metabolismo

1. PROTEINA Y SU METABOLISMO
Importancia de las proteínas
Las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. El
nombre proteína proviene de la palabra griega  ("prota"), que significa "lo primero" o
del dios Proteo, por la cantidad de formas que pueden tomar.
Las proteínas son importantes porque desempeñan un papel fundamental en los seres
vivos y son las biomoléculas más versátiles y más diversas. Cumplen muchas funciones
diferentes, entre las que destacan:
 Funciones estructurales, las proteínas son macromoléculas que forman la estructura de
las membranas y paredes celulares, y membranas de las organelas internas de las
células y otras estructura como la queratina, fibroína, elastina, colágeno, etc. de los ser
vivos.
 Ser esenciales para el crecimiento. Las grasas y carbohidratos no las pueden sustituir,
por no contener nitrógeno.
 Proporcionan los aminoácidos esenciales fundamentales para la síntesis tisular.
 Son materia prima para la formación de los jugos digestivos, hormonas, proteínas
plasmáticas, hemoglobina, vitaminas y enzimas.
 Funcionan como amortiguadores, ayudando a mantener la reacción de diversos medios
como el plasma.
 Actúan como catalizadores biológicos acelerando la velocidad de las reacciones
químicas del metabolismo. Son las enzimas.
 Actúan como transporte de gases como oxígeno y dióxido de carbono en sangre
(hemoglobina, mioglobina).
 Actúan como defensa, los anticuerpos son proteínas de defensa natural contra
infecciones o agentes extraños.
 Formación de compuestos tóxicos, como el caso de los venenos de las serpientes,
abejas, etc.
 Como reserva de ellas mismas y que tenemos circulando en la sangre (albúmina y
globulinas).
 Permiten el movimiento celular a través de la miosina y actina (proteínas
contráctiles musculares).
 Resistencia. El colágeno es la principal proteína integrante de los tejidos de sostén.
 Funciones respiratorias, las proteínas como los citocromos participan en el transporte
de electrones para la producción de energía.
 Funciones visuales, las proteínas como son las opsinas y rodopsinas participan en las
reacciones relacionadas con la visión.
 Los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de
desencadenar una respuesta determinada.
 Energéticamente, estas sustancias aportan 4 Kcal por gramo de energía al cuerpo; la
proteína en el organismo no debe ser utilizada como fuente de energía, si no como
fuente de aminoácidos, para cumplir muchas funciones en el organismo. Sin embargo
en caso de exceso, déficit de aminoácidos y déficit de nutrientes energéticos como son
glúcidos y lípidos, entonces las proteínas son utilizadas como fuente de energía.

2. 
Características de las Proteínas
Los prótidos o proteínas son biopolímeros, es decir, están constituidas por gran número
de unidades estructurales simples repetitivas (monómeros: aminoácidos). Debido a su gran
tamaño, cuando estas moléculas se dispersan en un disolvente adecuado, forman siempre
dispersiones coloidales, con características que las diferencian de las disoluciones de
moléculas más pequeñas.
Por hidrólisis, las moléculas de proteína se escinden en numerosos compuestos
relativamente simples. Estas unidades son los aminoácidos, de los cuales existen veinte
especies diferentes y que se unen entre sí mediante enlaces peptídicos. Cientos y miles de
estos aminoácidos pueden participar en la formación de la gran molécula polimèrica de una
proteína.
Todas las proteínas tienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno y casi todas poseen
también azufre. Si bien hay ligeras variaciones en diferentes proteínas, el contenido de
nitrógeno representa, por término medio, 16% de la masa total de la molécula; es decir,
cada 6,25 g de proteína contienen 1 g de N. El factor 6,25 se utiliza para estimar la cantidad
de proteína existente en una muestra a partir de la medición de N de la misma.
Las proteínas son largas cadenas de aminoácidos unidas por enlaces peptídicos entre el
grupo carboxilo (-COOH) y el grupo amino (-ÍMH2) de residuos de aminoácido adyacentes.
La secuencia de aminoácidos en una proteína está codificada en su gen (una porción de
ADN) mediante el código genético. Aunque este código genético especifica los 20
aminoácidos "estándar" más la selenocisteína y –en ciertos Archaea– la pirrolisina, los
residuos en una proteína sufren a veces modificaciones químicas en la modificación
postraduccional: antes de que la proteína sea funcional en la célula, o como parte de
mecanismos de control. Las proteínas también pueden trabajar juntas para cumplir una
función particular, a menudo asociándose para formar complejos proteicos estables.
Propiedades de las proteínas
 Solubilidad: Se mantiene siempre y cuando los enlaces fuertes y débiles estén
presentes. Si se aumenta la temperatura y el pH, se pierde la solubilidad.
 Capacidad electrolítica: Se determina a través de la electroforesis, técnica analítica en
la cual si las proteínas se trasladan al polo positivo es porque su molécula tiene carga
negativa y viceversa.
 Especificidad: Cada proteína tiene una función específica que está determinada por su
estructura primaria.
 Amortiguador de pH (conocido como efecto tampón): Actúan como amortiguadores de
pH debido a su carácter anfótero, es decir, pueden comportarse como ácidos
(aceptando electrones) o como bases (donando electrones).
LOS AMINOÁCIDOS
El aminoácido es la unidad básica constituyente de las proteínas. Existen 20 aminoácidos
esenciales distintos, componentes de todas las proteínas, cada uno de ellos codificado por
un codón (por una tripleta de nucleótidos) según el código genético. Los aminoácidos se

