PROTEINAS:

DIGESTION:

Depende del tipo de proteína y del procesamiento sufrido por el alimento antes de su ingestión. Las vegetales son las más digeribles, la cocción desnaturaliza las proteínas y las hacen más accesibles a las hidrolasas.

Las proteínas de la dieta en el tracto digestivo se vierten proteínas endógenas. En la saliva no hay acción digestiva. La hidrolisis de proteínas se inicia en el estómago. El HCL del jugo gástrico, contribuye a desnaturalizar las proteínas de los alimentos y hacerlas más accesibles para el ataque a las proteasas.

El jugo gástrico es producto de secreción de glándulas de la mucosa del estómago. Las más importantes de las glándulas son llamadas principales, que poseen tres tipos de células con diferentes función: parietales (bordeantes u oxinticas), principales (zimogenicas o peptídicas) y mucosas.

El estómago humano produce hasta 2L de secreción por día, el jugo gástrico, líquido límpido, de color amarillo pálido, compuesto fundamentalmente por agua, ácido clorhídrico, enzimas y mucoproteinas (mucina).

La pepsina, escinde las proteínas en segmentos de alto peso molecular. La pepsina es una enzima secretada por glándulas de la zona corpofúndica al estado de pepsinógeno, que es una proenzima o zimógeno, activado por la acción de los iones H+ existentes en el jugo gástrico y también por la misma pepsina (autocatálisis). La pepsina ataca prácticamente todas las proteínas, a excepción de queratina, mucoproteinas y protaminas. Estos polipéptidos pasan al duodeno, donde se encuentran con endopeptidasas (tripsina, quimotripsina, elastasa del jugo pancreático) cuya acción los reduce a trozos moleculares menores. Los aminoácidos libres aparecen gracias a la exopeptidasa que atacan los polipéptidos desde sus extremos. Carboxipeptidasa pancreática separa el aminoácido del extremo C terminal y amilopeptidasa intestinal liberan el aminoácido N- terminal. Dos dipeptidasas del borde en cepillo catalizan la hidrolisis de dipeptidos. Los productos finales de la digestión de proteínas son aminoácidos libres, di y tripeptidos.

ABSORCION:

Como resultado de la acción de las proteínas gástricas y pancreáticas, el 40% del total de proteínas ingeridas es degradado hasta aminoácidos libres, el 60% hasta oligopetidos. Los cuales al ponerse en contacto con las peptidasas del borde en cepillo, son hidrolizados a aminoácidos libres, dipetidos y tripeptidos, productos finales de la digestión.

Estos compuestos atraviesan la membrana apical. Gran parte de aminoácidos libres son cotransportados con Na+, por un sistema similar al de glucosa, dependiendo de la actividad Na+, k- ATPasa. Una porción menor de aminoácidos ingresa en la célula por difusión facilitada.

En el borde de cepillo se han identificado diversos sistemas, con especificidad para distintos grupos de aminoácidos:

a) Dependientes del gradiente de Na+. B: fenilamina, tirosina, triptófano, isoleucina, leucina, valina.IMINO: prolina, glicina. Bº: aminoácidos neutros y catiónicos. X: glutamato, aspartato. A: glicina, metionina. N: glutamina, asparragina e histidina.

b) Difusión facilitada. Sistemas L, asc., bº, y: aminoácidos neutros, catiónicos; Xag, Xc, glutamato, cistina.

Los dipetidos y tripeptidos son captados por el transportados PEPT1 de membrana apical, que actúa por un mecanismo de cotransporte electrogenico protón/ péptido. En el interior del enterocito, estos compuestos son escindidos en aminoácidos por peptidasa intracelulares.

Desde el interior de la célula, los aa llegan a la membrana basolateral y la atraviesan por difusión facilitada para llegar a capilares del sistema de la vena porta. Algunos péptidos pequeños pueden escapar de la hidrolisis y llegar a los vasos sanguíneos.

