LIsina

INTRODUCCIÓN

Los aminoácidos constituyen un grupo de nutrientes muy especiales. Su principal función es su incorporación a las proteínas corporales, proceso que es importante sobre todo durante el crecimiento. Los aminoácidos forman parte también de péptidos y son precursores de todas las sustancias nitrogenadas del organismo (con excepción de las vitaminas).

Cuando la dieta es hiperproteica, los aminoácidos pueden utilizarse con fines energéticos. Y si la dieta carece de hidratos de carbono, podrán convertirse en glucosa para su consumo por el sistema nervioso central. Las rutas metabólicas de los aminoácidos se entroncan con determinados metabolitos de la glucólisis y del ciclo de Krebs.

En el organismo existen 20 aminoácidos, nueve de los cuales son esenciales; los otros once son los no esenciales. Los aminoácidos esenciales son los que no pueden ser sintetizados por el organims y, por tanto, deben ser obtenidos a partir de la dieta. Estos nueve aminoácidos son los siguientes:

• Fenilalanina (Phe)

• Valina (Val)

• Triptófano (Trp)

• Teronina (Thr)

• Isoleucina (Ile)

• Metionina (Met)

• Histidina (His)

• Lisina (Lys)

• Leucina (Leu)

Hay dos reacciones esenciales para el metabolismo de los aminoácidos: la transaminación y la desaminación oxidativa.

Los aminoácidos también actúan como precursores para la biosíntesis de:

• Purinas y pirimidinas

• Porfirinas

• Neurotransmisores

• Hormonas

Es por ello que es importante estudiar las alteraciones metabólicas al administrar la lisina en ratas Wistar.

CAPÍTULO 1. PANORÁMICA GENERAL

1.1. Generalidades

Las proteínas de la dieta se hidrolizan en el tracto gastrointestinal, produciendo aminoácidos y péptidos de pequeño peso molecular que se absorben por las células de la mucosa. Algunos aminoácidos se utilizan en las células en funciones energéticas y para el recambio tisular, mientras que otros sufren ciertas transformaciones metabólicas de manera que los aminoácidos que llegan al hígado por vía portal no son exactamente los mismos que se absorbieron en la mucosa intestinal.

El destino metabólico de los aminoácidos es: utilización energética o gluconeogénesis, síntesis de aminoácidos no esenciales, formación de otros compuestos nitrogenados, síntesis de péptidos y proteínas, etc. Todas las sustancias nitrogenadas del organismo derivan de aminoácidos.

El hígado metaboliza gran parte de los aminoácidos que llegan por vía portal, pero libera a su vez aminoácidos de circulación general. Estos aminoácidos liberados por el hígado son captados por los tejidos periféricos, pero, a su vez, algunos de estos tejidos envían aminoácidos a la circulación.

La insulina estimula la captación de aminoácidos y la síntesis de proteínas en el tejido muscular, mientras que los glucocorticoides favorecen la proteólisis y la salida de los aminoácidos al plasma.

1.2. Reacciones generales del metabolismo de los aminoácidos

La transaminación es la reacción más frecuente de los aminoácidos. Afecta a todos ellos en alguna etapa de su degradación y es utilizada también en la síntesis de aminoácidos no esenciales. La transaminación se conecta con la desaminación del glutamato a α-cetoglutarato en la utilización catabólica de los aminoácidos. La descarboxilación tiene otro significado, ya que los productos que se originan suelen tener gran actividad biológica.

En el catabolismo de algunos aminoácidos, especialmente en los ramificados, se produce la descarboxilación oxidativa de los cetoácidos originados previamente por la transaminación.

La reacción de transaminaciónconsiste en la transferencia de un grupo amino desde un aminoácido a un α-cetoácido. En casi todos los casos interviene el sistema glutamato/α-cetoglutarato. Las enzimas se denominan aminotransferasas o transminasas.

La conversión de aminoácidos a cetoácidos permite en muchos casos la utilización energética, ya que la mayoría de estos cetoácidos se integran en las v{ias catabólicas de la glucosa.

Las reacciones de transaminación permiten la sínteis de los aminoácidos no esenciales a partir de los cetoácidos correspondientes.

Así mismo, estas reacciones se realizan sobre metabolitos de los aminoácidos (lisina, prolina, triptófano o arginina).

El sistema de desaminación más frecuente en el organismo humano es la desaminación oxidativa del glutamato, esta reacción consiste en el paso de glutamato a α-cetoglutarato con pérdida del grupo nitrogenado como amoniaco y oxidación mediada por NAD o NADP, y está catalizada por una enzima, la glutamato deshidrogenasa, que abunda especialmente en las mitocondrias hepáticas.

