1.11: XI. Proteinas, Metabolismo
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Nuevos Términos
Citrulina
Desaminación Ácido
desoxirribonucleico (ADN) ARN
mensajero (ARNm)
Ornitina Renovación de
proteínas
Ribosomas
Transaminación ARN de
transferencia (ARNt)
Urea Ácido
úrico Ciclo de
la urea
Objetivos del Capítulo
- Introducir el destino de las proteínas absorbidas y la síntesis de aminoácidos no esenciales
- Discutir el proceso de desintoxicación del amoníaco producido a través del metabolismo del nitrógeno
El destino de las proteínas absorbidas
Las proteínas absorbidas se utilizan con fines anabólicos como la síntesis de aminoácidos no esenciales, la síntesis de proteínas tisulares, la síntesis de enzimas u hormonas, la desaminación o la transaminación.
Síntesis de Aminoácidos No Esenciales
El hígado es el sitio principal del metabolismo de los aminoácidos. El hígado tiene enzimas como las transaminasas y es responsable de la síntesis de aminoácidos no esenciales a través de un proceso llamado transaminación. En esta reacción, un grupo amino de un aminoácido se transfiere a un ácido orgánico para formar un nuevo aminoácido. La vitamina B6 (piridoxina) es necesaria para la actividad de las transaminasas.
La transaminación también proporciona un vínculo entre el metabolismo de proteínas y carbohidratos, donde ciertos aminoácidos pueden usar su esqueleto C para la síntesis de glucosa. La desaminación es la eliminación de grupos amino de los aminoácidos para formar amoníaco. Este proceso es necesario para deshacerse del nitrógeno del cuerpo del animal. Después de la desaminación o transaminación, los esqueletos C se dejan y se utilizan para hacer glucosa, cuerpos cetónicos o producción de energía.
El destino del esqueleto de carbono
- Oxidado para obtener energía
- Se utiliza para la síntesis de glucosa
- Se utiliza para la formación de cuerpos cetónicos
- Se utiliza para la síntesis de grasa
Todos los aminoácidos, excepto la leucina y la lisina, son glucógenos, lo que significa que pueden usar el esqueleto C para la síntesis de glucosa. La leucina y la lisina son aminoácidos estrictamente cetogénicos (forman cuerpos cetónicos) y pueden proporcionar acetil CoA como fuente de energía. Dado que ambos carbonos del acetil CoA se pierden en el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA), no puede proporcionar glucosa. Algunos aminoácidos (isoleucina, fenilalanina, tirosina, triptófano) son glucógenos y cetogénicos.
Todos los aminoácidos, excepto la leucina y la lisina, son glucógenos. La leucina y la lisina son estrictamente cetogénicas.
Algunos aminoácidos pueden ser glucógenos o cetogénicos.
Ciclo de Urea y Desintoxicación del Amoníaco
El amoníaco liberado de la degradación de aminoácidos es tóxico para el sistema nervioso central y necesita ser excretado o desintoxicado. La mayoría de los mamíferos desintoxica el amoníaco y lo excretan como urea en la orina, mientras que las aves lo excretan como ácido úrico (una sustancia blanca en las excretas). La desintoxicación del amoníaco para formar urea es provocada por el ciclo de la urea a través de dos tejidos (hígado y riñón; Figura 11.2).
Dos aminoácidos no proteicos (aminoácidos no utilizados para la síntesis de proteínas) involucrados en el ciclo de la urea son la ornitina y la citrulina El primer paso en el ciclo de la urea es la formación de fosfato de carbamoil a través de la condensación de iones amonio con iones bicarbonato en las mitocondrias del hígado.
La ornitina reacciona con un compuesto llamado fosfato de carbamoil y forma citrulina. La citrulina es fácilmente permeable y entra en el citosol y reacciona con el aspartato, formando argininosuccinato (se necesitan 2 ATP). La enzima argininosuccinato liasa escinde argininosuccinato en arginina y fumarato y fumarato entra en el ciclo de TCA. La arginina se lisa en ornitina y divide la urea, produciendo ornitina, para comenzar el ciclo nuevamente. Por lo tanto, la arginina puede ser un aminoácido no esencial pero no disponible para la síntesis de proteínas.
Los riñones sintetizan arginina a partir de citrulina. El hígado descompone la arginina en urea y ornitina.
Las aves de corral no pueden sintetizar fosfato de carbamoil y por lo tanto no pueden producir urea. En cambio, el ácido glutámico, la glicina y la metionina se utilizan para la síntesis de ácido úrico. Por lo tanto, las aves de corral necesitan altos niveles de metionina, arginina y glicina en su dieta para una producción óptima. Dado que la formación de urea a través del ciclo de la urea depende del ATP, alimentar a los animales de mala calidad o exceso de proteína exige energía y puede conducir a problemas ambientales (por ejemplo, amoníaco del aire, contaminación del agua subterránea).
En los animales rumiantes, los NH3 del rumen se envían al hígado a través de la vena porta y se someten al ciclo de la urea de regreso a la urea y entran en la sangre, donde eventualmente son secretados en la orina o traídos de vuelta al tracto digestivo como fuente de N para los microbios del rumen.