Metabolismo De Aminoácidos:

Consideraciones generales: Los aminoácidos sirven de unidades estructurales de proteínas y materia prima para las síntesis de compuestos nitrogenados con actividad fisiológica, para la constitución de componentes celulares, hormonas y otras sustancias. Los aminoácidos no se almacenan en el organismo. Sus niveles dependen del balance anabólico y catabólico, conocido como balance nitrogenado, ya que las proteínas son la principal fuente de nitrógenos. En adultos normales, la ingesta de nitrógeno es equilibrada por la excreción en orina y heces.

Los aminoácidos liberados por degradación de proteínas endógenas se mezclan con los sintetizados en las células y los procedentes de alimentos. Todo ellos pasan a la sangre y se distribuyen en los tejidos sin distinción entre aminoácidos de diferente origen. Este conjunto de aminoácidos libres constituyen un fondo común, reserva o pool de aminoácidos, al cual se acude para sintetizar nueva proteína o compuestos nitrogenados. Los aminoácidos sustraídos al fondo común son reemplazados por los provistos con las proteínas de la dieta o son sintetizados en el mismo tejido.

El nivel de cada proteína en la célula resulta del equilibrio entre síntesis y degradación. La vida media de diferentes proteínas varía entre horas y muchos meses. Cumplida la vida útil de una proteína, esta es hidrolizada en sus aminoácidos constituyentes. Los principales sistemas encargados de esta función son: lisosomas, que contienen proteasas llamadas catepsinas; ubicuitina-proteasoma, la proteína a degradar es marcada por inserción de varias unidades de ubicuitina en tándem, catalizada por enzima activante (E1), conjugante (E2) y ligasa (E3). El proteasoma es un cilindro hueco formado por múltiples subunidades; en su superficie interna tiene sitios de actividad proteolítica. La proteína es liberada de la cadena de ubicuitinas e introducida en el proteasoma donde es hidrolizada a oligopéptidos. La destrucción de proteínas mediada por ubicuitina juega un papel importante en la regulación del ciclo celular, reparación de ADN, crecimiento celular y sistema inmunitario.

Los aminoácidos esenciales: fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptófano y valina no pueden ser sintetizados por el organismo; son esenciales o indispensables; deben ser provistos por la dieta. Arginina e histidina son relativamente esenciales. Los aminoácidos no utilizados en la síntesis de proteínas o de otros compuestos nitrogenados son degradados con fines energéticos.

Aminoácido limitante: aminoácido indispensable presente en menor cantidad en una proteína comparada con el contenido del mismo aminoácido en una proteína de referencia, generalmente la clara de huevo.

Destino de los aminoácidos: los caminos reservados a aminoácidos en el organismo son:

1. La mayor parte de aminoácidos del fondo común son utilizados sin modificar en la síntesis de nueva proteína.

2. Vías metabólicas especificas producen, a partir de determinados AA, compuestos nitrogenados no proteicos con importante funciones.

3. Aminoácidos no utilizados en síntesis de proteínas ni sustancias fisiológicamente activas son degradados y finalmente oxidados con producción energética.

Catabolismo De Aminoácidos:

El grupo amina es separado y sigue caminos metabólicos independiente de los de la cadena carbonada. Los procesos relacionados con el destino del grupo amina son transaminación y desanimación.

Transaminación: es la transferencia del grupo -amina de un aminoácido a un -cetoácido. El aminoácido seα α convierte en cetoácido, y el cetoácido aceptor del grupo amina, en el aminoácido correspondiente.

Reacción fácilmente reversible, catalizada por transaminasas o aminotransferasas; utilizan la coenzima piridoxal fosfato, unida firmemente a la enzima.

El piridoxal-P, coenzima, derivado de pirdoxina, vitamina del complejo B, forma con el aminoácido un compuesto intermediario, una base de Schiff.

