Digestión, absorción y metabolismo de

proteínas y aminoácidos

Generalidades

La mayoría de los aminoácidos ingeridos en la dieta de los vertebrados, se hallan principalmente en forma de proteínas. Los aminoácidos sólo pueden incorporarse a las rutas metabólicas en forma libre por ello, las proteínas y péptidos ingeridos en la dieta, son hidrolizados  primeramente por enzimas proteolíticas en el tracto intestinal. Estas enzimas son secretadas por el estómago, páncreas e intestino delgado.

La digestión de proteínas comienza en el estómago. La entrada de proteínas al estómago estimula la secreción de gastrina, la cual a su vez estimula la formación de HCl; esta acidez actúa como un antiséptico y mata a la mayoría de los entes patógenos que ingresan al tracto intestinal. Las proteínas globulares se desnaturalizan a pHs ácidos, lo cual ocasiona que la hidrólisis de proteína sea más accesible.

IMPORTANCIA

Las proteínas suministran los bloques estructurales necesarios para la síntesis de nuevas proteínas constituyentes del organismo, y por ello, se dice que tienen una función plástica o estructural

La calidad o valor biológico de las proteínas de la dieta, depende de su contenido en aminoácidos esenciales

Proceso

En el estómago, la pepsina (MW 33kD), de una sola cadena, es secretada en forma de su zimógeno, el pepsinógeno (MW 40kD) por las células de la mucosa gástrica. El pepsinógenose convierte en pepsina por el corte (catalizado por la misma enzima) de 42 residuos del extremo amino-terminal, proceso que es favorecido por el pH ácido del jugo gástrico.

La pepsina no es muy específica, hidroliza los enlaces en los que intervienen aminoácidos aromáticos, aunque también lo hace donde hay Met y Leu. El producto de la catálisis de esta enzima son péptidos de tamaño variable y algunos aminoácidos libres. A este tipo de proteasa, se le denomina endopeptidasa para diferenciarla de las enzimas que cortan desde cualquiera de los extremos de la cadena que se denominan exopeptidasas.

A medida que los contenidos ácidos del estómago pasan al intestino delgado, se dispara la síntesis de la hormona secretina a la sangre. Esta enzima estimula al páncreas para secretar bicarbonato en el intestino delgado para neutralizar el pH alrededor de 7.0.

La entrada de los aminoácidos en la parte superior del intestino (duodeno) se libera la hormona colecistocinina, que estimula la liberación de muchas enzimas pancreáticas cuya actividad catalítica se realiza entre 7 y 8 unidades de pH. El jugo pancreático secretado al intestino delgado aporta los zimógenosde tripsina, quimotripsina, tripsinógeno, carboxipeptidasas A y B y elastasa

Como resultado de la acción de la pepsina en el estómago seguida de la acción de las proteasas pancreáticas, las proteínas se convierten en péptidos cortos de diversos tamaños y aminoácidos  libres.

Los péptidos se degradan para dar aminoácidos libres por acción de las peptidasas de la mucosa intestinal, particularmente la leucin-amino-peptidasa, que también contiene Zn2+, y separa los restos amino-terminales de los péptidos. Los aminoácidos libres resultantes, son excretados al torrente sanguíneo, de ahí alcanzan el hígado en donde tiene lugar la mayoría del metabolismo ulterior, incluida su degradación.

Las proteínas endógenas también tienen que degradarse, al parecer después de un tiempo (que depende de la velocidad con la que catalizan su reacción y dependiendo si son o no enzimas constitutivas), poco a poco adquieren señales como desaminación o metilación que indican a las proteasas el momento de la degradación.

TRANSPORTE DE AMINOACIDOSLos a.a. atraviesan las membranas a través de mecanismos de

transportadores específicos.

Pueden hacerlo por:

a) Transporte activo secundario

b) Difusión facilitada

DESTINO DE LOS AMINOACIDOS

Una vez absorbidos, los aminoácidos tienen diferentes alternativas metabólicas:

a) Utilización (sin modificación) en síntesis de nuevas proteínas especificas.

b) Transformación en compuestos no proteicos de importancia fisiológica.

c) Degradación con fines energéticos.

Todos los aminoácidos, cualquiera sea su procedencia, pasan a la sangre y se distribuyen a los tejidos, sin distinción de su origen.

Este conjunto de a.a. libres constituye un “fondo común” o “pool”, al cual se recurre para la síntesis de nuevas proteínas o compuestos derivados.

ORIGEN UTILIZACION

Absorción en intestino

Degradación de proteínas

Síntesis de aminoácidos

Síntesis de proteínas

Síntesis de Compuestos no nitrogenados

Producción de Energía

NH3Urea

acetoácidos glucosa

Cuerpos cetónicos

AMINOACIDOS

METABOLISMO DE AMINOACIDOS Los aminoácidos, no se almacenan en el organismo.

Sus niveles dependen del equilibrio entre biosíntesis y degradación de proteínas corporales, es decir el balance entre anabolismo y catabolismo (balance nitrogenado).

El N se excreta por orina y heces

CATABOLISMO DE AMINOACIDOS

La degradación se inicia por procesos que separan el grupo aamino.

Estos procesos pueden ser reacciones de transferencia (transaminación) o de separación del grupo amino (desaminación)

TRANSAMINACIÓNEs la transferencia reversible de un grupo amino a un acetoacido,

catalizada por una aminotransferasa, utilizando piridoxal fosfato como cofactor

El a.a. se convierte en acetoácido y el acetoácido en el aminoácido correspondiente.

Es decir, el grupo amino no se elimina sino se transfiere a un acetoácido para formar otro aminoácido.

