mitocondria1
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MITOCONDRIAS: CARACTERES MORFOLOGICOS DE LAS MITOCONDRIAS.
Constituyen organelos que se encuentran de modo constante tanto en células animales comovegetales, que desde el punto de vista fisiológico se relacionan con la producción y almacenamientode energía y que, como un detalle muy destacado, poseen su propio DNA yRNA lo cual las hace, encierta forma, autoduplicables.
SON ESTRUCTURAS DE FORMA ALARGADAS O REDONDEADA, CUYO NÚMERO YDISPOSICION EN EL CITOPLASMA VARIAN, AMPLIAMENTE, DE UNA CELULA A OTRA.
En células vivas, observadas con microscopio de fase, se constata como organelos cambian de forma:relajándose o contrayéndose; lo cual se ha relacionado con la existencia de proteínas fibrilares deltipo de la actina-miosina.
Su número, ubicación dentro del citoplasma celular, así como el número de crestas que posee cadaorganelo se relacionan con las necesidades energéticas de la célula:
- Las células que consumen mucha energía (muscular, renal, hepática) poseen gran número demitocondrias, con crestas numerosas y ubicadas en las zonas del citoplasma en donde elfuncionamiento es mas intenso (entre las miofibrillas en células musculares, en el polo basal en lascélulas renales).
EN LAS MICROFOTOGRAFIAS ELECTRONICAS LAS MITOCONDRIAS SE VEN COMOVESICULAS LIMITADAS POR UNA DOBLE MEMBRANA: EXTERNA E INTERNA.
- Ambas son de tipo “unidad de membrana”, pero su grosor es algo menor al del plasmalemma (60a70 A°).
- entre las dos membranas existe un espacio, denominado “Cámara Externa” de la mitocondria, quemide entre 60 A° y 100 A°.
- La membrana interna delimita, a su vez un espacio o “Cámara Externa” lleno de una sustancialiquida,más densa a los electrones que el citoplasma fundamental que rodea al organelo, que reciba elnombre de “Matriz Mitocondrial”.
- Un hecho morfológico muy característico de las mitocondrias es el siguiente: mientras la membranaexterna es lisa, la interna se pliega sobre si misma y forma proyecciones que penetran hacia la matrizy que se conocen con el nombre de “Crestas mitocondriales”.
- La forma de las crestas es variable de una célula a otra: En unas son cortas, en otras se extiendenpor completo a través del organelo; en la mayoría de las células son aplanadas, mientras las célulasque intervienen en la síntesis de hormona esteroides (hormonas sexuales y suprarrenales) muestran,como detalles característicos. Crestas en forma de pequeños túbulos.
CONSIDERADAS DESDE EL PUNTO DE VISTA HISTOFISIOLOGICO SABEMOS QUE:
a) La membrana externa se comporta como una barrera de Permeabilidad, controlando el intercambiode sustancias con el citoplasma amorfo.
b) La matriz mitocondrial posee las enzimas que intervienen en el cielo de Krebs y la degradación delácido grasos y aminoácidos.
c) Los complejos enzimáticos que participan en el transporte de electrones y en la fosforilaciónoxidativa se ubican como constituyentes de la membrana mitocondrial interna.
En resumen por sus funciones mas resaltantes, las mitocondrias pueden considerarse como losorganelos fundamentalmente encargados dela oxidación de los materiales combustibles que ingresana la célula (glucosa, acidoS grasos y aminoácidos) con la consiguiente liberación de energía; la cuales, por así decirlo, empaquetada en pequeñas moléculas (principalmente ATP) para ser luego utilizadaen actividades tales como, el movimiento, la síntesis de los constituyentes celulares, elalmacenamiento de combustibles y la creaciónde gradientes de concentración.
El ATP es pues, el principal representante de un conjunto de compuestos de alta energía, que actúana modo de eslabón, acoplando los componentes exorgónicos de los procesos biológicos (catabolismo)con los componentes andergónicos (anabolismo), a fin de hacer a estos últimos termodinámicamenteposible.