Las aminotransferasas catalizan la separación y transferencia del grupo amina unido al carbono . El piridoxal-Pα sirve de aceptor y transportador del grupo amina. La transaminación, reacción bimolecular, en la que el aminoácido se une al sitio activo, formando una base de schiff con piridoxal-P. Luego, por hidrolisis, se desprende el -cetoácido correspondiente al aminoácido original. La enzima queda convertida en piridoxamina-P. el grupoα amina es transferido al cetoácido, se genera piridoxal-P y se libera el aminoácido correspondiente. Es común en estas reacciones que el -cetoácido sea el -cetoglutarato; en este caso el nombre de la enzima tiene en cuenta elα α aminoácido donante de amina. Asi, la aspartato aminotransferasa cataliza en ambos sentidos la siguiente reacción, importante en el hígado, que en la reacción inversa, el oxaloacetato actua como aceptor del grupo amina cedido por glutamato y el aminoácido resultante, aspartato, actua como donante de N en la síntesis de urea:

La alanina aminotransferasa es responsable de la reacción:

La alanina, es un importante portador de amina. En músculos estos grupos amina son transferidos desde distintos aminoácidos a -cetoglutarato para dar glutamato y de este a piruvato. Se forma alamina, que pasa a laα circulación y es captada por los tejidos, principalmente el hígado, donde transamina nuevamente y genera glutamato y piruvato.

Otro ejemplo de reacciones de transaminación:

A excepción de lisina y treonina, todos los AA participan en reacciones de transaminación con piruvato, oxaloacetato o -cetoglutarato, para formar alanina, aspartato o glutamato y los -cetoácido correspondientes aα α los AA originales. A su vez, alanina y aspartato reaccionan con -cetoglutarato. En consecuencia, los grupos aminaα de todos los AA convergen en la formación de glutamato.

Desaminación de glutamato: Esta reacción consiste en que el grupo nitrogenado del glutamato es separa por desaminacion oxidativa catalizada por glutamato deshidrogenasa, que utiliza NAD y NADP como coenzimas, pero en la reacción directa, generalmente participa NAD+ para formar -cetoglutarato y amoniaco. Al pH fisiológico, elα capta un protón y se convierte en amonio.

La glutamato deshidrogenasa se encuentra en la matriz mitcondiral y se activa por ADP y GDP, e inhibida por ATP y GTP. Cuando el nivel de ADP en la célula es elevado, la enzima es activada y el aumento en producción de -αcetoglutarato alimenta el funcionamiento del ciclo de Krebs y genera ATP. Pero en abundante ATP y GTP la glutamato deshidrogenasa se inhibe y se reduce el aporte de -cetoglutarato al ciclo y se deprime la actividad del αmismo. La reacción es reversible, el amoniaco se une a -cetoglutarato para formar glutamato. En la reacción αdirecta inversa participa frecuentemente NADP reducido.

Desamidación: los grupos amida de asparragina y glutamina son liberados como amoniaco por hidrolisis catalizada por asparraginasa y glutaminasa respectivamente. Se producen aspartato y glutamato; el amoniaco es protonado para dar amonio.

Vías Metabólicas Del Amoniaco:

La principal fuente de amoniaco en el organismo es la desaminacion oxidativa de glutamato en diversos tejidos. Además se produce amoniaco en cantidades apreciables por acción de bacterias de la flora intestinal sobre los restos de alimentos nitrogenados. Este amoniaco se absorbe y pasa a circulación portal.

El amoniaco es toxico para el SNC. Como el hígado es el principal órgano de remoción en casos de insuficiencia hepática grave, la amoniemia asciende y se producen cuadros de intoxicación con graves consecuencias, encefalopatía, coma y muerte. Las más importante vía de eliminación de amoniaco en el ser humano es la síntesis de urea. Otro es la formación de glutamina.

Formación de glutamina: El amónico se une a glutamato por glutamina sintetasa que cataliza la formación de enlaces amida por la energía que le da la hidrolisis de ATP a ADP. Reacción irreversible. Una reacción similar es catalizada por asparraginasa, que hidroliza asparragina a aspartato y amoniaco.

