TAREA 2 - METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS - LAVID SANDOVAL SCARLET VIVIANA - Viviana Lavid

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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL 
FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS 
CARRERA DE MEDICINA 
 
CÁTEDRA DE BIOQUÍMICA I 
 
TAREA AUTÓNOMA #2 
 
TEMA 
OXIDACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS (DEGRADACIÓN DE 
PROTEÍNAS PROVENIENTES DE APORTES EXÓGENOS Y DEL 
RECAMBIO PROTEICO DENTRO DEL ORGANISMO) 
 
PRODUCCIÓN DE UREA 
 
BIOSINTESIS DE AMINOÁCIDOS 
 
PERTENECIENTE A: 
SCARLET VIVIANA LAVID SANDOVAL 
 
CATEDRÁTICO 
ING. MARIELA VERA SALTOS, PHD 
 
MED-S-CO-3-4 
 
2022-2023 CII 
 
 
 
CONTENIDO 
OXIDACIÓN DE AMINOÁCIDOS ................................................................................ 3 
REACCIONES GENERALES DE LOS AMINOÁCIDOS ......................................... 4 
DEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS ............................................................................ 6 
DEGRADACIÓN Y ABSORCIÓN DIGESTIVA DE LAS PROTEÍNAS ............. 6 
DIGESTIÓN GÁSTRICA......................................................................................... 7 
DIGESTIÓN INTESTINAL ..................................................................................... 8 
ABSORCIÓN DIGESTIVA DE AMINOÁCIDOS Y PÉPTIDOS .......................... 9 
DEGRADACIÓN LISOSOMAL ............................................................................ 10 
RECAMBIO INTERÓRGANO DE AMINOÁCIDOS .............................................. 11 
PRODUCCIÓN DE UREA ............................................................................................ 14 
CICLO DE LA UREA ................................................................................................ 14 
REACCIONES QUE TRANSCURREN EN LA MATRIZ MITOCONDRIAL ....... 14 
REACCIONES QUE TRANSCURREN EN EL CITOSOL ...................................... 15 
ELIMINACIÓN DE LA UREA ................................................................................. 16 
REGULACIÓN DEL CICLO DE LA UREA ............................................................ 16 
ESTEQUIOMETRÍA GLOBAL DEL CICLO DE LA UREA .................................. 17 
BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS ............................................................................ 18 
BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS NO ESENCIALES ......................................... 19 
GLUTAMATO, GLUTAMINA, ASPARTATO, ASPARRAGINA Y PROLINA 20 
SERINA, GLICINA Y ALANINA ......................................................................... 20 
TIROSINA Y CISTEÍNA ....................................................................................... 21 
BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS ESENCIALES ................................................ 22 
GRUPO DEL ASPARTATO .................................................................................. 22 
GRUPO DEL PIRUVATO ..................................................................................... 22 
GRUPO DEL GLUTAMATO ................................................................................ 23 
GRUPO DE LOS AMINOÁCIDOS AROMÁTICOS............................................ 23 
HISTIDINA ............................................................................................................. 24 
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................ 25 
 
 
 