EN LA MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA LOS enzimas QUE LLEVAN A CABO ELTRANSPORTE DE ELECTRONES Y LA FOSFORILACIONOXIDATIVA SE DISPONENORDENADAMENTE EN LO QUE SE LE HA DADO EL NOMBRE DE “CONJUNTO RESPIRATORIO”.
- Se ha calculado que cada conjunto respiratorio ocupa un área de membrana de 400 A° cuadrados,de donde existieran aproximadamente 850 conjuntos por micras cuadradas.
- Además, la superficie interior de la membrana interna esta tachonada por un gran numero degránulos esféricos que se unen a la membrana en si por un delgado pedículo. Esta formación,conocida con el nombre de “corpúsculos elementales” o “partículas osmiofilicas”, se cree quecontienen una enzima que actúaacoplando el transporte de electrones a la fosforilación oxidativa.
EL COMPLEJO FUNCIONAL CITOPLASMA AMORFO-MITOCONDRIAS: LA PRODUCCION YALMACENAMIENTO DE ENERGIA.
Según describió Hans Krebs, se puede distinguir 3 etapas en la generación de energía a partir de losalimentos:
a) En la primera etapa, las grandes moléculas contenidas en los alimentos son transformadas,mediante la intervención de los enzimas de los juegos digestivos, en moléculas más pequeñascapaces de ser absorbidas.
De manera:
- Las proteínas se hidrolizan en sus 20 aminoácidos constituyentes.
- Los hidratos de carbono se transforman en azucares simples (monosacáridos), especialmenteglucosas.
- Las grasas se hidrolizan hasta glicerol y ácidos grasos.
b) En la segunda etapa mucha de estas pequeñas moléculas (la Glucosa, los ácidos grasos y algunosaminoácidos) se degradan hasta convertirse en:
ACETIL-CoA
COMPUESTO QUE JUEGA UN PAPEL CENTRAL EN EL METABOLISMO
c) En la tercera etapa, los grupos acetilo del acetil-CoA son oxidados a CO2 en el llamado ciclo deKrebs; en el cual además se liberan electrones,que son transferidos a una cadena de transporte.
El transporte de electrones libera energía para la síntesis de ATP y finalmente, terminan activando aloxigeno que puede entonces unirse a Hidrogeno para formar agua.
LAS 3 ETAPAS EN LA GENERACION DE ENERGIA
Fíjese en losiguiente:
La energía liberada en la degradación gradual de los alimentos se acumulan en el ATP (y en otroscompuestos similares: UTP, CTP, GTP, creativa-fosfato, etc.)
En general se les ha denominado compuesto de fosfato de “alta energía” y sus enlaces se describencomo los enlaces “enlaces de alta energía”.
Sin embargo no hay nada especial en los enlaces fosfato del ATP y de los compuestos similares.
Lo que sucede es que el ATP tiene una tendencia muy fuerte (por repulsión electroestáticos,estabilización por resonancia) a transferir su grupo fosforilo terminal al agua, por lo cual su hidrólisislibera mayor cantidad de Energia que la de un enlaceestar ordinario.
ATP + H2O ADP + P1
G = - 7,3 Kcal / mol
Glicerol- 3 -fosfáto + H2O Glicerol + P1
G = - 2,2 Kcal / mol
En otras palabras, el ATP tiene un elevado “potencial de transferencia” de grupo de fosfato.
Otros compuestos, como el fosfosenolpiruvato (G=-14,8 kca1/mo1) Y la fosfocreatinina(G=-10,3kcal1/mo1) Poseen aun un potencial mas elevado que el ATP, por lo cual pueden transferir su grupofosforilo al ADP paraformar ATP.
De hecho el ATP contiene dos enlaces ricos en energía pero como habitualmente solo se rompe unenlace, puede en términos medios aceptarse que por cada molécula gramo de ATP se liberan 10.0000cal., que pueden ser utilizadas por la células para su funcionamiento.