3. unen linealmente uno a otro formando polipéptidos. Su clasificación dependerá de si son
esenciales o no lo son.
Clasificación de los aminoácidos
Hay 22 aminoácidos conocidos que se clasifican del siguiente modo:
 Aminoácidos esenciales: son 9 y se llaman así porque no pueden ser fabricados por
nuestro cuerpo (el resto sí) y deben obtenerse a través de la alimentación.
 Aminoácidos no esenciales: son así mismos importantes, pero si no se encuentran en
las cantidades adecuadas, pueden sintetizarse a partir de los aminoácidos esenciales o
directamente por el propio organismo.
 Aminoácidos condicionalmente esenciales: serían esenciales sólo en ciertos estados
clínicos. Así la Taurina, Cisteína y la Tirosina suelen ser esenciales en prematuros. La
Arginina puede ser también esencial en casos de desnutrición o en la recuperación de
lesiones o cirugía. La Prolina, la Serina y la Glicina también serían, puntualmente,
esenciales.
 Por último, tenemos a la Carnitina que muchos autores también incluyen como
aminoácido, aunque es una sustancia sintetizada en nuestro cuerpo a partir de otros
aminoácidos.
AMINOÁCIDOS ESENCIALES Y NO ESENCIALES
De los 20 aminoácidos que se combinan para formar las proteínas, algunos no pueden ser
sintetizados por el organismo, por lo que se denominan aminoácidos esenciales o
indispensables.
El concepto de aminoácido esencial, para que los animales puedan sintetizar proteína es
necesaria la presencia simultánea y la concentración suficiente de una veintena de
aminoácidos (pool de aminoácidos) procedentes por lo general del torrente sanguíneo.
Algunos no son sintetizados por el organismo, o su síntesis es demasiado lenta, por lo que
para satisfacer la demanda hay que aportarlas vía alimento. A este conjunto de
aminoácidos se les denomina limitantes o esenciales. Estos son:
Arginina (no en cerdos) Treonina,
Histidina (no en cerdos) Triptófano
Isoleucina Valina
Leucina Metionina,
Lisina Fenilalanina,
La arginina puede ser esencial para los niños muy pequeños ya que sus requerimientos
son mayores que su capacidad para sintetizar este aminoácido.
Los aminoácidos glicina, Serina y prolina se consideran esenciales solo en pollos, debido
que, no es suficiente su síntesis en la etapa de crecimiento.
El número y el tipo de aminoácidos esenciales va depender de la especie monogástrica y

4. del tipo de producción, no obstante se consideran en torno a diez de ellos. A la hora de
racionar hay que tener en cuenta los aportes de lisina y de metionina, fundamentalente para
las dietas de monogástricos.
Los aminoácidos no esenciales que, pueden ser sintetizados en las células del hombre
o animales monogástricos. Los aminoácidos no esenciales son:
Alanina glutamina
Arginina glicina
Ácido aspártico prolina
Asparragina Serina
Cisteína Tirosina
Ácido glutámico
El grupo denominados semiindespensables, que son aquellos que solo se pueden
sintetizar a partir de aminoácidos esenciales. Tales es el caso de la cistina y tirosina, que
únicamente se sintetizan a partir de los aminoácidos esenciales metionina y fenilalanina,
respectivamente. Si la dieta no aporta suficiente cantidad de fenilalanina o si el organismo
no puede transformar la fenilalanina en tirosina por algún motivo como sucede en la
enfermedad hereditaria denominada fenilcetonuria, entonces la tirosina se convierte en
esencial.
AMINOACIDOS LIMITANTES
Las proteínas se aprovechan en función de la menor o mayor cantidad de aminoácido
esencial existente. Si hay poco, este limitará este aprovechamiento.
El perfil ideal de aminoácidos para cerdos de engorde (80-120 kg). A medida que las
concentraciones de proteína se reducen y los aminoácidos se añaden a las dietas de
engorde, se hace mucho más importante estimar con precisión las necesidades de
aminoácidos.
El orden de los aminoácidos limitantes normalmente determina el equilibrio óptimo. En
dietas estándares a base de maíz-soja, la Lisina es el primer limitante, seguido por la
treonina, la metionina y el triptófano.
El aminoácido que se encuentre en la más baja proporción respecto de una necesidad es
la que se denomina "aminoácido limitante". En dietas para monogástricos, teóricamente
cualquier aminoácido puede ser limitante. Pero en condiciones prácticas comúnmente los
aminoácidos limitantes son: lisina, triptófano y los aminoácidos azufrados metionina y
cistina.
Aminoácido limitante: aminoácido esencial que se encuentra en menor proporción respecto
a lo requerido.
Primer aminoácido limitante: aquel aminoácido esencial que se encuentra en la menor
proporción respecto a lo requerido, en comparación a los otros aminoácidos esenciales.
Aminoácido antagónico.- Un aminoácido retrasa el crecimiento por suministrarse en
exceso, y solamente puede contrarrestarse mediante la adición de otro aminoácido de

