Capítulo 18

Razones para la Degradación de Aminoácidos

  • Existen diferentes razones para la degradación de aminoácidos:

    • 1. Síntesis y degradación de proteínas: Los aminoácidos son fundamentales para formar y descomponer proteínas en el organismo.

    • 2. En dietas altas en proteínas: El exceso de proteínas en la dieta puede llevar a la degradación de aminoácidos.

    • 3. Durante hambruna o diabetes mellitus: Estas condiciones pueden hacer que el cuerpo recurra a los aminoácidos como fuente de energía.

  • Los aminoácidos se convierten en alfa-cetoácidos, que pueden entrar en la gluconeogénesis, clasificados como aminoácidos glucogénicos.

  • Muchos aminoácidos ingresan al ciclo de Krebs.

  • La degradación de un aminoácido produce NH4+ (amonio) y esqueletos de carbono (alfa-cetoácidos).

Producción de Urea

  • Pregunta de evaluación: ¿Cuál de las siguientes condiciones puede llevar a una mayor producción de urea?

    • A. Dieta alta en proteínas

    • B. Inanición

    • C. Tanto A como B

    • D. Ni A ni B

Degradación de Aminoácidos en el Hígado

  • Los aminoácidos provenientes de la dieta son la fuente principal de grupos amino.

  • La degradación de aminoácidos ocurre principalmente en el hígado.

  • La ammonia generada en otros tejidos debe ser transportada al hígado.

  • Los aminoácidos más importantes son cuatro:

    • 1. Glutamato y Glutamina: se convierten en alfa-cetoglutarato.

    • 2. Alanina: se convierte en piruvato.

    • 3. Aspartato: se convierte en oxaloacetato.

  • Los grupos amino son transferidos a alfa-cetoácidos dependiendo del órgano:

    • a. Hígado: alfa-cetoglutarato se convierte en glutamato.

    • b. Otros tejidos: el exceso de aminoácidos es convertido a glutamina.

    • c. Músculos: el piruvato se convierte en alanina.

Digestión de Proteínas

  • La digestión de proteínas se lleva a cabo en el tracto gastrointestinal.

  • La entrada de proteínas al estómago estimula la liberación de gastrina por la mucosa gástrica.

  • La gastrina estimula:

    • Células parietales que secretan HCl.

    • Células principales (chief cells) que secretan pepsinógeno.

  • El bajo pH del estómago convierte el pepsinógeno a su forma activa, pepsina.

  • En el intestino delgado, la secretina estimula al páncreas para que libere bicarbonato, lo que eleva el pH (7-8).

Activación de Enzimas Digestivas

  • Colecistoquinina: estimula la liberación de tripsinógeno, quimotripsinógeno, y procarboxipeptidasa A y B.

  • Enteropeptidasa: activa el tripsinógeno convirtiéndolo en tripsina.

  • Tripsina: convierte quimotripsinógeno y procarboxipeptidasas a sus formas activas.

  • Pancreatitis Aguda: ocurre cuando las enzimas digestivas son activadas en el páncreas y degradan las células pancreáticas.

Pregunta de Evaluación

  • ¿Cuál de estos no es una proteasa que actúa en el intestino delgado?

    • A) Quimotripsina

    • B) Elastasa

    • C) Enteropeptidasa

    • D) Secretina

    • E) Tripsina

Catabolismo de Aminoácidos

  • Primer paso del catabolismo de aminoácidos en el hígado: eliminación del grupo amino mediante las enzimas aminotransferasa o transaminasas.

  • Transaminación: se refiere a la transferencia de un grupo amino a alfa-cetoglutarato.

  • No hay deaminación neta: el grupo amino no se pierde durante la reacción.

  • Formación de L-Glutamato: el glutamato se utiliza para la biosíntesis o para la generación de urea.

  • Cofactor Fosfato de Piridoxal: es el cofactor utilizado por aminotransferasas para llevar a cabo la transferencia del grupo amino.

Transformación del Grupo Aldehído en PLP

  • La transformación del grupo aldehído en PLP media la transferencia de grupos amino:

    • Conformación de Aldehído: acepta grupos amino.

    • Conformación Aminada: dona grupos amino.

Primera Reacción en el Catabolismo de Aminoácidos

  • En el catabolismo de los aminoácidos, la primera reacción para muchos aminoácidos es:

    • A) Descarboxilación que requiere pirofosfato de tiamina (TPP).

    • B) Hidroxilación que requiere NADPH y O2.