Observe esto:
Cuando en un calorímetro se quema glucosa en presencia del oxigeno se produce:
y el calor producido que se libera rápidamente es de 690.000 cal/mo1.
Se comprende que una cantidad de calor como la indicada, si esta reacción ocurriese dentro de unacélula, la quemaría instantáneamente.
Por ello, la célula debió desarrollar un mecanismo mediante el cuallos alimentos fueron oxidados lentoy gradualmente, permitiéndole acumular la energía liberada en moléculas de ATP.
A estos procesos se les denomina “Respiración Celular”.
Como la glucosa es el combustible usado con mayor frecuencia y predilección por las células, vamos arevisar primariamente su proceso degradación para luego estudiar su interrelación con el catabolismode ácido grasas y aminoácidos.
LA GLUCOSA ES DEGRADADA MEDIANTE UN DOBLE MECANISMO:
- En una primera fase, que se realiza en ausencia de oxigeno (fase anaerobio o glucolítica de larespiración celular) cada molécula de glucosa es transformada en 1 moléculas de piruvato.
- En la segunda fase el piruvato en presencia de oxigeno (fase aerobia u oxibiótica de la respiracióncelular) se transforma en
- En ambas se libera energía como ATP: pero mientras en la glucólisis se produce por cada moléculade glucosa 2 ATP, en la fase aeróbica se originan 30 ATP.
- En síntesis la célula es capaz de almacenar como ATP aproximadamente el 40% de la energíaliberada por la combustión de la glucosa.
RECUERDE LA ESTRUCTURA DE ESTOS COMPUESTOS
LA GLUCOLISIS ES EL PROCESO POR EL CUAL UNA MOLECULA DE GLUCOSA EXPERIMENTATRANSFORMACIONES GRADUALES CON PRODUCCION FINAL DE 1 MOLECULA DEPIRUVATO.
Recuerda las siguientes características de la glucólisis:
l Se realiza en ausencia de oxigeno.l Rinde 1 moléculas de ATPl Tiene lugar en el citoplasma amorfo yl Se produce mediante 10 reacciones en cascadas, enzimaticamente canalizadas las cuales son:
Fíjese en esto:
En el 1,3- Difosfoglicerato y en el Fosfoenolpiruvato existen enlaces fosfato de alta energía por lacual:
En otras palabras.
Durante la glucólisis se producen 4 ATP y se consumen 2 ATP: por lo cual su rendimiento neto es de 2ATP.
LA FASE SIGUIENTE EN LA GENERACION DE ENERGIA A PARTIR DE LA GLUCOSA SEDENOMINA “FASE AEROBICA” U “OXIBIOTICA”Y SE CUMPLE A TRAVES DE LOS SIGUIENTESHECHOS:
a) El piruvato originado en la glucólisis penetra al interior de las mitocondrias.
b) Todas las reacciones degradativas a partir del piruvato se cumplen en presencia de oxigeno y anivel de la matriz mitocondrial.
c) Durante la fase oxibiotica se realizan básicamente 3 procesos:
- El Piruvato por descarboxilaciónoxidativa es transformado en acetil-CoA.
- El acetil–CoA se oxida completamente hasta CO2 por medio del ciclo de los Ácidos Cítrico, llamadotambién ciclo de los Ácidos Tricarboxilicos o Ciclos de Krebs.
-En la descarboxilación oxidativa del piruvato y en el ciclo de Krebs se originan coenzimas reducidas
(NADH y ).
Estas conducen los electrones hasta los conjuntos respiratorios de las membranas internas
mitocondriales en donde se realiza la fosforilación oxidativa con producción de ATP y .
LA DEGRADACION METABOLICA DE LA GLUCOSA
LA DESCARBOXILACION OXIDATIVA DEL PIRUVATO PARA FORMAR ACETIL-CoA ES ELESLABON ENTRE LA GLUCOLISIS Y EL CICLO DE KREBS.