5. estructura similar. Loa casos más frecuentes son de lisina-arginina y de leucina-isolecucina-
valina, donde por ejemplo, un exceso de lisina puede contrarrestarse adicionando niveles
excedentes de arginina y viceversa; los aminoácidos de cadena ramificada interactúan en
forma similar.
Cuando dos alimentos que contienen proteínas con aminoácidos limitantes diferentes (lisina
en la proteína del trigo y del arroz - pero muy ricas en metionina - y metionina en la de
leguminosas - ricas en lisina) se consumen en la misma comida (por ejemplo en un potaje
de garbanzos y arroz), el aminoácido de una proteína puede compensar la deficiencia de
la otra, dando lugar a una proteína de alto valor biológico.
¿Cuáles son las funciones básicas de los aminoácidos?
Todos los aminoácidos participan en la síntesis de las proteínas, pero a la vez cada uno de
ellos tiene una serie de funciones determinantes en el organismo:
 Acido Glutámico: sirve principalmente como "combustible" del cerebro y ayuda a
absorber el exceso de amoníaco (afecta a las funciones cerebrales).
 Alanina: es uno de los aminoácidos no esenciales que interviene en el metabolismo de
la glucosa.
 Arginina: interviene en los procesos de detoxificación del organismo, en el ciclo de la
urea y en la síntesis de creatinina. Estimula la producción y liberación de la hormona de
crecimiento.
 Asparagina: este tipo de aminoácidos se forma a partir del ácido aspártico. Ayuda
también a eliminar el amoníaco del organismo actúa (protegiendo así el sistema
nervioso) y mejora la resistencia a la fatiga.
 Carnitina: este aminoácido colabora en disminuir niveles altos de colesterol; puede
prevenir o mejorar arritmias cardíacas y también es útil en algunos casos de sangrado
de encías y piorreas.
 Cisteína: ayuda al organismo a eliminar los metales pesados. Es uno de los
aminoácidos que interviene en el crecimiento y la salud del cabello y también forma
parte del factor de tolerancia a la glucosa.
 Citrulina: participa en el ciclo de la urea y síntesis de creatinina
 Fenilalanina: pertenece al grupo de aminoácidos que ayudan a nuestro organismo a
mantener niveles adecuados de endorfinas que son responsables de la sensación de
bienestar. Este aminoácido reduce el apetito desmesurado y ayuda a calmar el dolor.
 Glicina: facilita al cuerpo la creación de masa muscular (útil para la distrofia muscular)
Útil para tratar la hipoglucemia y para la hiperactividad gástrica.
 Glutamina: puede ayudar a mejorar el coeficiente intelectual y diversos problemas
mentales (desánimo, principios de demencia senil, etc.) De entre los aminoácidos
destaca por ser de ayuda para combatir la adicción al alcohol.
 Histidina: es un aminoácido precursor de la histamina. Puede ayudar a mejorar en
algunos casos la artritis reumatoidea, síntomas alérgicos y úlceras.
 Isoleucina: interviene en la síntesis de hemoglobina y mantiene el equilibrio de la
glucosa en la sangre. Interviene en la producción de energía y reparación del tejido
muscular.
 Leucina: junto a otros aminoácidos como la isoleucina interviene en la formación y
reparación del tejido muscular. Colabora en la curación de la piel y huesos

6.  Lisina: participa junto con la metionina en la síntesis del aminoácido carnitina y ayuda
a tratar o prevenir los herpes. Incrementa con la arginina, la producción de la hormona
de crecimiento.
 Metionina: su déficit puede ocasionar algunos tipos de edemas, colesterol y pérdida de
cabello.
 Ornitina: colabora, como otros aminoácidos, en el metabolismo de la glucosa. En este
caso lo hace estimulando la liberación de insulina. También puede ayudar a fabricar
masa muscular.
 Prolina: como otros aminoácidos interviene en la síntesis de neurotransmisores
cerebrales relacionados con el alivio de la depresión temporal y colabora también en la
síntesis de colágeno.
 Serina: interviene en el metabolismo de grasas y ácidos grasos así como también hace
de precursor de los fosfolípidos (nutren el sistema nervioso).
 Taurina: es uno de los aminoácidos condicionalmente esenciales y destaca su función
de neurotransmisor cerebral. Colabora en la degeneración grasa del hígado.
 Tirosina: destaca entre los aminoácidos por su función de neurotransmisor y puede
ayudar en caso de ansiedad o depresión.
 Treonina: ayuda en los procesos de desintoxicación junto a los aminoácidos Metionina
y Ácido Aspártico. También participa en la síntesis del colágeno y de la elastina.
 Triptófano: precursor del neurotransmisor serotonina. Este aminoácido también actúa
como antidepresivo natural, favorece el sueño y también puede mejorar los casos de
ansiedad. Útil en terapias contra el alcoholismo.
 Valina: favorece el crecimiento y reparación de los tejidos musculares. Puede ser,
dentro de los aminoácidos, muy útil para reducir el apetito y la bulimia.
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
En Monogástricos
Los procesos de síntesis y degradación de proteína en el organismo animal son
simultáneos. Se puede considerar que existe un pool de aminoácidos en el organismo que
está en constante renovación y que responde al resumen general de la Figura 5:
Figura 5. Metabolismo de proteína en Monogástricos

7. Metabolismo proteico en rumiantes
Así como en los monogástricos la pieza clave son los aminoácidos, en los rumiantes el
compuesto clave es el amoniaco (Figura 6).
Figura 6. Metabolismo proteico ruminal y en otros tejidos
Metabolismo en el hígado y reciclaje de urea.
Cuando hay falta de energía para la fermentación o cuando la proteína en la dieta es
excesiva, no todo el amoniaco producido en el rumen puede ser convertido a proteína
microbiana. Un exceso de amoniaco pasa la pared del rumen y es transportado al hígado.
El hígado lo convierte en urea que se libera en la sangre. La urea en la sangre puede seguir
dos caminos:
 Volver al rumen vía la saliva o a través de la pared del rumen, denominado reciclaje
de N.
 Excreción en la orina por los riñones.
Cuando la urea vuelve al rumen reconvertida en amoniaco puede servir como una fuente
de nitrógeno para el crecimiento bacteriano (Figura 7).
La urea excretada en la orina se pierde. Cuando las raciones son bajas en proteína, la
mayoría de la urea se recicla en los rumiantes principalmente en la llama, alpaca seguido
por otros rumiantes (vacuno ovino y caprino) y se pierde poco N en la orina. Sin embargo,
cuando se incrementa el contenido de proteína de la ración, se recicla menos urea y se
excreta más cantidad por la orina.
Síntesis de la proteína de la leche.
Durante la lactancia, la glándula mamaria tiene una alta prioridad para utilizar aminoácidos.
El metabolismo de aminoácidos en la glándula mamaria es sumamente complejo. Los
aminoácidos pueden ser convertidos en otros aminoácidos o bien ser oxidados para
producir energía. La mayoría de los aminoácidos absorbidos por la glándula mamaria se
utilizan para sintetizar las proteínas de leche (Figura 7). La leche contiene
aproximadamente 30g de proteína por kg, pero hay diferencias importantes entre razas y
dentro la misma raza.