 
OXIDACIÓN DE AMINOÁCIDOS 
La fracción de la energía metabólica generada a partir de los aminoácidos, ya sean 
procedentes de proteínas de la dieta o de proteínas de los tejidos, varía mucho según el 
tipo de organismo y de las condiciones metabólicas. Los carnívoros pueden obtener 
(inmediatamente después de una comida) hasta el 90% de sus necesidades de energía a 
partir de la oxidación de aminoácidos, mientras que los herbívoros sólo pueden cubrir una 
pequeña parte de sus necesidades energéticas a través de esta ruta. La mayoría de los 
microorganismos pueden nutrirse de aminoácidos del entorno y utilizarlos como 
combustible si las condiciones metabólicas lo requieren. Las plantas, sin embargo, 
raramente oxidan aminoácidos, si es que lo llegan a hacer, para obtener energía; los 
glúcidos producidos a partir de CO2 y H2O en la fotosíntesis son utilizados como fuente 
casi exclusiva de energía. Las concentraciones de los aminoácidos en los tejidos vegetales 
están reguladas cuidadosamente con la finalidad exclusiva de cubrir las necesidades para 
la biosíntesis de proteínas, ácidos nucleicos y otras moléculas necesarias para el 
crecimiento. En las plantas se produce catabolismo de aminoácidos, pero su finalidad es 
la producción de metabolitos para otras rutas biosintéticas. En los animales, los 
aminoácidos experimentan degradación oxidativa en tres situaciones metabólicas 
diferentes. 
1. Durante la síntesis y degradación normales de proteínas celulares algunos de los 
aminoácidos liberados durante la degradación de las proteínas se degradan 
oxidativamente si no se necesitan para la síntesis de nuevas proteínas. 
2. Cuando una dieta es rica en proteínas y los aminoácidos ingeridos exceden las 
necesidades corporales para la síntesis de proteínas, el excedente se cataboliza; 
los aminoácidos no se pueden almacenar. 
3. Durante la inanición o en la diabetes mellitus, en las que no hay glúcidos 
disponibles o éstos no son utilizados adecuadamente, se recurre a las proteínas 
celulares como combustible. 
En todas estas circunstancias metabólicas, los aminoácidos pierden sus grupos amino para 
formar α - cetoácidos, los “esqueletos carbonados" de los aminoácidos. Los α-cetoácidos 
experimentan oxidación a CO2 y H2O y, a menudo y más importante, proporcionan 
unidades de tres y cuatro carbonos que pueden convertirse a través de la gluconeogénesis 
en glucosa, el combustible para el cerebro, el músculo esquelético y otros tejidos. Las 
rutas del catabolismo de los aminoácidos son muy semejantes en la mayoría de los 
organismos. 
Al igual que en el caso del catabolismo 
de los glúcidos y ácidos grasos, los 
procesos de la degradación de 
aminoácidos convergen en las rutas 
catabólicas centrales. Los esqueletos 
carbonados de la mayoría de los 
aminoácidos van a parar al ciclo del 
ácido cítrico. En algunos casos, las rutas 
de reacción de la degradación de los 
aminoácidos siguen un estrecho 
paralelismo con el catabolismo de los 
ácidos grasos. 
Existe una característica importante que distingue la degradación de aminoácidos de los 
otros procesos catabólicos descritos hasta este momento: cada aminoácido contiene un 
grupo amino. Por tanto, las rutas de degradación de los aminoácidos incluyen un paso 
clave en el que se separa el grupo a-amino del esqueleto carbonado desviándolo hacia 
rutas de metabolismo del grupo amino. 
REACCIONES GENERALES DE LOS AMINOÁCIDOS 
1. Transaminación: Entre las reacciones de transferencia de grupos amino, las 
transaminaciones son especialmente importantes. Ellas son catalizadas por las 
transaminasas (que están implicadas tanto en las rutas catabólicas y anabólicas del 
metabolismo de aminoácidos). Durante la transaminación, el grupo amino de un 
aminoácido se transfiere a un 2-oxoácido (α-cetoácido). Se forma un 2-oxoácido (α-
cetoácido) del aminoácido original y un aminoácido del 2-oxoácido original. Con 
pocas excepciones, el primer paso de la degradación de los L-aminoácidos consiste 
en la eliminación del grupo α-amino para producir el correspondiente α-cetoácido. 
Esta modificación, conocida por transaminación, está catalizada por las enzimas 
denominadas aminotransferasas o transaminasas. En estas reacciones de 
transaminación el grupo α-amino de un aminoácido es transferido al átomo de carbono 
α del α -cetoglutarato. No hay desaminación neta sino una transferencia del grupo α-
amino desde un aminoácido hasta un α-cetoácido. El objetivo de las reacciones de 
transaminación es recoger los grupos aminos de muchos aminoácidos diferentes en 
forma de uno solo, el glutamato, que los canalizará hacia rutas biosintéticas o hacia 
vías que generan productos nitrogenadosde excreción. 
 
Las células contienen varias aminotransferasas, muchas de ellas específicas para el α 
-cetoglutarato como aceptor de grupos aminos. Sin embargo, difieren en su 
especificidad para el otro sustrato, el aminoácido que cede el grupo amino, y en 
función del cual se denominan. Las reacciones catalizadas por las aminotransferasas 
son reversibles. Las más importantes son el aspartato aminotransferasa y la alanina 
aminotransferasa. 
La determinación de la actividad de ciertos enzimas en suero se utiliza habitualmente 
como parámetro para el diagnóstico de determinadas patologías. La alanina 
aminotransferasa (también denominada glutamato-piruvato transaminasa o GPT) y la 
aspartato aminotransferasa (denominada también glutamato-oxalacetato transaminasa 
o GOT) son muy abundantes en corazón e hígado por lo que después de un infarto de 
miocardio o una hepatitis infecciosa (u otras lesiones de cualquier órgano) las 
aminotransferasas de las células lesionadas pasan al torrente circulatorio pudiéndose 
determinar su concentración en el suero (S). Los valores de SGPT y SGOT 
proporcionan información sobre la gravedad y el estado de la lesión. En el caso de 
infarto de miocardio, los valores del enzima creatina quinasa (SCK) son también muy 
importantes ya que es específico del músculo cardíaco. 
2. Desaminación oxidativa: Cuando el grupo amino de un aminoácido se libera como 
amoníaco, recibe el nombre de desaminación. De particular importancia es la 
desaminación oxidativa. En esta reacción, el grupo amino es liberado en forma de 
amoníaco y se genera un 2-oxoácido. Un ejemplo de desaminación oxidativa es la 
catalizada por el enzima glutamato deshidrogenasa. 
 