Piruvato + CoA+ NA DAcetil-CoA +
RECUERDE LA ESTRUCTURA QUIMICA DE ESTOS COMPUESTOS
EL CICLO DE KREBS CONSISTE FUNDAMENTALMENTE EN LOSIGUIENTE:
- Un compuesto de 4 carbonos (oxalacetato) se condensa con otro de 2c (acetato) para originar unácido tricarboxilico de 6 c (ácido cítrico).
- El citrato se isomeriza a Isocitrato y se descarboxila Oxidativamente para originar un ácidodicarboxilico de 5c (e lalfacetoglutarato).
Obviamente en esta reacción se produce una molécula de (descarboxilación) y un NADH(oxidación).
- El enlace tioester del succinil-CoA es un enlace rico en energía (G=- 8 kcal/mo1); por lo cual alromperse para originar Succinato se asocia a la fosforilación de GDP.
y del GTP resultante, como se muestra, resulta un ATP.
- La deshidrogenación del Succinato la transforma en Fumarato, utilizándose FAD como coenzima.
- El fumerato se hidrata a Malato y este finalmente, se deshidrogena empleándose el NAD comocoenzima y regenerándose el oxalacetato.
Observe que en la secuencia anteriormente representada:
l los 3 átomos de C del piruvato se oxidan a
l Se originan 4 NADH y un por molécula de glucosa.l Se forma un GTP por cada piruvato y, por consiguiente, 1 GTP por molécula de glucosa, que a
posteriori rinden 1 ATP.
LA FOSFORILACION OXIDATIVA ES EL PROCESO MEDIANTE ELCUAL SE FORMA ATP
CUANDO SE TRANSFIEREN LOS ELECTRONES DESCI EL NADH O EL HASTA EL
OXIGENO ATRAVES DE UNA SERIE DE TRANSPORTADORES DE ELECTRONES.
l El NADH transfiere un par de electrones al grupo prostético de una flavoproteína denominadaNADH-deshidrogenasa.
l Este grupo prostético esta constituido por Flavin mononucleótido (FMN) que queda así reducido
( ).
l Los así como los originados en el ciclo de Krebs, ceden entonces sus pares deelectrones a la ubiquinona o CoQ.
l La ubiquinona es un compuesto constituido por un grupo quinona y una larga cola isoprenoide,esta última es apolar, lo que le permite a la CoQ red, difundir fácilmente en la membranainterna de la mitocondria para alcanzar los conjuntos respiratorios.
l Los conjuntos respiratorios están formados por 5 citocromos:
A través de los cuales se desplazan los electrones hasta alcanzar el oxigeno (0) que pueda entoncesreunirse a 2H+ para formar agua.
Recuerde:
- La CoQ red transporta 2 iones hidrogeno con sus electrones asociados, vale decir 2 átomos de H.
- Los grupos hemo de los citocromos son transportadores de un solo electrón por vez de modo queuna molécula de CoQ reduce al mismo tiempo 2 moléculas de citocromo b.
- No se conoce de que manera convengan a la vez 4e en la citocromo-oxidasa (a + ); pero seacepta tal convergencia y la reducción simultanea de los 2 átomos de oxigeno que forma la molécula
.
EL ATP SE FORMA EN 3 SITIOS A MEDIDA QUE LOS ELECTRONES FLUYEN A TRAVES DE LA
CADENA DE TRANSPORTE DESDE ELNADH Al Y EN DOS SITIOS CUANDO LO HACEN
DESDE EL .
Por consiguiente:
l Por cada NADH que se origina en la matriz mitocondrial se forman 3 ATP.
l Por cada se forman solo 2 ATP.
l Por cada NADH que se origina en el citoplasma amorfo es formar solo 2 ATP.