8. La proteína principal es la caseína que constituye el 90% de la proteína en la leche. Las
caseínas contribuyen al alto valor nutritivo que tienen muchos productos lácteos. Las
proteínas del suero lácteo también son sintetizadas a partir de aminoácidos en la glándula
mamaria. Algunas proteínas encontradas en la leche (inmunoglobulinas) juegan un papel
importante en la prevención de las enfermedades de las crías. Las inmunoglobulinas son
absorbidas directamente de la sangre y al no ser sintetizadas dentro la glándula mamaria
su concentración en el calostro no es alta. La leche contiene complejos de nitrógeno no
proteico en cantidades muy pequeñas (por ejemplo urea: 0,08 g/kg).
Figura 7. Nutrición proteica en el rumiante
METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS
Introducción
Todos los tejidos tienen cierta capacidad para la síntesis de los aminoácidos no esenciales,
remodelación de aminoácidos, y conversión de los esqueletos de carbono que no son de
aminoácidos en aminoácidos y en otros derivados que contienen nitrógeno. Sin embargo,
el hígado es el sitio principal de metabolismo del nitrógeno en el cuerpo. En etapas de
exceso dietético, el nitrógeno potencialmente tóxico de los aminoácidos es eliminado vía
transaminación, deaminación, y formación de urea; los esqueletos de carbono se conservan
generalmente como carbohidratos, vía gluconeogénesis, o como ácidos grasos vía síntesis
del ácido graso. A este respecto los aminoácidos caen en tres categorías: glucogénicos,
cetogénicos, o glucogénicos y cetogénicos. Los aminoácidos glucogénicos son los que
dan lugar a una producción neta de piruvato o intermediarios del Ciclo del TCA, tales como

9. a- cetoglutarato u oxaloacetato, que son precursores de la glucosa vía gluconeogénesis.
Todos los aminoácidos excepto la lisina y la leucina son al menos en parte glucogénicos.
La lisina y la leucina son los únicos aminoácidos que son solamente cetogénicos, dando
lugar solamente a acetil-CoA o a acetoacetil-CoA, ninguno de los cuales puede traer la
producción neta de la glucosa.
Un grupo pequeño de aminoácidos comprendidos por isoleucina, fenilalanina, treonina,
triptófano, y tirosina dan lugar a precursores de la glucosa y de ácidos grasos y así son
caracterizados como glucogénicos y cetogénicos. Finalmente, debe ser reconocido que los
aminoácidos tienen un tercer posible destino. Durante etapas de hambruna los esqueletos
de carbono reducidos se utilizan para la producción energética, con el resultado que se
oxida a CO2 y H2O.
Aminoácidos Esenciales vs. no Esenciales
No esenciales Esenciales
Alanina Arginina*
Asparragina Histidina
Aspartato Isoleucina
Cisteina Leucina
Glutamato Lisina
Glutamina Metionina*
Glicina Fenilalanina*
Prolina Treonina
Serina Triptófano
Tirosina Valina
* Los aminoácidos arginina, metionina y fenilalanina se consideran esenciales
por razones no directamente relacionadas por la falta de síntesis. La arginina
es sintetizada por las células de mamíferos pero en un rango que es insuficiente
para resolver las necesidades de crecimiento del cuerpo y la mayoría que es
sintetizada es procesada para formar urea. La metionina es requerida en
grandes cantidades para producir cisteina, si el último aminoácido no es
provisto adecuadamente en la dieta. Igualmente, la fenilalanina se necesita en
grandes cantidades para formar tirosina, si este último aminoácido no es
adecuadamente provisto en la dieta.
CATABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS
Catabolismo de Glutamina/Glutamato y de Asparragina/Aspartato
La glutaminasa es una importante enzima del tùbulo renal implicada en la conversión de
glutamina (del hígado y de otros tejidos) a glutamato y NH3
+, siendo el NH3
+ excretado en
la orina. La actividad de la glutaminasa está presente en muchos otros tejidos también,
aunque su actividad no es tan prominente como en el riñón. El glutamato producido de la
glutamina es convertido a a-cetoglutarato, haciendo que la glutamina sea un aminoácido
glucogénico.