En el hígado se cumple principalmente en los hepatocitos que rodean a la vena central de los lobulillos. La actividad de la glutamina sintetasa es notable también en musculo, riñones y cerebro. En hepatocitos y células renales es uno de los mecanismos de regulación del equilibrio acido-base.

Formación de la urea: la síntesis de urea se realiza principalmente en hepatocitos que rodean los vasos del sistema porta por un mecanismo en ciclo en el que participan cinco enzimas, y como alimentadores ingresan amoniaco, anhídrido carbónico y aspartato, que sede su grupo -amina. El proceso consume cuatro enlaces fosfatoα de alta energía.

1. Síntesis de carbamilfosfato : el carbamilfosfato se produce por la condensación de amoniaco, CO2 y P, derivado de ATP, y catalizada por carbamilfosfato sintetasa 1 presente en las mitocondrias de hígado, en la cual se hidrolizan dos moléculas de ATP y requiere Mg2+ y N-acetilglutamato (activador alostérico).

2. Síntesis de citrulina : la porción carbamilo es transferida desde carbamilfosfato a ornitina, intermediario del ciclo y se forma citrulina y se libera Pi, reacción catalizada por ornitina transcarbamilasa, enzima de matriz mitocondrial.

Las etapas siguientes se realizan en citosol y la citrulina abandona la mitocondria por un sistema de contratransporte.

3. Síntesis de argininosuccinato : entra en el ciclo el aspartato que se une a la citrulina para formar argininosuccinato, catalizada por argininosuccinato sintetasa, que requiere ATP que se hidroliza a AMP y PPi y Mg2+. Es irreversible.

4. Ruptura de argininosuccinato : el argininosuccinato se rompe y el esqueleto carbonado del aspartato es liberado como fumarato y el grupo amina pasa a formar parte de la cadena lateral de arginina. Reacción catalizada por argininosuccinasa (Liasa).

5. Hidrolisis de arginina: se hidroliza el grupo guanidina de la arginina, catalizada por arginasa, y se forma urea y ornitina, que esta inicia otra serie de reacciones uniéndose a un resto carbamilo y para ello debe entrar en las mitocondrias por un sistema de contratransporte (antiporter) citrulina/ornitina.

La urea, producto final liberado en cada vuelta del ciclo, difunde desde el hígado a la circulación general. Los riñones son los principales órganos de excreción de la urea formada, alrededor del 75% por orina, el resto pasa al colon, donde es hidrolizado por ureasa y se produce amoniaco, que vuelve al hígado por vena porta.

Consideraciones sobre el ciclo de la urea:

Ecuación total del ciclo:

La dos primeras etapas de esta vía se cumplen dentro de las mitocondrias. El carbamilfosfato que participa en la formación de urea es sintetizado en la matriz mitocondrial, donde se encuentra la isozima de carbamilfosfato sintetasa propia de la organela (CPS-1).

Los dos nitrógenos de la urea proceden de aminoácidos participantes en transaminaciones. El amoniaco ingresado en la primera reacción proviene de la Desaminación oxidativa de glutamato, formado por transferencia de amina desde otro aminoácido a -cetoglutarato. El segundo nitrógeno es cedido por aspartato y deriva deα transaminaciones con oxaloacetato. De este modo, al ciclo de la urea converge la casi totalidad de restos nitrogenados de los aminoácidos catabolizados. El producto final, urea, es un compuesto inocuo, fácilmente excretable.

El fumarato liberado en la reacción 4 es intermediario del ciclo de Krebs, el cual es hidratado a malato y este oxidado a oxalacetato.