Resumen de ATP formados por molécula de glucosa metabolizada:
Eficiencia total de la generación de ATP
kca1(690 kcal)
36 ATP X 7,3 263 kca1
36 ATP X 10 360 kca1
± 40%
Para concluir, fije el siguiente concepto:
En condiciones normales el transporte electrónico esta estrechamente acoplado a la fosforilación:
l Los electrones no fluyen a través de la cadena, a menos que el ADP sea simultáneamentefosforilado a ATP
l El factor más importante que regula la velocidad de la fosforilación oxidativa es el nivel de ADP:Aumenta conforme aumenta el ADP.
l Esto es de gran importancia fisiológica por cuanto el ADP aumenta conformese utiliza el ATP, lo
cual equivale a decir que:
l Los electrones no fluyen a menos que la célula necesite sintetizar ATP.
EL COMPLEJO FUNCIONAL CITOPLASMA AMORFO-MITOCONDRIAS
Con pocas excepciones, el complejo funcional citosol-mitocondrias interviene en la mayoría de losprocesos degradativos y biosistéticos que se realizan en las células eucarióticas.
De esta manera, como nuestro interés actual es que el alumno comprenda como se integran lasprincipales rutas metabólicas, las supondremos realizándose en una “célula eucariótica tipo” contodas sus potencialidades funcionales conservadas.
Mas adelante, al abordar la morfofisiología de los diferentes Aparatos y Sistemas, estudiaremos laintervención de cada uno de ellos en la conservación de la homeostasis orgánica, requisitoindispensable al estado de salud.
Como quedo dicho; las células disponen de un fondo común de grupos acetilo que provienen no solode la glucólisis y de la descarboxilación oxidativa del piruvato, sino también de la degradación de losácidos grasos y de algunos aminoácidos.
Los constituyentes lípidos de los alimentos se emplean en el organismo con 3 finesfundamentales:
a) Los ácidos grasos se degradan para producir energía y son también sintetizados y unidos al glicerolpara almacenarse como grasas neutras.
b) Formando parte del fosfatidato y de la ceramida son utilizados, junto con el colesterol, para lasíntesis de membranas.
c) El colesterol, proviene de los alimentos o sintetizado de novo se emplea, además, en la producciónde ácidos bíliares y de hormonas esteroides (sexuales y suprarrenales).
Los ácidos grasos se degradan en la matriz mitocondrial por el denominado proceso de laBeta-Oxidación de KNOOP.
Recuerde: En cada ciclo de degradación de la ruta de Beta oxidación, la cadena del ácido es acortadaen 2 átomos de carbono que se liberan como acetil – CoA, produciéndose además una FADH2y unNADH.
La ruta principal para la utilización de los ácidos grasos como combustible es la entrada delAcetil – CoA en el ciclo del Ácido Cítrico por condensación con el Oxalacetato.
Fíjese, si se presenta por el número de átomos de carbono de ácido graso, cada molécula rinde N/2acetilos y, en términos de ATP, el ingresar al ácido de Krebs:
Moléculas de ATP
A ellos, deben añadirse a los ATP producidos por las moléculas de NADH y FADH2 originados en losciclos de degradación.
Recuerde esto: “los ácidos grasos siguen la ruta metabólica principal cuando hay un suministroadecuado y una utilización equilibrada de grasas y carbohidratos”.
¿Qué pasa cuando la glucosa no es suministrada en cantidad suficiente (en el ayuno prolongado) o nopuede ser utilizada en forma adecuada (en la diabetes mellitas, por ejemplo)?
Describimos lo que sucede en el ayuno prolongado:
l En primer lugar, al disminuir el aporte de glucosa, por mecanismos que luego estudiaremos, seincrementa la producción en el citoplasma amorfo del llamado AMP cíclico (AMPc), a expensasdel ATP.
El AMPc activa una proteína-quinasa que determina la fosforilación tanto de los glucógenos Sintasacomo la de glucógeno fasforilasa.
La fosforilación de estas dos enzimas tienen efectos opuestos: activa a la glucógeno fosforilasa einhibe a la glucógeno sintasa.