10. La asparaginasa también se distribuye extensamente dentro del cuerpo, donde convierte la
asparragina a amoníaco y aspartato. El aspartato se transamina a oxalacetato, que sigue
el camino gluconeogénico a glucosa.
El glutamato y el aspartato son importantes en recoger y eliminar el nitrógeno amino vía la
glutamina sintetasa y el ciclo de la urea, respectivamente. La trayectoria catabòlica de los
esqueletos de carbono implica reacciones de aminotransferasa simples de 1 paso que
producen directamente cantidades netas de un intermediario del Ciclo del TCA. La reacción
de la glutamato deshidrogenasa que funciona en la dirección de la producción de a-
cetoglutarato proporciona una segunda ruta que conduce del glutamato a la
gluconeogénesis.
Catabolismo de Alanina
La alanina es también importante en el transporte del nitrógeno entre tejidos como parte del
ciclo de la glucosa-alanina. La vía catabòlica de la alanina implica una reacción simple de
aminotransferasa que produce directamente piruvato. Generalmente el piruvato producido
por esta vía resultará en la formación del oxaloacetato, aunque cuando la carga de energía
de una célula es baja el piruvato será oxidado a CO2 y H2O por vía del complejo PDH y del
Ciclo del TCA. Esto hace que la alanina sea un aminoácido glucogénico.
Catabolismo de Arginina, Ornitina y Prolina
El catabolismo de la arginina comienza dentro del contexto del ciclo de la urea. Es
hidrolizada a urea y ornitina por la arginasa.
La omitiría, en exceso de las necesidades del ciclo de la urea, es transaminada para formar
el glutamato semialdehido. El glutamato semialdehido puede servir como el precursor de la
biosintesis de prolina como se describe arriba o puede ser convertido a glutamato.
El catabolismo de prolina es un reverso de su proceso de síntesis.
El glutamato semialdehido generado del catabolismo de la ornitina y de la prolina es oxidado
a glutamato por una glutamato semialdehido deshidrogenasa independiente de ATP. El
glutamato puede entonces ser convertido a a-cetoglutarato en una reacción de
transaminación. Así la arginina, la ornitina y la prolina, son glucogénicos.
Catabolismo de Serina
La conversión de serina a glicina y luego la oxidación de glicina a CO2 y NH3, con la
producción de dos equivalentes de N5,N10-metileno THF, fue descrito arriba. La serina
puede ser catabolizada de nuevo al intermediario glicolítico, 3-fosfoglicerato, por una vía
que es esencialmente un reverso de la biosíntesis de serina. Sin embargo, las enzimas son
diferentes. La serina puede también ser convertida a piruvato con una reacción de
deaminación catalizada por la serina/treonina deshidratasa.

11. Catabolismo de Treonina
Hay por lo menos 3 vías para el catabolismo de treonina. Uno implica una vía iniciada por
la treonina deshidrogenasa produciendo -amino--cetobutirato. El -amino--cetobutirato
es convertido tanto a acetil-CoA y a glicina o se degrada espontáneamente a aminoacetona
la que es convertida a piruvato. La segunda vía implica a la serina/treonina dehidratasa
produciendo a-cetobutirato que es catabolizado más a fondo a propionil-CoA y finalmente
al intermediario del Ciclo del TCA, succinil-CoA. La tercera vía utiliza treonina aldolasa. Los
productos de esta reacción son cetogénicos (acetil-CoA) y glucogénicos (piruvato).
Catabolismo de Glicina
La glicina se clasifica como un aminoácido glucogénico, puesto que puede ser convertido
a serina por la serina hidroximetiltransferasa, y la serina puede convertirse de nuevo al
intermediario glicolítico, 3-fosfoglicerato o a piruvato por la serina/treonina dehidratasa. Sin
embargo, la principal vía catabòlica de la glicina conduce a la producción de CO2, amoníaco,
y un equivalente de N5,N10-metileno THF por el complejo mitocondrial del fraccionamiento
de la glicina.
Catabolismo de Cisteína
Hay varias vías para el catabolismo de la cisteína. La vía más simple, pero la menos
importante es catalizada por una disulfurasa hepática y produce sulfuro de hidrógeno, (H2S)
y piruvato. La principal vía catabòlica en animales es la vía de la cisteina dioxigenasa que
oxida el sulfhídrilo de la cisteína a sulfinato, produciendo el intermediario cisteinasulfinato.
El cisteinasulfinato puede servir como un intermediario biosintético experimentando
decarboxilación y oxidación para producir taurina. El catabolismo del cisteinasulfinato
procede a través de la transaminación a -sulfinilpiruvato que entonces experimenta
desulfuración produciendo bisulfito, (HSO3) y el producto glucogénico, piruvato. La enzima
sulfito oxidasa utiliza 02 y H2O para convertir HSO3
- a sulfato, (SO4
-) y H2O2. El sulfato
resultante es utilizado como un precursor para la formación de 3'- fosfoadenosina-5'-
fosfosulfato, (PAPS). El PAPS es utilizado para la transferencia de sulfato a las moléculas
biológicas tales como los azúcares de los glicoesfingolípidos.
Con excepción de las proteínas, el producto más importante del metabolismo de la cisteína
es el precursor de las sales biliares, taurina, que es utilizada para formar los conjugados
de ácidos biliares taurocólato y desoxicólico taurocolato.