Todos los a.a. excepto lisina y treonina, participan en reacciones de “transaminacion” con piruvato, oxalacetato o acetoglutarato.

a.a.(1) + acetoácido(2) a.a.(2) + acetoácido (1)

Alanina + acetoglutarato piruvato + glutamato

A su vez, la alanina y el aspartato reaccionan con acetoglutarato, obteniéndose glutamato como producto

La Aspartato aminotransferasa cataliza en ambos sentidos la reaccion.

El acetoglutarato es el aceptor del grupo amino, cedido por el aspartato.

DESAMINACIÓN

El grupo amino del glutamato, puede ser separado por desaminacion oxidativa catalizada por la glutamato deshidrogenasa, utilizando NAD y NADP como coenzimas.

Se forma acetoglutarato y NH3

La mayoría del NH3 producido en el organismo se genera por esta reacción

La glutamato deshidrogenasa se encuentra en la matriz mitocondrial.

Es una enzima alosterica activada por ADP y GDP e inhibida por ATP y GTP.

Cuando el nivel de ADP o GDP en la célula es alto, se activa la enzima y la producción de acetoglutarato, alimentará el ciclo de Krebs y se generará ATP

VIAS METABOLICAS DEL NH3

Fuentes de NH3 en el organismo:

a) Desaminación oxidativa de glutamato

b) Acción de bacterias de la flora intestinal

VÍAS DE ELIMINACION DEL NH3

La vía mas importante de eliminación es la síntesis de urea en hígado

También se elimina NH3, por la formación de glutamina

Todo el NH3 originado por desaminación, es convertido a UREA en el hígado.

El proceso consume 4 enlaces fosfato (ATP) por cada molécula de UREA.

La síntesis se lleva a cabo en los hepatocitos, en un mecanismo llamado “ ciclo de la urea”, en el cual intervienen cinco enzimas y como alimentadores ingresan NH3, CO2 y aspartato, el cual cede su grupo amino

CICLO DE LA UREA

Comprende las siguientes reacciones:

1. Síntesis de carbamil fosfato

2. Síntesis de citrulina

3. Síntesis de argininsuccinato

4. Ruptura de argininsuccinato

5. Hidrólisis de arginina

CICLO DE LA UREA

DESTINO DEL ESQUELETO CARBONADO DE A.A.

Según el destino se clasifican en:

Cetogénicos: producen cuerpos cetónicos.

Glucogénicos: producen intermediarios de la gluconeogénesis (piruvato, oxalacetato, fumarato, succinilCoA o acetoglutarato).

Glucogénicos y cetogénicos.

CICLO DE KREBS

ACIDOS GRASOSCOLESTEROL

CUERPOS CETONICOSGLUCONEOGENESIS

ACETOACETILCoA

ACETILCoA

PIRUVATO

TriptofanoPheTirLeuLis

LeucinaIsoleucinaTriptofano

AlaCisGliSer

Treonina AsparraginaAspartato

IsoleuMetVal

Treonina

PheTirosina

GLUTAMATO

ProlinaArgHistGlu

AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Histamina Acido g-aminobutirico (GABA) Catecolaminas (Dopamina, Noradrenalina y Adrenalina) Hormona Tiroidea Melatonina Serotonina Creatina

Histamina

Se produce por descarboxilación de la histidina, catalizada por la histidina descarboxilasa y piridoxalfosfato como coenzima

La histamina tiene gran importancia biológica ya que tiene acción vasodilatadora, disminuye la presión sanguínea, colabora en la constricción de los bronquiolos, estimula la producción de HCl y estimula la pepsina en estomago, se libera bruscamente en respuesta al ingreso de sustancias alérgenas en los tejidos.

Se degrada muy rápidamente

Acido g-aminobutirico (GABA)

Se forma por descarboxilación del ácido glutámico, generalmente en el sistema nervioso central.

Utiliza piridoxalfosfato como coenzima.

El GABA es un compuesto funcionalmente muy importante, ya que es el intermediario químico regulador de la actividad neuronal, actuando como inhibidor o depresor de la transmisión del impulso nervioso

CATECOLAMINAS: Dopamina, Noradrenalina y Adrenalina

Se producen en el sistema nervioso y en la medula adrenal. Derivan de la TIROSINA La Dopamina es un neurotransmisor importante

La acción de las catecolaminas es muy variada:

Son vasoconstrictores en algunos tejidos y vasodilatadores en otros, aumentan la frecuencia cardíaca, son relajantes del músculo bronquial, estimulan la glucógenolisis en músculo y la lipólisis en tejido adiposo.

Son rápidamente degradadas y eliminadas del organismo

Hormonas Tiroideas

Tiroxina y Triyodotironina, se sintetizan a partir de TIROSINA

Existen enfermedades relacionadas al defecto en el metabolismo de estos a.a. (fenilcetonuria, albinismo)

Melatonina

La melatonina es una hormona derivada de la glándula pineal.

Bloquea la acción de la hormona melanocito estimulante y de adrenocorticotrofina.

Se forma a partir del triptófano por acetilación y luego metilación

Serotonina

Es un neurotransmisor y ejerce múltiples acciones regulatorias en el sistema nervioso (mecanismo del sueño, apetito, termorregulación, percepción de dolor, entre otras)

CREATINA

Es una sustancia presente en músculo esquelético, miocardio y cerebro, libre o unida a fosfato (creatinafosfato)

Arginina, glicina y metionina, están involucradas en su síntesis.

La reacción se inicia en riñón y se completa en hígado, desde donde pasa a la circulación y es captada por músculo esquelético, miocardio y cerebro y reacciona con ATP para dar creatinafosfato.

La creatina fosfato constituye una reserva energética utilizada para mantener el nivel intracelular de ATP en el músculo durante periodos de actividad intensa.