El resultado neto es:
l Se detiene la formación de glucógeno.
l Se acelera la degradación del glucógeno, con la con siguiente elevación en la concentración deglucosa.
l La célula, concomitantemente, trata de aumentar la cantidad de glucosa disponible,sintetizándola a expensas de compuestos no carbohidratos.
Este proceso que se denomina GLUCONEOGENESIS se realiza con todos los procesos biosintéticos,por una vía diferente a la de la glucólisis.
El compuesto central en la gluconeogénesis es el OXALACETATO y de una manera resumida, la rutapuede representarse así:
¿Qué compuestos no carbohidratos utiliza la célula para formar oxalacetato y luego glucosa por la víadel fosfoenolpiruvato?
El oxalacetato se obtiene:
l Directamente por la degradación de algunos aminoácidos
A expresar del piruvato obtenido por transformaciones del lactato (ciclo de Cori) y también, de ladegradación aminoácido.
Estos tienen dos consecuencias:
l Una beneficiosa, por cuanto las células nerviosas y las musculares son capaces de metabolizardirectamente estos compuestos, habitualmente conocidos con el nombre de CUERPOSCETONICOS.
l Otra indeseable, por cuanto su acumulación determina un estado de ACIDOSIS (acidosismetabólica) que eventualmente pone en peligro la vida del individuo.
Fíjese y Recuerde esto: LOS ACIDOS GRASOS NO PUEDEN SER CONVERTIDOS EN GLUCOSA.
Qué pasa cuando se suministran cantidades excesivas de glucosa?
l en primer lugar, se almacena la glucosa bajo forma de glucógeno.
Esto es posible porque:
l Deja de producirse AMPc y el existente se destruye por una fosfodiestarasa.
l Al disminuir el AMPc, disminuye también la fosforilación de las enzimas glucógeno-sintasa yglucógeno-fosforilasa.
l Una fosfotasa desfosforila al propio tiempo a ambas enzimas y en esta forma, la glucógeno-sintasa se activa y la glucógeno fosforilasa se inactiva.
El efecto neto es pues el siguiente:
Sin embargo, no hay una acumulación ilimitada en la célula, porque el propio glucógeno actúa deinhibidor de la glucógeno sintasa, la enzima que promueva su formación.
l En segundo lugar el exceso de grupos acetilo que se produce en la matriz mitocondrial, en lugarde seguir la vía del ciclo de Krebs, son utilizados para la biosíntesis de ácidos grasos y,ulteriormente para su depósito como grasas neutras. Recuerde que el almacenamiento decombustibles se realiza fundamentalmente como grasa neutra y no como glucógeno.
Esto tiene sus ventajas a las cuales ya hicimos referencia. Para poder sintetizar ácidos grasos, lacélula debe resolver ciertos problemas:
l Debe trasladar los grupos acetilo desde la matriz mitocondrial hasta el citoplasma amorfo, quees el sitio de la célula donde se encuentra las enzimas que catalizan las reaccionesbiosíntéticas.
¡ Esto es un problema porque los grupos acetilo (acetil-CoA) no son capaces de atravesarla membrana mitocondrial.
l debe disponer en el citosol de un fondo suficiente de NADPH, coenzima que interviene en lasreacciones de reducción que tienen lugar durante la síntesis de ácidos grasos.
La solución de estos problemas se alcanza mediante dos procesos:
a)por el Ciclo CITRATO-PIRUVATO, la célula transporta los grupos acetilo al citosol y al propio tiempogenera parcialmente el NADPH que se precisa para la biosíntesis de los ácidos grasos.
l el resto de los NADPH provienen de la llamada VIA de las PENTOSA FOSFATOS.