12. La enzima cistationasa puede también transferir el azufre de una cisteína a otra generando
tíocisteína y piruvato. La transaminación de cisteína produce -mercaptopiruvato que
entonces reacciona con el sulfito, (SO3
2 ), para producir tiosulfato, (S2O3
2-) y piruvato. La
tiocisteína y el tiosulfato pueden ser utilizados por la enzima rhodanasa para incorporar
azufre en el cianuro, (CN-), de tal modo desintoxicando el cianuro a tiocianato.
Catabolismo de la Metionina
Los principales destinos del aminoácido esencial metionina son la incorporación en las
cadenas del polipéptido, y la utilización en la producción de -cetobutirato y cisteina por vía
de SAM como se describe arriba. Las reacciones del transulfuración que producen cisteína
a partir de la homocisteína y de la serina también producen -cetobutirato, el último que es
convertido a succinil-CoA.
La regulación del camino metabòlico de la metionina se basa en la disponibilidad de
metionina y de cisteína. Si ambos aminoácidos están presentes en cantidades adecuadas,
SAM se acumula y es un efector positivo en la cistatione sintasa, animando la producción
de cisteína y de -cetobutirato (que son glucogénicos). Sin embargo, si la metionina es
escasa, SAM se formará solamente en pequeñas cantidades, limitando así la actividad de
la cistatione sintasa. Bajo estas condiciones la homocisteína acumulada es remetilada a
metionina, usando N5-metil THF y otros compuestos como donantes metilos.
Catabolismo de Valina, Leucina e Isoleucina
Este grupo de aminoácidos esenciales están identificados como los aminoácidos con
cadenas ramificadas, BCAAs. Debido a que este arreglo de los átomos de carbono no
puede producirse por los humanos, estos aminoácidos son un elemento esencial en la dieta.
El catabolismo de los tres compuestos se inicia en el músculo y produce NADH y FADH2
que puede ser utilizado para la generación de ATP. El catabolismo de los tres aminoácidos
utiliza las mismas enzimas en los primeros dos pasos. El primer paso en cada caso es una
transaminación usando una sola BCCA aminotransferasa, con un -cetoglutarato como
aceptor de la amina. Consecuentemente, tres diferentes -cetoácidos son producidos y son
oxidados usando una cadena ramificada común de -cetoácido deshidrogenasa (BCKD),
produciendo los tres diferentes derivados de CoA. Subsecuentemente los caminos
metabólicos divergen, produciendo muchos intermediarios.
El producto principal de la valina es la propionil-CoA, el precursor glucogénico del succinil-
CoA.
El catabolismo de la isoleucina termina con la producción de acetil-CoA y propionil-CoA; así
la isoleucina es tanto glucogénica como cetogénica.
1. La leucina da lugar a acetil-CoA y a acetoacetil-CoA, y se clasifica así como
estrictamente cetogénico.
Hay un número de enfermedades genéticas asociadas al catabolismo deficiente de BCAAs.
El defecto más común está en la deshidrogenada de -cetoácido de cadenas ramificadas,
BCKD. Puesto que hay solamente una enzima deshidrogenasa para los tres aminoácidos,
los tres -cetoácidos se acumulan y son excretados en la orina. La enfermedad se conoce

13. como Enfermedad de la orina de jarabe de arce debido al olor característico de la orina en
individuos afligidos. El retraso mental en estos casos es extenso. Desafortunadamente,
puesto que éstos son aminoácidos esenciales, no pueden ser restringidos fuertemente en
la dieta; en última instancia, la vida de los individuos afectados es corta y el desarrollo es
anormal. Los problemas neurológicos principales son debido a la pobre formación de
mielina en el CNS.
Catabolismo de Fenilalanina y Tirosina
La fenilalanina tiene normalmente solo dos destinos: la incorporación en las cadenas del
polipéptido, y la producción de tirosina por la fenialanina hidroxilasa dependiente de
tetrahidrobiopterina. Así, el catabolismo de la fenilalanina sigue siempre el camino del
catabolismo de la tirosina.
El camino principal para la degradación de tirosina implica la conversión a fumarato y a
acetoacetato, permitiendo que la fenilalanina y la tirosina sean clasificadas como
glucogénicos y cetogénicos.
La tirosina es igualmente importante para la biosíntesis de proteínas así como un
intermediario en la biosíntesis de varios metabolitos fisiológicamente importantes e.g.
dopamina, norepinefrina y epinefrina (véase Productos especializados de aminoácidos).
Como en la fenilcetonuria (deficiencia de la fenilalanina hidroxilasa, PAH), la deficiencia de
la aminotransferasa de tirosina (TAT), conduce a la hipertirosinemia y a la excreción urinaria
de tirosina y de los intermediarios catabólicos entre la fenilalanina y la tirosina. Los síntomas
neurológicos adversos son similares para las deficiencias de PAH y de TAT. Además, la
hipertirosinemia conduce a erupciones cornéales dolorosas y a fotofobia.
El primer error innato en el metabolismo que se reconoció, la alcaptonuria, se demostró que
fue el resultado de un defecto en el catabolismo de la fenilalanina y la tirosina. La
alcaptonuria es causada por la deficiencia de oxidasa àcida homogentísica. La acumulación
de ácido homogentísico es relativamente inofensiva, causando oscurecimiento de la orina
en contacto con el aire, pero ningún efecto peligroso para la vida acompaña la enfermedad.
La única consecuencia inconveniente de la alcaptonuria es la ocronosis (decoloración
negra-azulada de los tejidos) y artritis.
Catabolismo de Lisina
El catabolismo de la lisina es inusual de la manera que el grupo amino E es transferido al
a- cetoglutarato y al pool general de nitrógeno. La reacción es una transaminación en la
cual el grupo amino £ es transferido al -cetocarbono del -cetoglutarato formando el
metabolito, sacaropina. A diferencia de la mayoría de reacciones de transaminación, ésta
no emplea el fosfato de piridoxal como cofactor. La sacaropina es inmediatamente
hidrolizada por la enzima a-aminoadípica semialdehido sintasa de una manera tal que el
amino nitrógeno permanece con el a-carbono del -cetoglutarato; produciendo glutamato y
-aminoadípico semialdehido. Debido a que esta reacción de transaminación no es
reversible, la lisina es un aminoácido esencial. El producto final del catabolismo de la lisina
es acetoacetil-CoA.