El oxaloacetato dispone de alternativas metabólicas:

A. Condensarse con acetil-CoA para formar citrato, primera etapa del ciclo de Krebs.B. Convertirse en fosfoenolpiruvato, reacción catalizada por fosfoenolpiruvato carboxiquinasa

(gluconeogénesis).C. Formar aspartato por transaminación, alimentando el ciclo de formación de urea.

Esta reacción y el fumarato conectan con los ciclos de urea y ácido cítrico de manera que el funcionamiento del segundo guía el primero. La síntesis de urea requiere 4 uniones fosfato de alta energía, mientras la oxidacion que tiene lugar de fumarato a aspartato (malato a oxaloacetato) genera tres ATP que constituyen a sostener el proceso total dentro de la célula.

El funcionamiento eficiente del ciclo requiere, además de las enzimas propias del ciclo, otras adicionales como glutaminasa hepática y N-acetil-glutamato sintetasa y los intercambiadores ornitina/citrulina y aspartato/fumarato de membrana mitocondrial interna.

Un adulto normal, con dieta equilibrada, elimina alrededor de 25 a 30g de urea diarios por orina, 90% del nitrógeno excretado por esta vía. La cantidad eliminada es proporcional con la ingesta de proteínas; las otras

sustancias nitrogenadas de orina, principalmente ácido úrico, creatinina, amoniaco y AA, mantienen nivele más o menos constantes y relativamente independientes de la cantidad de alimentos nitrogenados ingeridos. La urea es soluble, difunde a través de membranas celulares y atoxica. El ciclo sirve como vía de síntesis de urea como de arginina por esta razón es AA no es esencial en adultos en balance nitrogenado y solo debe ingerirse en condiciones de requerimiento aumentado (crecimiento, embarazo, lactancia.)

Toxicidad del amoniaco: la encefalopatía asociada a defectos del ciclo de la urea se debe al aumento de amoniaco en sangre y tejidos. Al pH fisiológico, la casi totalidad del amoniaco se convierte en ion amonio, y el amoniaco es una molecula neutra, que atraviesa libremente membranas celulares y el amonio no lo hace.

En cerebro, los valores de 0,5mM son patogénicos y de 1,0mM se asocian con convulsiones y coma.

La acumulación de glutamina por hiperamoniemias, en cerebro, especialmente en astrocitos, produce edema por efectos osmótico, aumento de presión intracraneal e hipoxia cerebral.

La inhibición de la lanzadera malato-aspartato, por la síntesis exagerada de glutamina que reduce los niveles de glutamato, y se produce el aumento de lactato y disminución de pH en cerebro.

El amoniaco estimula la fosfofructoquinasa y con ella la activad glucolitica , aumentando el lactato y el valor de la relación NADH/NAD+.

El aumento de amoniaco desvía la reacción catalizada pro glutamato hacia la aminacion de -cetoglutarato paraα formar glutamato. Esto produce drenaje de un intermediario del ciclo de Krebs y deprime la actividad de esta vía de oxidacion final (el amoniaco inhibe el ciclo de Krebs en aumento). También alteraciones en neurotransmisores y su receptores y propiedades electro fisiológicas de neuronas en el cerebro.

Destino Del Esqueleto Carbonado De Los AA: los aminoácidos los podemos clasificar en glucogénicos y cetogénicos. Casi todos los AA no esenciales son glucogénicos, es decir, que se pueden sintetizar sus esqueletos carbonados a partir de intermediarios del metabolismo de glucosa.

Por otro lado, casi todos los AA cetogénicos son indispensables. Pueden ser convertidos en cuerpos cetónicos, pero estos no sirven como precursores de AA.

AA glucogeneticos: alanina, arginina, aspartato, cisteína, glicocola, glutamato, histidina, hidroxiprolina, prolina, metionina, serina, treonina y valina. El catabolismo de estos AA genera piruvato, oxalacetato, fumarato, succinil-CoA o -cetoglutarato.α

AA cetogénicos: leucina y lisina. AA gluco-cetogénicos: la degradación de fenilamina, isoleucina, tirosina y triptófano.