El ciclo del Citrato-Piruvato se cumple de la manera siguiente:
l El acetil-CoA producido en la matriz mitocondrial por la descarboxilación oxidativa del piruvato,se une al oxalacetato para formar citrato, tal como acontece en el ciclo de Krebs,
l El citrato así formado, en lugar de ser oxidado, se transporta de citasol de allí, se descomponenuevamente en acetil-CoA y oxalaceto,
l En el citosol, el oxalacetato se reduce a malato utilizando NADH que proviene de la glucólisis(la glucólisis se llama también Vía de EMBDEN-MEYERHOF),
l El malato, por una descarboxilación oxidativa que utiliza como coenzima NADP+, setransforma en piruvato rindiendo además NADPH,
l El piruvato difunde de nuevo a la mitocondria y por carboxilación.
l Reintegra al ciclo la molécula de oxalacetato primitivamente utilizada,
l Mientras tanto, el acetil-CoA formado en el citosol para la ruptura del citrato, se usa para lasíntesis de las cadenas de ácidos grasos, empleando como agente reductor el NADPH.
EL CICLO CITRATO-PIRUVATO
La ruta de las Pentosa Fosfatos representa una derivación de la vía glucolítica o deEmbden-Meyerhof.
En ella, Una molécula de glucosa -6-fosfato es oxidada hasta RIBOSA -5-FOSFATO, rindiendo 2NADPH:
Como dijimos:
l La importancia de esta vía en la síntesis de ácidos grasos es el aporte para completar losNADPH que en ellas se precisan.
l Además, la ribosa-5-fosfato y sus derivados (desoxiribosa-5-fosfato) se emplean para sintetizarimportantes biomoléculas:ATP,CoA,NAD,FAD,DNAYRNA.
DIAGRAMA DE LA SINTESIS DE ACIDOS GRASOS
Como ejercicio de Revisión Bibliográfica:
Consulte como se realiza la síntesis de ácidos grasos saturados y no saturados a partir del Acetil-CoA
l Explique la síntesis de palmitato
l Explique la síntesis del oleato
l Diga que se llama “ácidos grasos no saturados esenciales”.
UTILIZACIÓN DE LAS PROTEINAS.
Lo contrario de lo que sucede con los hidratos de carbono y los lípidos, los aminoácidos que ingresanal organismo por la digestión de las proteínas contenidas en los alimentos, NO PUEDEN ser NIALMACENADOS NI EXCRETADOS.
Ellos son utilizados:
l SINTESIS DE PROTEINAS: Los aminoácidos son directamente utilizados para el ensamblajede las cadenas polipeptídicas que forman tanto las proteínas estructurales como las desecreción.
l SINTESIS DE PURINAS Y PIRIMIDAS: Las bases púricas (adenina, guanina, xantina ehipoxantina) y pirimidicas (citosina, metil-citosina, timina y uracilo) se sintetizan a expensas dealgunos aminoácidos (glicocola y aspartato)
Estas bases, unidas a una pentosa (ribosa o desoxirribosa) y a fosfato constituyen los nucleótidos; loscuales se polimerizan para formar los ácidos nucleicos (ácido ribonucleicos y desoxiribonucleico).
Los nucleótidos intervienen igualmente en la síntesis de importantes biomoléculas, tales como elNAD, FAD, ATP, CoA, etc.
l SINTESIS DE AMINAS: la pérdida del grupo carboxilato de los A.A, por acción de unadescarboxilasa que utiliza como coenzima el piridoxal fosfato, las transforma en aminas conpapel fisiológico trascendente.
l SINTESIS DE PORFIRINAS: la glicocola es el A. A. que se utiliza para la síntesis de los anillospirrólicos que se unen de a 4 para formar el esqueleto de las porfirinas.
¡ Una protoporfirina unida a Fe++constituye el grupo HEMO del pigmento hemático(hemoglobina).