El glutamato generado en el citosol de las células hepáticas por las reacciones de 
transaminación es transportado hasta la matriz mitocondrial donde por acción del 
glutamato deshidrogenasa sufre desaminación oxidativa, liberándose iones amonio. Este 
enzima únicamente se encuentra en la matriz mitocondrial y es capaz de utilizar como 
aceptores de los equivalentes de reducción NAD+ y NADP+. Sus activadores alostéricos 
son el GDP y el ADP y los efectores alostéricos negativos son el GTP (generado en el 
ciclo de Krebs) y el ATP. Si un hepatocito necesita combustible para el ciclo de Krebs 
aumenta la actividad del glutamato deshidrogenasa, suministrando α-cetoglutarato para 
el ciclo de Krebs y liberando NH4+ para la excreción. Por el contrario, es inhibida si se 
acumula GTP como consecuencia de una alta actividad del ciclo de Krebs. Por lo tanto, 
la disminución de la carga energética (disminución de GTP y ATP) acelera la oxidación 
de los aminoácidos. 
 DEGRADACIÓN DE PROTEÍNAS 
Las proteínas se degradan a sus aminoácidos constituyentes, bien sean las procedentes de 
la dieta o las proteínas intracelulares. Consideraremos aquí cuatro mecanismos de 
degradación proteica: 
1) La degradación digestiva de proteínas 
2) La degradación lisosómica 
3) La degradación mediada por ubicuitina/proteasoma 
4) La degradación apoptótica. 
DEGRADACIÓN Y ABSORCIÓN DIGESTIVA DE LAS PROTEÍNAS 
El ser humano, al iniciar su evolución desde los primeros homínidos como 
Australopithecus, no era en principio un animal carnívoro, lo cual puede fácilmente 
apreciarse en su dentición, muy alejada morfológicamente de la de los mamíferos 
depredadores. Con el tiempo, los humanos comenzaron sin embargo a incorporar la carne 
a su dieta. Se piensa por parte de algunos paleoantropólogos que esta tendencia comenzó 
como carroñero, pero poco a poco, y simultáneamente a la evolución cultural, los seres 
humanos incorporaron la caza como medio indispensable para su alimentación. 
Ello fue posible gracias al desarrollo de 
pautas culturales como la actividad 
coordinada en grupo y sobre todo la 
comunicación verbal. Ahora bien: no 
sólo es la dentición lo que separa en 
principio al hombre de una dieta cárnica 
(y por tanto, rica en proteína) sino 
también la potencia proteolítica de su 
aparato digestivo. Por esa razón, la 
incorporación de la carne a la dieta humana (y por tanto, la adquisición del carácter 
omnívoro por la especie) fue posible en gran parte gracias al dominio del fuego, que al 
desnaturalizar la proteína de la dieta facilita enormemente su digestión. Aun así, todavía 
nos resultan “pesadas” las dietas ricas en proteína, a lo que se añade la llamada Acción 
Dinámico Específica, consistente en un incremento del consumo calórico (y por tanto, de 
oxígeno) que se observa en el momento de la digestión de las proteínas. En la degradación 
digestiva de las proteínas, consideraremos dos fases: (1) la digestión gástrica y (2) la 
digestión intestinal. 
DIGESTIÓN GÁSTRICA 
El contenido gástrico se caracteriza por ser muy ácido (pH 1-2) debido a la secreción, por 
parte de las células oxínticas de la mucosa, de ácido clorhídrico. Existe en estas células 
una bomba protónica que transporta hacia la luz gástrica contra gradiente iones H+ 
procedentes de la reacción de hidratación del CO2. 
 
