Aminoácidos

Introducción

Todos los tejidos tienen cierta capacidad para la síntesis de los aminoácidos no esenciales, remodelación de aminoácidos, y conversión de los esqueletos de carbono que no son de aminoácidos en aminoácidos y en otros derivados que contienen nitrógeno. Sin embargo, el hígado es el sitio principal de metabolismo del nitrógeno en el cuerpo. En etapas de exceso dietético, el nitrógeno potencialmente tóxico de los aminoácidos es eliminado vía transaminación, deaminación, y formación de urea; los esqueletos de carbono se conservan generalmente como carbohidratos, vía gluconeogénesis, o como ácidos grasos vía síntesis del ácido graso. A este respecto los aminoácidos caen en tres categorías: glucogénicos, cetogénicos, o glucogénicos y cetogénicos. Los aminoácidos glucogénicos son los que dan lugar a una producción neta de piruvato o intermediarios del Ciclo del TCA, tales como α-cetoglutarato u oxaloacetato, que son precursores de la glucosa vía gluconeogénesis. Todos los aminoácidos excepto la lisina y la leucina son al menos en parte glucogénicos. La lisina y la leucina son los únicos aminoácidos que son solamente cetogénicos, dando lugar solamente a acetil-CoA o a acetoacetil-CoA, ninguno de los cuales puede traer la producción neta de la glucosa.

Un grupo pequeño de aminoácidos comprendidos por isoleucina, fenilalanina, treonina, triptófano, y tirosina dan lugar a precursores de la glucosa y de ácidos grasos y así son caracterizados como glucogénicos y cetogénicos. Finalmente, debe ser reconocido que los aminoácidos tienen un tercer posible destino. Durante etapas de hambruna los esqueletos de carbono reducidos se utilizan para la producción energética, con el resultado que se oxida a CO2 y H2O.

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Aminoácidos Esenciales vs. no Esenciales

No esenciales Esenciales

Alanina Arginina*

Asparragina Histidina

Aspartato Isoleucina

Cisteina Leucina

Glutamato Lisina

Glutamina Metionina*

Glicina Fenilalanina*

Prolina Treonina

Serina Triptófano

Tirosina Valina

*Los aminoácidos arginina, metionina y fenilalanina se consideran esenciales por razones no directamente relacionadas por la falta de síntesis. La arginina es sintetizada por las células de mamíferos pero en un rango que es insuficiente para resolver las necesidades de crecimiento del cuerpo y la mayoría que es sintetizada es procesada para formar urea. La metionina es requerida en grandes cantidades para producir cisteina, si el último aminoácido no es provisto adecuadamente en la dieta. Igualmente, la fenilalanina se necesita en grandes cantidades para formar tirosina, si este último aminoácido no es adecuadamente provisto en la dieta.

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Biosíntesis de Aminoácidos no Esenciales

Glutamato y Aspartato

El glutamato es sintetizado a partir de su distribuido ampliamente α-ceto ácido precursor por una simple 1-paso transamination reacción catalizada por el glutamato deshidrogenasa. Como se señala en el metabolismo de nitrógeno, el glutamato dehidrogenasa reacción desempeña un papel central en la homeostasis global de nitrógeno.

Reacciones de glutamato deshidrogenasa

Como el glutamato, aspartato es sintetizado por una simple 1-paso transamination reacción catalizado por aspartato aminotransferasa, AST (anteriormente denominado suero glutamato-oxalato transaminasas, SGOT).

Aspartato también puede derivarse de asparragina (cuya síntesis se expone a continuación) a través de la acción de asparaginasa. La importancia de aspartato como precursor de ornitina para el ciclo de la urea es se describe en el metabolismo de nitrógeno .

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Alanina y Ciclo de Glucosa-Alanina

Aparte de su papel en la síntesis de proteínas, la alanina es segunda en importancia solamente con respecto a la glutamina como aminoácido circulante. En esta capacidad sirve únicamente en la transferencia de nitrógeno de tejidos periféricos al hígado. La alanina es transferida a la circulación por muchos tejidos, pero principalmente por el músculo, en el cual la alanina se forma del piruvato en un rango proporcional a los niveles intracelulares de piruvato. El hígado acumula alanina plasmática, revierte la transaminación que ocurre en el músculo, y aumenta proporcionalmente la producción de urea. El piruvato es oxidado o convertido a glucosa vía gluconeogénesis. Cuando la transferencia de alanina del músculo al hígado se une con el transporte de glucosa desde el hígado de regreso al músculo, este proceso se conoce como ciclo de la glucosa-alanina. La característica clave del ciclo es que los tejidos periféricos exportan piruvato y amoniaco al hígado (que son potencialmente limitantes para el metabolismo), en donde se recicla el esqueleto de carbono y se elimina la mayoría del nitrógeno.

Hay 2 vías principales de producción de alanina muscular: directamente de la degradación de proteínas, y vía transaminación de piruvato por la alanina transaminasa, ALT (también designada como glutamato piruvato transaminasa sérica, SGPT).

El ciclo de la glucosa-alanina se utiliza sobre todo como mecanismo del músculo esquelético para eliminar el nitrógeno al mismo tiempo que reabastece su suministro de energía. La oxidación de la glucosa produce piruvato que puede experimentar transaminación a alanina. Esta reacción es catalizada por la alanina transaminasa, ALT (la ALT se llamaba glutamato piruvato transaminasa sérica, SGPT). Además, durante períodos de ayuno, la proteína del músculo esquelético es degradada por el valor de energía de los carbones de los aminoácidos y la alanina es un aminoácido principal en la proteína. La alanina entonces entra en la corriente sanguínea y es transportada al hígado. Dentro del hígado la alanina se convierte de nuevo a piruvato que es entonces una fuente de átomos de carbono para la gluconeogénesis. La glucosa recién formada puede entonces entrar a la sangre para ser entregada de nuevo al músculo. El grupo amino transportado desde el músculo al hígado en forma de alanina es convertido a urea en el ciclo de la urea y es excretado.

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Biosíntesis de la Cisteína

El azufre para la síntesis de la cisteína viene del aminoácido esencial metionina. Una condensación de ATP y metionina catalizados por la metionina adenosiltransferasa produce S-adenosilmetionina (SAM o AdoMet).

Biosíntesis

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