14. Las deficiencias genéticas en la enzima -aminoadípica semialdehido sintasa han sido
observadas en individuos que excretan cantidades grandes de lisina urinaria y poca
sacaropina. La lisinemia y la lisinuria asociada son benignas. Otros desórdenes serios
asociados al metabolismo de la lisina son debido a la falta del sistema del transporte para
la lisina y los otros aminoácidos dibásicos a través de la pared intestinal. La lisina es
esencial para la síntesis de las proteínas; las deficiencias de su transporte en el cuerpo
pueden causar niveles seriamente disminuidos en la síntesis de proteínas. Probablemente
más significativo sin embargo, es el hecho de que la arginina es transportada en el mismo
transportador de aminoácidos bibásicos, y las deficiencias resultantes de la arginina limitan
la cantidad de ornitina disponible para el ciclo de la urea. El resultado es hiperamonemia
severa después la ingesta de alimentos ricos en proteína. La adición de citrulina a la dieta
previene la hiperamonemia.
La lisina es también importante como precursora para la síntesis de carnitina, requerida
para el transporte de los ácidos grasos en la mitocondria para su oxidación. La lisina libre
no sirve como precursor para esta reacción, sino más bien la lisina modificada encontrada
en ciertas proteínas. Algunas proteínas modifican la lisina a trimetil-lisina usando el SAM
como donante metilo para transferir los grupos metílicos al amino-s de la cadena lateral de
lisina. La hidrólisis de las proteínas que contienen trimetil-lisina proporciona el substrato
para la subsecuente conversión a carnitina.
El catabolismo de la histidina
Comienza con la liberación del grupo a-amino catalizado por la histidasa, introduciendo un
doble enlace en la molécula. Consecuentemente, el producto deaminado, urocanato, no es
el usual -cetoácido asociado con la pérdida de a-amino nitrógenos. El producto final del
catabolismo de la histidina es glutamato, haciendo a la histidina uno de los aminoácidos
glucogénicos.
Otra característica dominante del catabolismo de la histidina es que sirve como fuente de
nitrógeno para combinarse con el tetrahidrofolato (THF), produciendo el intermediario 1-
carbono THF conocido como N5-formimino THF. La última reacción es una de las dos rutas
a N5- formiminoTHF.
La principal deficiencia genética asociada con el metabolismo de la histidina es la ausencia
o deficiencia de la primera enzima de la vía, la histidasa. La histidinemia resultante es
relativamente benigna. La enfermedad, que es de relativa alta incidencia (1 en 10.000), es
más fácilmente detectada por la ausencia de urocanato de la piel y del sudor, donde se
encuentra normalmente en abundancia relativa.
La decarboxilación de la histidina en el intestino por las bacterias da lugar histamina (Figura
8). Igualmente, la histamina se presenta en muchos tejidos por la decarboxilación de la
histidina, que causa en exceso constricción o dilatación de varios vasos sanguíneos. Los
síntomas generales son asma y varias reacciones alérgicas.

15. Figura 8. Síntesis de la histamina
Catabolismo del Triptófano
Un número importante de reacciones laterales ocurren durante el catabolismo del triptófano
en la vía al acetoacetato. La primera enzima de la vía catabòlica es una pofirin oxigenasa
del hierro que abre el anillo indol. La última enzima es altamente inducible, su concentración
se eleva casi diez veces en una dieta rica en triptófano.
La quinurenina es la primera llave puntual de la ramificación intermedia en la vía catabòlica
que conduce a 3 destinos:
Es un sustrato punto de ramificación en el metabolismo del triptófano. El catabolismo del
triptófano tiene lugar principalmente en el hígado y sintetiza como producto final el ácido
nicotinico que es una vitamina como tal, y desde luego entra a formar parte de los
coenzimas cuando se une a bases nitrogenadas, como la adenina. En esta ruta metabòlica
aparece como metabolito intermediario una amina fisiológicamente activa que es la
quinurenina, la cual se forma por una oxigenación del triptófano que abre el anillo del núcleo
indólico dando lugar a la formilquinurenina, la cual va a hidratarse liberando un resto de
ácido fórmico y quedando la quinurenina como amina intermediaria. A partir de la misma,
se pueden seguir una serie de rutas entre las que la formación de quinurenato, xanturenato,
nicotinato, glutarato y picolinato serían los productos finales. Naturalmente, como decíamos
anteriormente, el ácido nicotinico es la ruta biosintética más interesante, puesto que en los
mamíferos no se forma como compuesto libre, sino como producto de una reacción de
descarboxilación en el quinolinato cuando este entra a formar parte de un nucleótido como
el NAD.
La quinurenina puede experimentar deaminación en una reacción estándar de
transaminación produciendo ácido quinurenico. El ácido quinurenico y los metabolitos han
demostrado que actúan como antiexcitotóxicos y anticonvulsivantes. Altos niveles de ácido
quinurenico han sido encontrados en la orina de individuos que sufren de esquizofrenia. Se
ha demostrado que el ácido quinurenico actúa como antagonista no competitivo en el sitio
de unión del receptor de la glicina NMDA (NMDA = A/-metil-D-aspartato) el cuál es un
receptor ionotrópico (del canal iónico del ligando) para el glutamato. El receptor NMDA es
un componente dominante del sistema neurotransmisor glutaminérgico que se cree está
implicado en la patofisiología de la esquizofrenia, así se explica el papel potencial del ácido
quinurenico en la esquizofrenia.