Catalizada por la anhidrasa carbónica. De esta manera, por cada protón bombeado, 
ingresa un anión bicarbonato HCO3 - en el medio orgánico, que es responsable de la 
llamada alcalosis postprandial. Por su parte, las células principales de la mucosa gástrica 
son productoras del zimógeno pepsinógeno (pepsinógeno A) que es activado 
precisamente por el pH ácido del interior gástrico. Esta activación tiene lugar gracias a 
que la proteína se despliega en parte ante el pH ácido, dejando expuesto el centro activo 
que entonces elimina de su propia molécula unos 40 aminoácidos N-terminales, dando 
lugar a la enzima pepsina (EC 3.4.23.1). La pepsina tiene un pH óptimo de 2, y deja de 
actuar por encima de pH 6.5. Tiene preferencia por enlaces peptídicos constituidos entre 
aminoácidos hidrofóbicos, preferentemente aromáticos. Su centro activo consiste en dos 
residuos de ácido aspártico, por lo que pertenece a las llamadas aspartil-proteasas. Las 
células principales de la mucosa gástrica producen asimismo otras enzimas proteolíticas. 
Una de ellas es la gastricsina 
(pepsinógeno C, EC 3.4.23.3), de 
gran similitud secuencial y 
enzimática con la pepsina, de la 
que se diferencia por tener una 
mayor especificidad hacia enlaces 
peptídicos que impliquen 
aminoácidos aromáticos. Es 
asimismo una aspartil-proteasa. En el cuarto estómago de los rumiantes (lactantes) se 
produce otra aspartil-proteasa, la quimosina (EC 3.4.23.4) que es el componente activo 
del cuajo. En el hombre existe el gen, pero no se expresa. Esta enzima hidroliza de una 
forma altamente específica el enlace entre Phe 105 y Met 106 de la κ-caseína de la leche. 
De esta manera se separan la porción hidrofóbica (para-caseína) del glicopéptido ácido 
hidrofílico de la misma, permitiendo la precipitación de la primera y dando lugar a la 
leche cuajada, que es la materia prima en la elaboración de quesos. 
DIGESTIÓN INTESTINAL 
Los oligopéptidos y proteínas parcialmente digeridas en el estómago pasan a la luz 
intestinal siguiendo el tránsito digestivo. Aquí el pH se acerca a la neutralidad y las 
proteínas van a ser degradadas por una serie de enzimas que en su mayor parte proceden 
del páncreas exocrino y que, al igual que la pepsina, son segregadas en forma de 
zimógenos. 
La tripsina (EC 3.4.21.4) es producida como tripsinógeno por las células acinares del 
páncreas desde donde es segregado a la luz intestinal a nivel del duodeno. Atacado por la 
enzima enteropeptidasa (EC 3.4.21.9) produce la enzima activa. La tripsina es una serin-
proteinasa que específicamente ataca los enlaces peptídicos establecidos entre Arg o Lys 
y cualquier otro aminoácido (excepto Pro). La enteropeptidasa es producida por las 
glándulas duodenales. 
La quimotripsina (EC 3.4.21.1) es también una enzima pancreática del grupo de las 
serinproteinasas. El zimógeno (quimotripsinógeno) es activado por latripsina, dando 
lugar a la enzima activa, en un proceso que termina con la molécula primitiva dividida en 
tres cadenas polipeptídicas unidas por disulfuros (γ-quimotripsina). 
Esta enzima ataca preferentemente los enlaces peptídicos constituidos por un aminoácido 
aromático (Phe, Tyr, Trp), Leu o Met y cualquier otro aminoácido. Otras enzimas 
proteolíticas producidas por el páncreas como zimógenos son la elastasa pancreática (EC 
3.4.21.36, producida como proelastasa) y la carboxipeptidasa pancreática (EC 3.4.17.3), 
producida como procarboxipeptidasa). La primera hidroliza preferentemente enlaces Ala-
X, y tiene relativamente poca actividad elastolítica; es una serin-proteinasa. La segunda 
elimina aminoácidos del extremo carboxiterminal de las proteínas, particularmente 
cuando se trata de aminoácidos dibásicos como Lys o Arg; es una metaloproteinasa que 
contiene Zn. 
ABSORCIÓN DIGESTIVA DE AMINOÁCIDOS Y PÉPTIDOS 
Por regla general las proteínas no son nunca absorbidas como tales por el aparato 
digestivo; deben en primer lugar ser degradadas por las enzimas digestivas mencionadas 
en el apartado anterior. 
La absorción de aminoácidos por 
parte del intestino delgado sigue un 
patrón similar a la absorción de 
glucosa (transporte sodio-
dependiente). El gradiente 
electroquímico creado por la bomba 
de sodio de la membrana luminal del 
enterocito permite la absorción de 
aminoácidos por la membrana apical 
al menos por cuatro sistemas distintos selectivos para las diferentes clases de aminoácidos 
(ácidos, básicos, aromáticos, neutros). Por el contrario, en la membrana basolateral del 
enterocito se encuentran sistemas que transportan aminoácidos hacia el medio interno sin 
necesidad de gradiente de sodio. 
El enterocito es asimismo capaz de absorber oligopéptidos de menos de cuatro 
aminoácidos, gracias a un cotransporte con protones H+. Las proteínas solamente pueden 
ser absorbidas como tales en el neonato (y solamente durante unos pocos días). Sin 
embargo, esta actividad tiene gran importancia dado que es la manera que tienen los 
anticuerpos del calostro o de la leche (inmunoglobulina A en su mayor parte) de entrar en 
el organismo del recién nacido, confiriendo así una inmunidad pasiva al mismo. 
DEGRADACIÓN LISOSOMAL 
Los lisosomas son organelas celulares rodeadas de membrana en bicapa, que hasta cierto 
punto pueden ser consideradas como el aparato digestivo de la célula. El interior del 
lisosoma es ácido (pH 4 – 5) gracias a una bomba protónica dependiente de ATP que 
transporta iones H+ hacia el interior de la partícula. En el interior del mismo se han 
descrito más de 50 enzimas hidrolíticas que afectan a todo tipo de biomoléculas: 
carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Las mutaciones que afectan a estas 
