o a AcetoacetilCoA y pueden originar cuerpos cetonicos. Son la lisina y leucina. 
• Glucogenicos: Se degradan a piruvato, alfacetoglutarato, succinilCoA, glutamato u oxalacetato, pudiendo producir 
gluconeogénesis. 
Son la fenilalanina, tirosina, isoleucina y triptofano los cetogenicos y glucogenicos. Los demás solo glucogenicos, que son 
los más abundantes. 
 
 
METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOS EN LOS DISTINTOS TEJIDOS: 
Intestino: Por su recambio celular constante, absorbe los aminoácidos que sirve para la síntesis de bases nitrogenadas, como 
glutamina y aspartato (también glutamina y aspargina que son sus derivados digeridos). El nitrógeno liberado forma alanina o es 
detoxificado en el hígado como amoniaco que se junta con el producido por las bacterias intestinales, liberando urea general por 
la orina. La glutamina se vuelve glutamato por la glutaminasa y luego por la glutamato deshidrogenasa se transamina a alfa-
cetoglutarato para entrar a Krebs, dando el 50% de la energía necesaria para el funcionamiento del intestino (el resto viene de 
cuerpos cetonicos). Parte del piruvato se recicla a alfa-cetoglutarato y volver al comienzo. 
Hígado: Es el primer recibidor de aminoácidos absorbidos y capta la alanina musculara para la gluconeogénesis. Su principal 
función es generar proteínas (propias y plasmáticas) y compuestos nitrogenados, aunque en menor medida desamina 
aminoácidos y produce glúcidos y cuerpos cetonicos (o genera energía) si hay abundancia de aminoácidos. El hígado no puede 
metabolizar aminoácidos ramificados, así que cuando llega algún aminoácido cetogenico lo transforma en acetilCoA para volverlo 
ácidos grasos o cuerpos cetonicos. También detoxifica el amoniaco como urea no toxico (40mg/100ml). El hígado metaboliza el 
75% de los aminoácidos. 
 
Musculo: Capta los aminoácidos ramificados leucina, isoleucina y valina para utilizarlos como energía y en parte liberarlos como 
alanina, glutamina y glicina. Como sus transaminasas son muy afines por el alfa-cetoglutarato, se genera mucho glutamato, que se 
transamina con piruvato regenerando el alfacetoglutarato y liberando alanina. El esqueleto carbonado de los aminoácidos 
ramificados degradados es degradado formando intermediarios del ciclo de Krebs, sobre todo oxalacetato, que se volverá 
piruvato, usado para generar energía si la dieta es rica en glúcidos, sino se volverá alanina para llegar al hígado y generar 
gluconeogénesis, este ciclo de glucosa a alanina y de alanina a glucosa se conoce como el “ciclo glucosa – alanina”, poco usual en 
ayunas o saciedad por falta de insulina o gluconeogénesis. 
El musculo también puede producir glutamina a partir de leucina y valina, ya que la leucina se transamina a glutamato (que se 
vuelve glutamina) y su esqueleto carbonado luego genera AcetilCoa que junto al oxalacetato da citrato, que entra a Krebs para 
dar alfacetoglutarato, este se combina con la valina para dar glutamato (que se volverá glutamina por la glutamina sintetasa) y 
alfa-ceto-3-metilbutirato que finaliza en transformarse a succinilCoA, otro intermediario del ciclo de Krebs. Finalmente la 
glutamina también puede darse por combinación de los carbonos de la glucosa, más un nitrógeno amínico de cualquier 
aminoácido y amoniaco. La glutamina generada puede ser captada por el intestino o el riñón. La alanina producida y su función 
como transportador de grupos aminos resulta muy económico y beneficioso. 
Riñón: Este capta glutamina, prolina y glicina. La glicina se utiliza para regular el equilibrio acido-base, y también para producir 
piruvato con el fin de obtener energía. (De glutamina a glutamato por la glutaminasa mitocondrial, de este al alfacetoglutarato 
por la glutamato deshidrogenasa, de aquí a malato, que se continua como oxalacetato, fosfoenolpiruvato y finalmente piruvato, 
para generar ATP. Esta vía queda inactiva en el ayuno y se estimula la gluconeogénesis. Si esta activa se generan 2 moléculas de 
amoniaco que se vuelven ion amonio captando protones y se excreta para contrarrestar la acidosis metabólica. Si hay acidosis se 
estimula a la alfa cetoglutarato deshidrogenasa favoreciendo el consumo de glutamato por la glutamato deshidrogenasa y 
aumentando la degradación de glutamina, que también aumenta su producción en el musculo y disminuye su consumo por el 
intestino, con el fin de producir amonio y contrarrestar la acidosis. 
Sistema nervioso: Para atravesar la BHE tiene transportes para aminoácidos neutros (sobre todo aminoácidos ramificados), 
básicos y ácidos. 
 El cerebro puede crear muchos aminoácidos no esenciales y su concentración es mayor que en el plasma. El amoniaco proviene 
de la sangre o de origen endógeno, pudiendo intoxicar por deficiencias de enzimas en el ciclo de la urea en niños o por daño 
hepático en adultos, desembocando en un coma por alcalinización y disminución de intermediarios del ciclo de Krebs. Para 
detoxificar se une al alfa-cetoglutarato y se vuelve glutamato, que luego se vuelve a glutamina, todo esto reoxidando NADH+H en 
el proceso, necesario para generar ATP, el cual también se consume en esta reacción a glutamina. 
Las neuronas generan amoniaco, y las células de la glía lo remueven y generan con una unión al glutamato, glutamina, que vuelve 
a las neuronas para formar los neurotransmisores y eliminar amoniaco (glutaminasa). Este fenómeno es una 
compartimentarizacion. La glutaminasa es retroinhibida por glutamato y amoniaco. 
Sangre: Las hormonas anabólicas (insulina) promueven la incorporación de aminoácidos del plasma a proteínas tisulares (sobre 
todo en musculo) e inhiben la proteólisis muscular. Las catabólicas (cortisol), estimulan la degradación proteica muscular, 
aumentando la oxidación de aminoácidos en el musculo y su liberación a la sangre. 
 
 
Integración del metabolismo de aminoácidos en estados de ayuno y saciedad: 
Dieta rica en proteínas: Los aminoácidos llegan al hígado donde se retiene mucha glutamina y el resto de las enzimas del cuerpo 
captaran aminoácidos para producir proteínas (en musculo sobre todo ramificadas). Como no hay pooles proteicos en el cuerpo, 
los aminoácidos sobrantes se transdesaminaran produciendo urea y sus esqueletos carbonados se oxidaran para generar energía 
o almacenaran como ácidos grasos. 
Ayuno: El musculo produce alanina ( que generara gluconeogénesis hepática) y glutamina ( para síntesis de bases nitrogenadas y 
obtención de energía en intestino). Si el ayuno continua se acelera el metabolismo hasta la proteólisis muscular, la cual libera 
glicina, alanina y glutamina, para la gluconeogénesis hepática y renal. A continuación se acelera el ciclo de la urea por el consumo 
de aminoácidos como fuente de energía. Finalmente se dejan de producir proteínas y de recambiar el epitelio intestinal, con la 
proteólisis muscular como último aporte de esqueletos carbonado para la gluconeogénesis.