    • C) Desaminación oxidativa que requiere NAD+.

    • D) Reducción que requiere fosfato de piridoxal (PLP).

    • E) Transaminación que requiere fosfato de piridoxal (PLP).

Conversión de Glutamato

  • El glutamato se puede convertir a alfa-cetoglutarato + NH4+ mediante la enzima glutamato deshidrogenasa.

  • Esta enzima utiliza NAD o NADP (específico del hígado de mamíferos).

  • La enzima está inhibida alostéricamente por GTP o ADP.

Pregunta sobre Función de Glutamato Deshidrogenasa

  • En la oxidación de aminoácidos, la enzima glutamato deshidrogenasa participa en:

    • A. Convertir directamente el glutamato en α-cetoglutarato.

    • B. Convertir el glutamato en amoníaco.

    • C. Ambas A y B.

    • D. Ninguna de las anteriores.

Toxicidad de la Ammonia

  • La ammonia es tóxica para el cuerpo y sus tejidos; el cerebro es extremadamente sensible a ella, causando en casos extremos epilepsia y muerte cerebral.

  • Para transportar ammonia, el cuerpo combina NH4+ a glutamato para crear glutamina.

  • Glutamina Sintetasa: cataliza la síntesis de glutamina utilizando ATP.

  • En el hígado, la enzima glutaminasa libera glutamato y NH4+ al hidrolizar glutamina.

Pregunta sobre Transporte de Ammonia

  • ¿Qué compuesto sirve como transportador de amoníaco desde los tejidos periféricos al hígado?

    • A. Urea

    • B. Alanina

    • C. Glutamina

    • D. Arginina

Liberación de Amoníaco de Glutamina

  • La enzima que libera amoníaco libre de la glutamina es:

    • A. Glutaminasa

    • B. Glutamato deshidrogenasa

    • C. Aminotransferasa

    • D. Ureasa.

Ciclo de Glucosa-Alanina

  • Durante el ciclo de glucosa-alanina:

    • Músculos: utilizan glucosa constantemente para generar ATP, llevando a una acumulación de piruvato.

    • El glutamato dona su grupo amino a piruvato para generar alanina, que es transportada al hígado.

  • Hígado: la alanina transfiere su grupo amino a alfa-cetoglutarato, formando piruvato y glutamato. El glutamato entra al ciclo de urea y el piruvato entra a gluconeogénesis.

Pregunta sobre Transportador de Nitrógeno

  • ¿Qué molécula actúa como transportador del exceso de nitrógeno desde el músculo al hígado?

    • A. Alanina

    • B. Urea

    • C. Glutamina

    • D. Aspartato

Excreción de Ammonia

  • Dependiendo del organismo, el exceso de ammonia es excretado de diferentes maneras:

    • Especies acuáticas: amonotélicos, excretan ammonia.

    • Animales terrestres: ureotélicos, excretan urea.

    • Aves y reptiles: uricotélicos, excretan ácido úrico.

  • El ciclo de urea comienza en la mitocondria del hígado: NH4+ se une a bicarbonato (HCO3-) para formar carbamoil fosfato.

  • Otro paso en la mitocondria implica la unión del grupo carbamoil a ornitina para formar citrulina.

  • La citrulina pasa de la mitocondria al citosol, donde en tres pasos se convertirá a urea.

Enzimas del Ciclo de Urea

  • En el ciclo de la urea, la ornitina transcarbamilasa cataliza la reacción entre la ornitina y:

    • A. Citrulina

    • B. Arginina

    • C. Fosfato de carbamoilo

    • D. Aspartato

Segundo Paso del Ciclo de Urea

  • En el segundo paso del ciclo de urea, el aspartato creado por transaminación en la mitocondria es transportado al citosol. La enzima argininosuccinato sintetasa utiliza ATP para condensar el aspartato con la citrulina, formando argininosuccinato.

  • En el siguiente paso, la enzima argininosuccinato rompe el argininosuccinato, formando fumarato y arginina. El fumarato se convierte en malato en el ciclo de Krebs.

  • En el último paso, la arginina es degradada a urea y ornitina por la enzima arginasa. La ornitina es transportada a la mitocondria para iniciar otra ronda del ciclo de urea.

Pregunta sobre Enzimas en el Ciclo de Urea

  • ¿Cuál de las siguientes enzimas no forma parte del ciclo de la urea?

    • A. Arginasa

    • B. Argininosuccinato sintasa

    • C. Argininosuccinato liasa

    • D. Glutamina sintetasa

Aminoácidos Involucrados en el Ciclo de Urea

  • ¿Qué aminoácido está directamente involucrado en el ciclo de la urea?