enzimas pueden dar lugar a enfermedades de almacenamiento o tesaurismosis, en las que 
se acumula una molécula que no ha podido ser degradada; un ejemplo es la enfermedad 
de Gaucher, en la que se acumula un cerebrósido por falta de una glicosidasa específica. 
Los lisosomas ejercen su función a través de fusión con partículas ingresadas por 
fagocitosis (fagosomas), endocitosis (endosomas) o bien autofagia, proceso mediante el 
cual la célula elimina sus propias organelas. 
Las enzimas proteolíticas de los lisosomas pertenecen en su mayor parte a las conocidas 
como catepsinas, que actúan a pH ácido y de las que se han descrito al menos quince tipos 
distintos, aunque algunas de ellas (como la catepsina K) ejercen su acción fuera del 
lisosoma (en este caso particular, actúan en la reabsorción del hueso). Se distinguen 
catepsinas A, B, C, D, etc. 
La mayor parte de las catepsinas son tiol-proteinasas de muy poca especificidad, actuando 
principalmente como endopeptidasas; aunque también pueden actuar como 
carboxipeptidasas (la catepsina B es una carboxipeptidasa que elimina los dos últimos 
aminoácidos de las proteínas). Hay asimismo serin-proteinasas y aspartil-proteinasas, 
pero todas ellas se caracterizan por actuar a pH ácido y con poca especificidad. Se 
sintetizan en forma de zimógenos que son exportados al lisosoma donde el pH induce un 
cambio conformacional que favorece la autocatálisis. 
El citoplasma celular está protegido de las enzimas lisosómicas gracias a mantener un pH 
en torno a 7.2, al cual dejan de ser activas. Algunas catepsinas lisosómicas parecen estar 
implicadas en la patogenia de enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de 
Alzheimer. La catepsina B previene, al parecer, la formación de la placa amiloide 
característica de esta enfermedad. 
RECAMBIO INTERÓRGANO DE AMINOÁCIDOS 
La principal reserva de nitrógeno del cuerpo está en forma de aminoácidos. El músculo 
es el reservorio más grande tanto de péptidos como de aminoácidos. Una proporción de 
aminoácidos libres se encuentra en pequeñas cantidades dentro de todas las células y en 
los compartimentos extracelulares como lo es el plasma. 
Para medir el recambio interórgano de aminoácidos se han estudiado las diferencias entre 
sus concentraciones arteriales y venosas por segmentos (femoral, yugular, sistema porta, 
etc). Estas diferencias en las concentraciones permiten diferenciar la contribución 
específica de los diferentes órganos en condiciones fisiológicas y patológicas particulares. 
Durante el ayuno nocturno de 10 a 14 horas hay un flujo de aminoácidos que proviene 
del músculo. La L-alanina y la L-glutamina son los principales aminoácidos liberados por 
los tejidos periféricos y entre ambos conforman del 30 al 40% de los aminoácidos 
liberados del músculo e incorporados a la circulación esplácnica, que incluye al bazo, 
hígado, e intestino. 
En ayuno y bajo estrés, el intestino libera L-alanina y consume L-glutamina. Felig en 
1973 reportó que en humanos sometidos a colecistectomía electiva, la L-alanina 
representaba entre el 35% a 40% del total de los aminoácidos producidos por el tejido 
intestinal. Mientras que la depuración de la L-glutamina por el intestino representaba más 
del 50% de los aminoácidos incorporados. 
Windmueller en 1978 demostró, en segmentos de yeyuno perfundido de rata, que cerca 
de la mitad de L-glutamina incorporada es convertida en CO2 y esta proporción 
constituye el 35% del total del CO2 producido por el intestino. En contraparte, el 80% 
del carbono que proviene de L-alanina y es liberado por el intestino está destinado a 
sustratos glucogénicos en el lecho esplácnico. 
El riñón es el cuarto órgano involucrado en el recambio de aminoácidos, una de sus 
funciones es la depuración de L-glutamina, de la cual proviene tanto la glucosa como el 
nitrógeno del amonio urinario. El riñón libera además L-serina a la circulación para ser 
depurada por el músculo y el hígado, así como pequeñas cantidades de L-alanina.45 En 
insuficiencia renal crónica, por disminuir la actividad de la fenilalanina hidroxilasa renal, 
se encuentran reducidas las concentraciones de L-tirosina. 
Otros órganos implicados son el cerebro y los eritrocitos. Midiendo las diferentes 
concentraciones del contenido arteriovenoso yugular, ha sido demostrado que el cerebro 
incorpora L-valina y L-prolina. 
Los eritrocitos juegan un peculiar papel por transportar los aminoácidos; entre el 20% y 
30% del transporte de L-alanina del músculo al lecho esplácnico es realizado por los 
eritrocitos. En el caso de L-glutamina, su incorporación esplácnica puede resultar 
sobrestimada cuando no se toma en cuenta la cantidad de este aminoácido liberado por 
los eritrocitos al plasma. 
El papel más importante de L-alanina en el intercambio interórgano es durante el período 
postabsortivo, dada su rápida conversión a glucosa en el hígado, por el ciclo llamado 
alanina glucosa. La L-alanina es liberada por el músculo y tomada por el hígado para 
reconvertirla a glucosa. De acuerdo a los estudios de Chang y Golberg el 60% de los 
carbones del esqueleto de la L-alaninason utilizados en la gluconeogénesis hepática. 
Entre el 66% y el 72% del total de la L-alanina liberada por el músculo no es producto de 
la pura hidrólisis proteínica, más bien es resultado de transaminaciones in situ, el grupo 
amino para síntesis de L-alanina, es principalmente obtenido de la deaminación de los 
aminoácidos de cadena ramificada: L-valina, L-leucina y L-isoleucina. 
Esto se debe a que una alta proporción de aminoácidos de cadena ramificada se escapan 
a la incorporación en hígado después de la alimentación normal y son tomados por el 