Tipos de ARN
- ARN Mensajero
- Transferencia de ARN
- ARN ribosómico
La síntesis de proteínas ocurre en todos los tejidos del cuerpo. La síntesis de proteínas radica en última instancia en el código genético. Los detalles de la síntesis de proteínas están fuera del alcance del capítulo actual y se explican en otros libros de bioquímica.
Brevemente, los ácidos nucleicos como el ácido desoxirribonucleico (ADN; molécula que almacena información genética) y el ácido ribonucleico (ARN) consisten en nucleótidos. El ADN contiene el código genético del animal y es el modelo de síntesis de proteínas. El ADN controla la formación de ARN (un molde para la transcripción). Hay tres tipos diferentes de ARN (ARN ribosómico, ARN mensajero y ARN de transferencia). Los tres están involucrados en la síntesis de proteínas. El ARN ribosómico es la parte de la estructura de los ribosomas, que tiene codones de tres bases que codifican para aminoácidos (sitio de formación de proteínas). El ARN de transferencia recoge aminoácidos específicos del citoplasma y los transporta a los ribosomas (banco de trabajo donde se elaboran las proteínas). El ARN de transferencia (ARNt) actúa como un adaptador durante la síntesis de proteínas. Cada ARNt lleva un aminoácido específico. El ARN mensajero determina la secuencia de aminoácidos (traducción) en la proteína formada. Tanto el ARN mensajero (ARNm) como el ARNt se producen a partir del molde de ADN. La síntesis de cada proteína está controlada por un ARNm diferente. A medida que se forma la cadena peptídica, no se puede formar un espacio vacío, lo que limita la formación de la cadena peptídica y la síntesis de proteínas. Los 20 aminoácidos son necesarios para la síntesis de proteínas. Por ejemplo, la falta de aminoácidos esenciales en la dieta puede detener la formación de cadenas peptídicas y la síntesis de proteínas y afectar el aumento de peso corporal y el rendimiento animal.
El recambio proteico es un proceso dinámico que implica síntesis y degradación de proteínas continuas y simultáneas. La tasa neta de ganancia o pérdida de proteínas se rige por el equilibrio de síntesis y procesos degenerativos. La constante pérdida de volumen de proteínas en el cuerpo y la pérdida de proteínas, principalmente en las heces, son la base del requerimiento de proteínas. Incluso cuando un animal no está creciendo, todavía tiene un requerimiento proteico. La cantidad de proteína necesaria en la dieta depende de la edad, fisiológico (por ejemplo, embarazo, lactancia) y estado patológico, y calidad de la proteína suministrada.
Puntos Clave
- El hígado es el sitio principal del metabolismo de los aminoácidos.
- Los aminoácidos no esenciales se sintetizan a través del proceso de transaminación.
- La degradación de aminoácidos implica dos procesos (desaminación y transaminación).
- La desaminación es la eliminación de grupos amino del esqueleto C y la liberación de amoníaco.
- El amoníaco tóxico se elimina a través del ciclo de la urea para la desintoxicación de NH3 en urea (mamíferos) o ácido úrico (aves).
- Dos funciones importantes del ciclo de la urea son la desintoxicación del amoníaco (hígado) y el aprovisionamiento de arginina (riñón) para formar urea y ornitina.
- Dos aminoácidos no proteicos (ornitina y citrulina) están involucrados en el ciclo de la urea.
- El esqueleto C entonces se puede usar para energía, glucosa, otros aminoácidos o síntesis de cuerpos cetónicos.
- Todos los aminoácidos excepto la leucina y la lisina son glucógenos.
- Cuatro aminoácidos son tanto cetogénicos como glucógenos (por ejemplo, tirosina, triptófano, isoleucina, fenilalanina).
- La síntesis de proteínas requiere transcripción y traducción. El molde de ADN se transcribe en ARN mensajero (ARNm), que a su vez, sirve como molde (traducción) para la síntesis de proteínas.
- El ARN de transferencia (ARNt) transporta el aminoácido individual a los ribosomas y se une para formar una cadena polipeptídica. Se requieren veinte aminoácidos individuales al mismo tiempo para completar esta tarea.
- Hay pérdidas constantes de proteínas en el cuerpo, y también hay una pérdida de proteínas en el cuerpo, principalmente en las heces.
- La necesidad de proteínas depende de la edad, el estado fisiológico y la calidad de la proteína suministrada en la dieta.
Preguntas de revisión
- ¿Cuáles son las funciones de la ornitina y la citrulina?
- ¿En qué forma se excreta nitrógeno en (a) cerdos y (b) pollos?
- ¿Por qué las aves tienen una mayor necesidad de arginina y metionina?
- En el ciclo de la urea, el fosfato de carbamoil se condensa con ___.
- Citrulina y formas ornitina
- Ornitina y formas citrulina
- Arginina y formas citrulina
- Ornitina y formas arginina
- Las proteínas se pueden utilizar para ___.
- Gluconeogénesis
- Cetogénesis
- Síntesis de grasa
- Todo lo anterior
- Dos aminoácidos son estrictamente cetogénicos. ¿Cuáles dos?
- ¿Cuál de las siguientes moléculas se encarga de llevar los aminoácidos específicos al ribosoma para la síntesis de proteínas?
- ARNt
- mRNA
- ADN
- ARNr
- Diferenciar entre desaminación y transaminación.