Catabolismo de las proteínas

En animales superiores, los aminoácidos son moléculas sillares, que sirven para construir proteínas y otras moléculas como hormonas y algunas vitaminas. En condiciones excepcionales pueden usarse como combustible.

Los aminoácidos de las proteínas únicamente se emplean como combustible por las células en dos ocasiones:

• Cuando la disponibilidad supera la capacidad de uso en la síntesis de las proteínas; es el caso de las dietas hiperproteicas.
• Cuando no existe otra fuente de energía; en este caso, las proteínas se van a hidrolizar en sus aminoácidos constituyentes.
  

Como se explicó en el capítulo de los aminoácidos, estos están formados por un grupo amino y por un grupo carboxilo. Para oxidarlos, hay que degradar estas dos partes, por tanto se hará una eliminación del grupo amino y la oxidación del esqueleto carbonado.

Reacciones básicas del catabolismo de proteínas

1. Eliminación del grupo amino. Se diferencian dos etapas: transaminación y desaminación oxidativa.
   • Transaminación. La transaminación ocurre en el citoplasma y en la matriz de las mitocondrias. La catalizan las enzimas transaminasas, presentes en el hígado y en los músculos, que usan la vitamina B₆ como coenzima. Consiste en la transferencia del grupo α-amino de un aminoácido a un α-cetoácido. Esto origina el α-cetoácido del aminoácido y el L-aminoácido del α-cetoácido. Un ejemplo de transaminación es la que ocurre entre el L-aspartato y el piruvato que origina oxalacetao y L-alanina que, a su vez puede sufrir nuevas reacciones de transaminación con otros α-cetoácidos. Los cetoácidos que se generan en estas reacciones ingresan en la respiración celular, ya sea como piruvato, como acetil-CoA o como algún otro intermediario del ciclo de Krebs (α-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato y oxalacetato), lo que depende del aminoácido del que deriven. El α-cetoácido más empleado en las reacciones de transaminación es α-cetoglutarato. Este se transforma en el aminoácido L-glutamato, que es transportado hasta la matriz mitocondrial de las células hepáticas, donde sufre el proceso de desaminación oxidativa.
     
   • Desaminación oxidativa. Esta reacción supone la pérdida del grupo amino del L-glutamato, en forma de amoniaco (NH₃) o ión amonio (NH4⁺), al tiempo que su carbono α se oxida y regenera el α-cetoglutarato. La cataliza la enzima glutamato deshidrogenasa, que usa como coenzima NADH.
     
     
2. Oxidación del esqueleto carbonado. Los esqueletos carbonados de los 20 aminoácidos, que quedan como resto cuando se elimina el grupo amino, se degradan siguiendo rutas específicas. Mediante estas rutas catabólicas diferentes se obtienen: ácido pirúvico, acetil-CoA u otros intermediarios del ciclo de Krebs. Estos compuestos pueden oxidarse completamente dando CO₂ y H₂O, o utilizarse para la síntesis de glucosa y ácidos grasos que posteriormente serán utilizados como combustibles.

Gracias a estas reacciones de transaminación y desaminación oxidativa, el esqueleto carbonatado del α-cetoácido (derivado del aminoácido de partida), se oxida completamente en el ciclo de Krebs a CO₂ y H₂O. El amoniaco que se obtiene en la desaminación resulta muy tóxico para las células y es necesario eliminarlo. Según cómo lo eliminen, los animales se dividen en tres grupos:


1. Amoniotélicos. Lo eliminan directamente, ya que disponen de agua suficiente para diluirlo y rebajar su toxicidad. A este grupo pertenecen la mayor parte de los animales de agua dulce: peces de agua dulce, invertebrados acuáticos, etcétera.
2. Uricotélicos. Transforman el amoníaco en ácido úrico, que es poco tóxico. Al ser poco tóxico, lo pueden acumular durante largos períodos, y debido a que es casi insoluble lo pueden eliminar en forma semisólida, lo que les permite ahorrar agua. Se da en aves, reptiles terrestres e insectos.
3. Ureotélicos. Transforman el amoniaco en urea, que es menos tóxica y lo eliminan con una pequeña cantidad de agua. Se da en mamíferos, peces de agua salada, anfibios adultos. La urea se producea partir del amoníaco en los hepatocitos del hígado. Se forma mediante una serie de reacciones cíclicas que constituyen el llamado ciclo de la urea; en este ciclo se consume energía.

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Juan Luis Menéndez
Me gusta la divulgación de la naturaleza y el patrimonio cultural, motivos por los que he decidido comenzar el desarrollo de asturnatura.com. Soy un amante de la botánica y la geología.
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