músculo en cantidades superiores en relación a otros aminoácidos. 
En sujetos sanos, la realización de ejercicio de cualquier intensidad incrementa la 
concentración de L-alanina arterial, misma que correlaciona con la elevación del piruvato 
en plasma, mientras mayor sea la intensidad del ejercicio, mayor será la concentración de 
la L-alanina del aminograma. La relación entre la producción de L-alanina y la utilización 
de glucosa es particularmente evidente en el ejercicio. Cuando el ejercicio es llevado a 
cabo en ayuno, incrementa aún más el flujo de aminoácidos de cadena ramificada del 
lecho esplácnico al músculo y su oxidación. 
En el ayuno, los cambios en el flujo de aminoácidos desde músculo a hígado se 
incrementan conforme aumenta la duración de éste. Cuando el ayuno es de 2 a 3 días hay 
un incremento de la liberación de L-alanina muscular y de su incorporación al lecho 
esplácnico asociada a una elevada extracción fraccional hepática de este aminoácido. 
En contraparte, cuando el ayuno dura de 3 a 6 semanas la producción de L-alanina por el 
músculo se reduce. La hipercetonemia parece ser el mecanismo responsable de inhibir la 
liberación de L-alanina por el músculo. Al inicio del ayuno hay un incremento plasmático 
de los aminoácidos de cadena ramificada, posterior a unas semanas de ayuno estas 
concentraciones disminuyen, y su oxidación también disminuye. 
Una vez que se reinicia la alimentación, se observa una inversión del flujo de los 
aminoácidos de cadena ramificada; aunque persista el flujo de L-alanina y L-glutamina 
del músculo al lecho esplácnico prevalece la depuración muscular neta, de la cual los 
aminoácidos de cadena ramificada (AACR) representan más del 50%. Posterior a una 
carga oral de aminoácidos, entre el 80 al 90% de los AACR, aparecen en la vena porta y 
sólo del 15 al 20% son extraídos por el hígado quedando el resto disponible para el 
músculo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRODUCCIÓN DE UREA 
Si no se reutilizan para la síntesis de nuevos aminoácidos u otros productos nitrogenados, 
los grupos amino se canalizan a un único producto final de excreción. La mayoría de las 
especies acuáticas, tales como los peces óseos, excretan el nitrógeno amínico en forma de 
amoníaco, por lo que se les llama animales amonotélicos. El amoníaco tóxico 
simplemente se diluye en el agua circundante. Los animales terrestres necesitan vías para 
la excreción del nitrógeno que minimicen tanto la toxicidad como la pérdida de agua. La 
mayoría de los animales terrestres son ureotélicos: excretan el nitrógeno amínico en forma 
de urea; las aves y los reptiles son uricotélicos; excretan el nitrógeno amínico en forma 
de ácido úrico. Las plantas reciclan virtualmente todos los grupos amino, por lo que la 
excreción de nitrógeno sólo tiene lugar en circunstancias muy poco comunes. 
CICLO DE LA UREA 
En los organismos ureotélicos, como los seres 
humanos, aproximadamente el 80% del 
nitrógeno total excretado está presente en 
forma de urea. La síntesis de urea se realiza 
en el denominado ciclo de la urea, mediante 
un conjunto de enzimas que actúan 
coordinadamente. Aunque muchas de esas 
enzimas suelen estar presentes en la mayor 
parte de los tejidos de los mamíferos, el ciclo 
funciona únicamente en el hígado. En la 
producción de urea a partir de NH4
+ intervienen cinco reacciones enzimáticas, dos en la 
matriz mitocondrial y tres en el citosol. 
REACCIONES QUE TRANSCURREN EN LA MATRIZ MITOCONDRIAL 
a) Síntesis de carbamilfosfato. El primer grupo amino que entra en el ciclo de la 
urea proviene del NH4
+ presente en el interior de las mitocondrias. Este a su vez 
procede de las rutas ya descritas, así como de la oxidación de aminoácidos por 
las bacterias del tracto intestinal y que llega al hígado a través de la vena porta. 
El NH4
+ se combina con CO2 (en forma de HCO3
-) procedente de la respiración 
mitocondrial, produciendo carbamil fosfato. La reacción está catalizada por la 
carbamil fosfato sintetasa I. La hidrólisis de dos moléculas de ATP asegura que 
el proceso de síntesis sea irreversible. El carbamil fosfato es un dador activado 
de grupos carbamilo. 
b) Síntesis de citrulina. El carbamil fosfato cede su grupo carbamilo a la ornitina 
para formar citrulina, reacción catalizada por la ornitina transcarbamilasa. La 
citrulina, mediante un transportador específico presente en la membrana 
mitocondrial interna, es enviada al citosol. 
REACCIONES QUE TRANSCURREN EN EL CITOSOL 
a) Síntesis de argininosuccinato. La citrulina y el aspartato (procedente de la matriz 
mitocondrial y generado por transaminación) se condensan para formar 
argininosuccinato, proceso favorecido por la hidrólisis del ATP en AMP y PPi, y 
posterior hidrólisis del pirofosfato. Está catalizado por el enzima 
argininosuccinato sintetasa. El segundo grupo amino que se introduce en el ciclo 
de la urea lo hace en forma de aspartato. 
b) Rotura de argininosuccinato. Por acción del enzima argininosuccinato liasa el 
argininosuccinato es escindido en arginina, que es el aminoácido precursor de la 
urea, y fumarato que entra a formar parte de los intermediarios del ciclo de Krebs. 
c) Hidrólisis de arginina. Se genera ornitina y urea, proceso catalizado por el enzima 
arginasa. Este enzima es el responsable de la naturaleza cíclica de la ruta de la 
bisosíntesis de la urea. Prácticamente todos los organismos sintetizan arginina a 
partir de ornitina, mediante las reacciones mostradas. Sin embargo, únicamente 
los organismos ureotélicos contienen arginasa. El destino de la ornitina es volver 
otra vez a la matriz mitocondrial para su utilización en un nuevo ciclo. 
 