¡ Las porfirinas en el hombre se degradan por abertura del anillo, formando pigmentos detetrapirroles conocidos con el nombre de “PIGMENTOS BILIARES”
7.5.2.- TODO EL EXCEDENTE DE AMINOACIDOS, UNA VEZ QUE SE HAN CUBIERTO LASNECESIDADES DEL ORGANISMO EN LAS DIFERENTES RUTAS BIOSINTETICAS, ESUTILIZADO COMO COMBUSTIBLE METABOLICO.
a)DESTINO DEL GRUPO ALFA-AMINO:
l En la mayoría de los aminoácidos el grupo alfa-amino es transferido al alfa-cetogluterato paraformar glutamato
l El glutamato es luego desaminado oxidativamente liberándose amoníaco, a cuyas expensas sesintetiza UREA
Paraser excretada. Parte del NH4+ es igualmente utilizado en la biosíntesis de compuestosnitrogenados
l En el hombre la urea sesintetiza mediante una serie de reacciones conocidas como CICLO DELA UREA O CICLO DE KREBS – HENSELEIT.
Esta sería una representación de los pasos fundamentales del ciclo del ácido cítrico:
Fíjese:
l El precursor inmediato de la urea es la arginina que es hidrolizada a urea y orinitina.
l Las otras reacciones del ciclo conducen a resintetizar arginina:uniendo a la ornitina, primero ungrupo carbamilo
(H2N –C -) sintetizado a partir de NH4 + CO2 para originar citrulina; luego, al aspartato aporta unsegundo grupo amino y la citrulina se desdobla en arginina + fumarato.
l El fumarato ingresa al ciclo de Krebs en donde, como se sabe es transformado en oxalacetato.
l El oxalacetato, sabemos también, puede seguir tres vías:
¡ Unirse al acetato para formar citrato;
¡ Producir glucosa por la vía del fosfoenol piruvato y
¡ Ser transaminado para dar aspartato que ingresa al ciclo de la urea.
b) Destino de las cadenas carbonadas: Una vez desaminados, el esqueleto carbonado de losaminoácidos es degradado hasta:
l Piruvatol Acetil-CoAl Aceto-acetil-CoAl Un intermediario del ciclo del ácido cítrico (alfa cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato,
oxalacetato).
Por razones explicables los aminoácidos, según los compuestos que se originan de sus cadenascarbonadas, se han clasificado en 2 grupos:
De los 20 a. a. que constituyen las proteínas:
l Uno es patogénico; la leucina,l Cinco son patogénicos y glucogénicos: lisina, isoleucina, fenilalanina, tirosina y triptofano,l Los catorce restantes son glucogénicos.
Los aminoácidos contenidos en las proteínas alimenticias, no siempre suponen un aportesuficiente de todos y cada uno de distintos a. a.
Esto obliga al organismo a sintetizar los aminoácidos cuantitativamente deficientes.
Desde el punto de vista de la capacidad del organismo para sintetizar los a. a. y estos se hanclasificado en dos grupos:
A. A ESCENCIALESA. A. NO ESENCIALES
1.- Arginina 1.Alanina
2.Histidina 2.Asparragina
3.Isoleucina 3.Aspartato
4.Leucina 4.Cisteina
5.Lisina 5.Glutamato
6.Metionina 6.Glutamina
7.Fenil-Alanina 7.Glicocola
8.Treonina 8.Prolina
9.Triptofano 9.Serina
10. Valina 10.Tirosina
Como se ve:
l El hombre solo puede sintetizar solamente la mitad del conjunto básico de A. A., a los cuales seles denomina NO ESENCIALES
l Los A. A., que el hombre no es capaz de sintetizar y que por lo tanto, deben obligatoriamenteser aportados por la dieta se llaman ESENCIALES.
l La deficiencia de tan solo un aminoácido esencial en la dieta determina una mayor degradaciónde proteínas que de síntesis y, consecuencialmente, mayor excreción de nitrógeno del que esingerido: BALANCE DE NITROGENO NEGATIVO.
Las principales vías por las que se sintetizan los aminoácidos no esenciales son lassiguientes:
Coordinación de Aprendizaje Dialógico Interactivo - Unefm ©Santa Ana de Coro, Edo. Falcón - Venezuela, 2006.