    • A. Alanina

    • B. Glutamina

    • C. Arginina

    • D. Leucina

Eliminación de Grupo Amino

  • ¿Qué enzima cataliza la eliminación de un grupo amino de un aminoácido?

    • A. Aminotransferasa

    • B. Ureasa

    • C. Deshidrogenasa

    • D. Descarboxilasa

Productos del Catabolismo de Aminoácidos

  • ¿Cuál de los siguientes no es un producto del catabolismo de los aminoácidos?

    • A. Urea

    • B. Amoníaco

    • C. Piruvato

    • D. Oxígeno

Conexión entre Ciclos

  • Los transportadores de intermediarios del ciclo de Krebs y urea ayudan a conectar ambos ciclos (Biciclo de Krebs):

    • 1) Transportador Malato-alfa cetoglutarato.

    • 2) Transportador Glutamato-Aspartato.

    • 3) Transportador Glutamato-OH.

  • Para que el cuerpo pueda utilizar el fumarato generado en el ciclo de urea, debe convertirse en malato en el citosol y transportarse a la mitocondria.

Enzimas en Periodos de Hambruna

  • Las enzimas del ciclo de urea son altamente catalizadas en personas hambrientas y con dietas altas en proteínas.

  • Para satisfacer esta alta demanda, el cuerpo utiliza el intermediario N-Acetilglutamato.

  • N-Acetilglutamato sintetasa: une Acetil-CoA y Glutamato para generar N-Acetilglutamato.

  • Esta reacción es activada por altas concentraciones de arginina.

  • N-Acetilglutamato: activa alostéricamente la enzima carbamoil fosfato sintetasa.

Aminoácidos Esenciales

  • Los humanos necesitan nueve aminoácidos esenciales:

    • Histidina

    • Isoleucina

    • Leucina

    • Lisina

    • Metionina

    • Fenilalanina

    • Treonina

    • Triptófano

    • Valina

  • Estos aminoácidos deben ser adquiridos a través de la dieta; personas con defectos genéticos carecen de las enzimas necesarias para procesarlos.

  • Hiperammonemia: exceso de ammonia o intermediarios del ciclo de urea en individuos con defectos genéticos.

    • La administración de benzoato y fenilbutirato reduce los niveles de ammonia.

Deficiencias Enzimáticas

  • Ciertos pacientes presentan deficiencias en la enzima N-Acetilglutamato, lo que impide la activación de carbamoil fosfato sintetasa.

  • Para estimular esta enzima en tales pacientes, se administra carbamoil glutamato, que activa carbamoil fosfato sintetasa.

  • Las deficiencias en otras enzimas del ciclo de urea son tratadas con una dieta elevada en arginina.

Clasificación de Aminoácidos

  • Los aminoácidos pueden ser clasificados como:

    • Cetogénicos: aminoácidos que generan cuerpos cetónicos. Leucina y lisina son exclusivamente cetogénicos.

    • Glucogénicos: aminoácidos que producen piruvato o cualquier intermediario del ciclo de Krebs.

Conversión de Esqueletos de Carbono

  • Los esqueletos de carbono de los aminoácidos finalmente se convierten en:

    • A. Glucosa

    • B. Acetil-CoA

    • C. Cuerpos cetónicos

    • D. Todas las anteriores.

Conversión a Piruvato

  • Seis aminoácidos pueden ser convertidos a piruvato:

    • 1. Triptófano: se remueve su cadena lateral para generar alanina.

    • 2. Alanina: la enzima alanina aminotransferasa transfiere el grupo amino de alanina a alfa-cetoglutarato para generar piruvato.

    • 3. Cisteína: un paso implica la remoción de su grupo sulfuro y en otro paso, la transaminación la convierte a piruvato.

    • 4. Serina: la enzima serina deshidratasa la convierte en piruvato.

    • 5. Treonina: se convierte a glicina en varios pasos.

    • 6. Glicina: se transforma en serina.

Fenilcetonuria (PKU)

  • La enfermedad fenilcetonuria (PKU) es causada por un defecto en la enzima fenilalanina hidroxilasa.

  • En individuos con PKU hay un aumento considerable de fenilalanina y fenilpiruvato, lo que puede llevar a trastornos mentales.

  • La deficiencia en otras enzimas de la vía metabólica de fenilalanina puede llevar a enfermedades como tirosinemia y alcaptonuria.