 
 
 
 
 
 
La urea difunde desde el hígado a la sangre, que la transporta hasta los riñones, donde es 
filtrada y excretada con la orina. Una parte de la urea difunde desde la sangre al intestino 
y se disocia en CO2 y NH3 por acción de la ureasa bacteriana. Este amoníaco se pierde 
en parte con las heces y en parte se reabsorbe hacia la sangre. En los pacientes con 
insuficiencia renal, los niveles plasmáticos de urea están elevados, lo que provoca una 
mayor transferencia de urea desde la sangre al intestino. La acción intestinal de la ureasa 
sobre esta urea se convierte en una fuente de amoníaco clínicamente importante, que 
contribuye a la hiperamoniemia observada con frecuencia en estos pacientes. La 
administración oral de antibióticos reduce el número de bacterias intestinales 
responsables de esta producción de NH3. 
ELIMINACIÓN DE LA UREA 
La urea abandona el hígado y pasa al sistema circulatorio a través del cual llega a los 
riñones donde es filtrada para su excreción. La determinación de la concentración de urea 
en sangre es un indicador clínico de la función renal ya que la filtración y eliminación de 
urea se ven afectados cuando hay una actividad renal deficiente. Existen excepciones en 
el caso de animales que hibernan ya que durante el período de hibernación no orinan y la 
urea, presente en la vejiga urinaria, se reabsorbe y vuelve a los tejidos donde aporta grupos 
aminos para la biosíntesis de aminoácidos. 
REGULACIÓN DEL CICLO DE LA UREA 
La actividad del ciclo de la urea va a estar condicionada por la composición de la dieta. 
Supongamos las dos situaciones metabólicas siguientes: por un lado, la de un individuo 
alimentado con una dieta constituidaesencialmente por proteínas y, por otro, la de un 
organismo sometido a inanición severa. En ambos casos los aminoácidos (esqueletos 
hidrocarbonados) serán utilizados como principal fuente de energía y se producirá 
abundante urea a partir de los grupos aminos excedentes. Los enzimas del ciclo y la 
carbamilfosfato sintetasa I van a estar regulados a dos niveles. 
Concentración de los enzimas: los enzimas del ciclo de la urea (incluido carbamilfosfato 
sintetasa I) son sintetizadas a una velocidad superior cuando se ingiere una dieta rica en 
proteínas que cuando se consume una dieta equilibrada (abundan glúcidos y lípidos). Lo 
mismo es aplicable cuando se trata de inanición ya que las proteínas musculares van a 
actuar como principal fuente de energía metabólica. Y, al contrario, cuando no se 
consumen proteínas la velocidad de síntesis disminuye. Se trata de un mecanismo de 
regulación que funciona a largo plazo. 
Regulación alostérica: es ejercida sobre el enzima carbamilfostato sintetasa I. Su 
activador alostérico es el N-acetil glutamato que, a su vez, se sintetiza a partir de acetil-
CoA y glutamato por acción del enzima N-acetil glutamato sintetasa mitocondrial. El 
enzima N-acetil glutamato sintetasa es activada por arginina, intermediario del ciclo de 
la urea, que se acumula cuando la síntesis de urea va muy lenta en comparación con la 
producción de amonio a partir del catabolismo de aminoácidos. Este mecanismo de 
regulación es el primero que se ejerce para intentar controlar el flujo de nitrógeno a través 
del ciclo y por lo tanto se trata de una regulación a corto plazo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTEQUIOMETRÍA GLOBAL DEL CICLO DE LA UREA 
 
 
Debido a que en la síntesis de cada molécula de urea se consumen 4 fosfatos de alta 
energía, la síntesis de urea es irreversible, con un ΔG muy negativo. Uno de los nitrógenos 
de la molécula de urea proviene del NH3 libre y el otro, del aspartato. El glutamato es el 
precursor inmediato tanto del nitrógeno del amoníaco (a través de la desaminación 
oxidativa catalizada por el glutamato deshidrogenasa) como del de aspartato (a través de 
la transaminación del oxalacetato catalizada por la AST). De hecho, ambos átomos de 
nitrógeno de la urea provienen del glutamato que, a su vez, recoge nitrógeno de otros 
aminoácidos. 
BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS 
Todos los aminoácidos proceden de intermediarios de la glucólisis, del ciclo del ácido 
cítrico o de la ruta de las pentosas fosfato. El nitrógeno entra en estas vías a través del 
glutamato y la glutamina. Algunas rutas son sencillas, otras complejas. La síntesis de diez 
de los aminoácidos precisa tan sólo de uno o de pocos pasos desde el metabolito común 
del que proceden. Las vías biosintéticas de otros aminoácidos, tales como los aminoácidos 
aromáticos, son más complejas. 
Los distintos organismos presentan considerables diferencias en su capacidad para 
sintetizar los 20 aminoácidos estándar. Mientras que la mayor parte de bacterias y plantas 
pueden sintetizar los 20 aminoácidos, los mamíferos sólo pueden sintetizar la mitad, 
generalmente aquellos cuyas vías metabólicas son sencillas. Estos son los denominados 
aminoácidos no esenciales, que no son necesarios en la dieta. El resto, los aminoácidos 
esenciales, deben obtenerse de los alimentos. A menos que se indique lo contrario, las 
vías para los 20 aminoácidos estándar que se presentan a continuación pertenecen a las 
bacterias. Un procedimiento que resulta útil para ordenar estas vías biosintéticas consiste 
en agruparlos en seis familias, según sus precursores metabólicos. Hemos aplicado este 
criterio para organizar las descripciones detalladas que se presentan a continuación. 
Además de estos seis precursores hay un compuesto intermediario notable que aparece 
en varias vías de síntesis de aminoácidos y nucleótidos: el 5-fosforribosill-pirofosfato 
(PRPP): 
 
 
 