Figura 1. Reacciones de transaminación.

CAPÍTULO 2. DESTINO DEL ESQUELETO CARBONADO DE LOS AMINOÁCIDOS

2.1. Introducción

El destino natural de los aminoácidos es su incorporación a péptidos y proteínas o su utilización como precursor de otros compuestos nitrogenados.

Cuando el aporte de aminoácidos con la dieta es excesivo, también pueden utilizarse como fuente energética. Otra posibilidad es su conversión en glucosa cuando la dieta carece de hidratos de carbono o en circunstancias como el ayuno, el estrés metabólico o la diabetes. En todos estos casos, se produce la desaminación de los aminoácidos.

La sede principal de todos estos procesos es e hígado, aunque la gluconeogénesis se produce también en la corteza renal.

No todos los aminoácidos se pueden convertir en glucosa, sin embargo, la mayoría de los aminoácidos pueden originar ácidos grasos cuando la dieta es hiperproteica e hipocalórica.

La utilización energética de los aminoácidos es especialmente importante en el hígado, el músculo, los enterocitos y las células del sistema inmunitario.

2.2. Hígado

Los aminoácidos solo se utilizan como fuente de energía si llegan en cantidad excesiva como consecuencia de una dieta muy rica en proteínas. Cuando la ingesta proteica es normal, los aminoácidos resultantes se incorporan preferentemente en las vías biosintéticas (formación de proteínas, purinas, etc.). Por lo tanto, se puede decir que las vías catabólicas solo utilizan los aminoácidos “cuando sobran”.

2.3. Músculo.

Las células musculares utilizan ampliamente los aminoácidos ramificados como fuente de energía.

2.4. Enterocitos.

Estas células utilizan los aminoácidos como fuente de energía importante, sobre todo la glutamina.

Células del sistema inmunitario.

Utilizan la glutamina como fuente energética principal. La degradación de los aminoácidos transcurre a través de la glucólisis y del ciclo de Krebs.

Los aminoácidos se utilizan como sustrato gluconeogénico cuando de consumen dietas sin hidratos de carbono, en el ayuno, en el estrés metabólico, en la diabetes y en todas aquellas situaciones en las que las hormonas catabólicas predominen sobre la insulina.

CAPÍTULO 3. DESTINO DEL AMONIO

La desaminación de los aminoácidos produce amoniaco. Las células hepáticas pueden utilizar este amoniaco para la formación de aminoácidos no esenciales a través del glutamato deshidrogenasa. El glutamato puede aceptar el glutamato para formar glutamina, sin embargo, el destino principal del amoniaco es su transformación en urea, que no es tóxica y que se elimina finalmente por orina.

La síntesis de la urea se realiza siguiendo un ciclo metabólico de reacciones alimentado por el carbamilfosfato y el aspartato que aporta el segundo grupo amino. Algunas reacciones son mitocondriales y otras son citoplasmáticas. Se desarrollan exclusivamente en el hígado, aunque algunas pueden llevarse en otros tejidos, concretamente en las células de la mucosa intestinal se desarrollan la mayor parte de estas etapas, aunque el producto final no es la urea si no los aminoácidos ornitina, prolina, citrulina y arginina.

3.1. Etapas enzimáticas

El carbamilfosfato se origina a partir del dióxido de carbono y amoniaco con el concurso de la enzima carbamilfosfato sintetasa. Se gastan dos moléculas de ATP, lo que garantiza energéticamente el funcionamiento de la reacción y por lo tanto, la desaparición del amoniaco. En las mitocondrias se forma citrulina, la cual se une al aspartato con producción de arginina succinato y gasto de ATP.

En la etapa siguiente, se forma arginina y se libera fumarato. Por último, la arginina se hidroliza produciendo urea y regenerando la ornitina. El ciclo de la urea supone el gasto de 3 moléculas de ATP por cada molécula de urea sintetizada.

3.2. Regulación

La regulación del ciclo de la urea se realiza a nivel de carbamilfosfato sintetasa; este compuesto se forma a partir de la acetil-CoA y glutamato y la reacción es activada por la arginina. A largo plazo, se produce una inducción generalizada de las enzimas de la ureogénesis cuando las dietas son muy ricas en proteínas o durante el ayuno.

CAPÍTULO 4. BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS NO ESENCIALES

4.1. Introducción

Los aminoácidos no esenciales se sintetizan a partir de cetoácidos intermediarios del metabolismo de los hidratos de carbono por transaminación.

Cuando los aminoácidos derivan de cetoácidos que no se producen en el organismo humano, su síntesis endógena es imposible, por lo tanto,

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