El PRPP se sintetiza a partir de la ribosa-5-fosfato, procedente de la ruta de las pentosas 
fosfato, en una reacción catalizada por la ribosa fosfato pirofosfoquinasa: 
Ribosa 5-fosfato + ATP 
5-fosforribosil-l-pirofosfato + AMP 
Este enzima está regulado alostéricamentc por muchas de las biomoléculas que se forman 
a partir del PRPP. 
BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS NO ESENCIALES 
En general, los organismos animales son capaces de sintetizar 10 de los 20 aminoácidos 
proteicos (Gly, Ala, Tyr, Ser, Cys, Pro, Glu, Gln, Asp, Asn). Plantea dudas la esencialidad 
de arginina. Hemos visto que en el ciclo de la urea se produce arginina como 
intermediario a partir de la rotura enzimática de la molécula de arginosuccinato. Pero la 
actividad siguiente de la arginasa para producir urea y ornitina es muy grande en los 
tejidos ureogénicos como el hígado, por lo que la concentración de arginina a disposición 
de la síntesis proteica tiene necesariamente que ser muy baja a través de esta vía. Por 
tanto, se cree que es más adecuado considerar la arginina como aminoácido esencial. 
Las figuras muestran un resumen de las fuentes de carbono necesarias para la síntesis de 
todos los aminoácidos. En azul aparecen las vías metabólicas presentes en animales, y en 
rojo, las que no lo son, y que corresponden a la síntesis de aminoácidos esenciales. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GLUTAMATO, GLUTAMINA, ASPARTATO, ASPARRAGINA Y PROLINA 
En la figura se muestran las vías mediante las cuales se sintetizan en el organismo animal 
(y humano, por tanto) estos aminoácidos. Muchas de estas reacciones han sido 
mencionadas previamente. 
Glutamato se forma por (a) glutamato deshidrogenasa a partir de α-cetoglutarato y amoníaco, o 
bien (b) transaminación sobre α-cetoglutarato. Glutamina, a través de la reacción de la glutamina 
sintetasa. 
Aspartato es sintetizado por transaminación con glutamato sobre oxalacetato; asparragina, por la 
reacción de la asparragina sintetasa actuando sobre aspartato. Prolina se forma a partir de 
glutamato por reducción del carboxilo lateral a aldehído a expensas de NADPH, en una reacción 
que requiere ATP. El glutamato semialdehido se cicliza a pirrolina 2-carboxilato, que es 
nuevamente reducido a prolina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
SERINA, GLICINA Y ALANINA 
Serina procede del intermediario glicolítico 3-fosfoglicerato. En una primera reacción es oxidado 
a 3-fosfohidroxipiruvato en una reacción dependiente de NAD+. La transaminación desde 
glutamato a este intermediario produce 3-fosfoserina, que pierde por hidrólisis el grupo fosfato 
rindiendo serina. 
Serina y glicina están relacionados por la serina hidroximetil transferasa, enzima que requiere una 
coenzima folínica, y que hemos visto a propósito del catabolismo de estos aminoácidos. 
Alanina procede de la transaminación directa de glutamato sobre piruvato. Estas reacciones 
aparecen esquematizadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TIROSINA Y CISTEÍNA 
La síntesis de estos dos aminoácidos requiere la presencia de dos aminoácidos esenciales, 
fenilalanina y metionina respectivamente. Su producción sigue vías que ya hemos estudiado a 
propósito del catabolismo de estos aminoácidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tirosina se forma gracias a la acción de la fenilalanina hidroxilasa actuando sobre fenilalanina. 
Ésta es la enzima que falta o es defectiva en la fenilcetonuria. La cisteína se forma a partir de 
metionina, con intermediarios S-adenosil metionina, S-adenosil homocisteína, homocisteína y 
cistationina. 
BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS ESENCIALES 
Veremos a continuación sucintamente algunos aspectos de la biosíntesis de aminoácidos 
esenciales, teniendo en cuenta que estas rutas metabólicas no aparecen en animales. La mayor 
parte de las que se describen son bacterianas. 
GRUPO DEL ASPARTATO 
Del aspartato derivan los aminoácidos esenciales metionina, treonina y lisina, siendo las dos 
primeras reacciones comunes. Aspartato es fosforilado a aspartil-fosfato y éste reducido a 
aspartatosemialdehido. 
Una ruta de otras 8 reacciones da lugar a lisina (se requiere también piruvato en esta ruta); por 
otra parte, la reducción ulterior del semialdehido da lugar a homoserina. Ésta, por una parte, rinde 
treonina y por otra es transformada en homocisteína, que dará lugar a metionina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
GRUPO DEL PIRUVATO 
Este grupo está constituido por valina, leucina e isoleucina. La reacción de piruvato con 2- 
cetobutirato (producido en el metabolismo de treonina) da lugar a 2-ceto 3- metilvalerato, que por 
transaminación da lugar a isoleucina. 
Dos moléculas de piruvato se condensan a 2-cetoisovalerato, que por transaminación rinde valina. 
A partir del 2-cetoisovalerato, otras cuatro reacciones dan lugar a leucina 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GRUPO DEL GLUTAMATO 
Consideraremos en este grupo la síntesis bacteriana de arginina. El glutamato es reducido a 
semialdehido el cual da lugar a ornitina; mediante las enzimas del ciclo de la urea, ésta se 
transforma en arginina. 
GRUPO DE LOS AMINOÁCIDOS AROMÁTICOS 
La condensación de eritrosa-4-fosfato y fosfoenolpiruvato, en cuatro reacciones, produce 
shikimato; otras tres reacciones transforman a éste en corismato. 
Por una parte, el corismato producirá triptófano mediante el intermediario antranilato; por otra se 
transforma en prefenato, del cual derivan fenilalanina y tirosina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
HISTIDINA 
La síntesis bacteriana de histidina tiene lugar a través de una ruta complicada que comienza con 
fosforribosil difosfato (PRPP) que se condensa con el anillo pirimidínico del nucleótido purínico 
ATP. Posteriormente este ciclo se rompe produciéndose imidazol glicerofosfato (más un 
intermediario de la biosíntesis de purinas), a partir del cual, en cinco reacciones, se obtiene 
histidina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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