16. La quinurenina puede también experimentar una serie de reacciones catabólicas
produciendo ácido 3-hidroxiantranílico más alanina. Otro equivalente de la alanina es
producido a partir de la quinurenina en una reacción de un solo paso que produce ácido
antranílico. Es la producción de estos residuos de alanina lo que permite que el triptófano
sea clasificado entre los aminoácidos glucogénicos. La oxidación de 3-hidroxiantranilato lo
convierte en 2-amino-3-carboximuconico-6-semialdehido, que tiene dos destinos. El flujo
principal de los elementos de carbono de este intermediario conduce al acetoacetato que
es por lo que el triptófano es también un aminoácido cetogénico. Una importante reacción
lateral en el hígado implica una ciclización no enzimàtica a quinolato y luego una vía de
transaminación y varios rearreglos producen cantidades limitadas de ácido nicotinico, que
conduce a la producción de una cantidad pequeña de NAD+ y NADP+.
Aparte de su papel como aminoácido en la biosíntesis de proteínas, el triptófano también
sirve como precursor para la síntesis de serotonina y melatonina.
BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS NO ESENCIALES
Glutamato y Aspartato
El glutamato (Figura 9) es sintetizado a partir de su distribuido ampliamente a-ceto ácido
precursor por una simple 1-paso transamination reacción catalizada por el glutamato
deshidrogenasa. Como se señala en el metabolismo de nitrógeno, el glutamato
dehidrogenasa reacción desempeña un papel central en la homeostasis global de
nitrógeno.
Figura 9. Reacciones de glutamato deshidrogenasa
Como el glutamato, aspartato es sintetizado por una simple 1-paso transamination reacción
catalizado por aspartato aminotransferasa, AST (anteriormente denominado suero
glutamato-oxalato transaminasas, SGOT).
Figura 10. Síntesis de glutamato y aspartato

17. Aspartato también puede derivarse de asparragina (cuya síntesis se expone a continuación)
a través de la acción de asparaginasa (Figura 11). La importancia de aspartato como
precursor de ornitina para el ciclo de la urea es se describe en el metabolismo de nitrógeno
Figura 11. Síntesis de aspartato
Aparte de su papel en la síntesis de proteínas, la alanina es segunda en importancia
solamente con respecto a la glutamina como aminoácido circulante. En esta capacidad sirve
únicamente en la transferencia de nitrógeno de tejidos periféricos al hígado. La alanina es
transferida a la circulación por muchos tejidos, pero principalmente por el músculo, en el
cual la alanina se forma del piruvato en un rango proporcional a los niveles intracelulares
de piruvato.
El hígado acumula alanina plasmática, revierte la transaminación que ocurre en el músculo,
y aumenta proporcionalmente la producción de urea. El piruvato es oxidado o convertido a
glucosa vía Gluconeogénesis. Cuando la transferencia de alanina del músculo al hígado se
une con el transporte de glucosa desde el hígado de regreso al músculo, este proceso se
conoce como ciclo de la glucosa-alanina (Figura 12). La característica clave del ciclo es
que los tejidos periféricos exportan piruvato y amoniaco al hígado (que son potencialmente
limitantes para el metabolismo), en donde se recicla el esqueleto de carbono y se elimina
la mayoría del nitrógeno.
Hay 2 vías principales de producción de alanina muscular: directamente de la
degradación de proteínas, y vía transaminación de piruvato por la alanina
transaminasa, ALT (también designada como glutamato piruvato transaminasa sérica,
SGPT).

18. Figura 12. El ciclo de la glucosa-alanina, se utiliza sobre todo como mecanismo del
músculo esquelético para eliminar el nitrógeno al mismo tiempo que reabastece su
suministro de energía. La oxidación de la glucosa produce piruvato que puede experimentar
transaminación a alanina. Esta reacción es catalizada por la alanina transaminasa, ALT (la
ALT se llamaba glutamato piruvato transaminasa sérica, SGPT). Además, durante períodos
de ayuno, la proteína del músculo esquelético es degradada por el valor de energía de los
carbonos de los aminoácidos y la alanina es un aminoácido principal en la proteína. La
alanina entonces entra en la corriente sanguínea y es transportada al hígado. Dentro del
hígado la alanina se convierte de nuevo a piruvato que es entonces una fuente de átomos
de carbono para la gluconeogénesis. La glucosa recién formada puede entonces entrar a
la sangre para ser entregada de nuevo al músculo. El grupo amino transportado desde el
músculo al hígado en forma de alanina es convertido a urea en el ciclo de la urea y es
excretado.
Biosíntesis de la Cisteina
El azufre para la síntesis de la cisteína viene del aminoácido esencial metionina. Una
condensación de ATP y metionina catalizados por la metionina adenosiltransferasa produce
S-adenosilmetionina (SAM o AdoMet) (Figura 13).
Figura 13. Biosintesis de S-adenosilmetionina (SAM)
La SAM sirve como precursora para numerosas reacciones de transferencia de grupos
metilo (e.g. la conversión de norepinefrina a epinefrina, véase Productos especializados de
aminoácidos). El resultado de la transferencia de grupos metilos es la conversión de SAM
a S-adenosilhomocisteína. La S-adenosilhomocisteína es entonces fraccionada por la
adenosilhomociteinasa para producir homocisteína y adenosina. La homocisteína puede
ser convertida de nuevo a metionina por la metionina sintasa, una reacción que ocurre bajo
condiciones de ahorro de metionina y requiere de N5-metil-tetrahidrofolato como donante
metílico. Esta reacción fue discutida en el contexto de los requerimientos de vitamina B12
en la página Vitaminas.
Las reacciones de transmetilación empleando SAM son extremadamente importantes, pero
en este caso el papel de la S-adenosilmetionina en la transmetilación es secundario a la
producción de homocisteína (esencialmente un subproducto de la actividad de la
transmetilasa). En la producción de SAM todos los fosfatos de un ATP se pierden: uno como
Pi y dos como PPi. Es la adenosina la que es transferida a la metionina y no al AMP.
En la síntesis de cisteína, la homocisteína se condensa con la serina para producir
cistationina, que es posteriormente fraccionada por la cistationasa liasa para producir

19. cisteína y -cetobutirato. La suma de las últimas dos reacciones es conocida como
transsulfuración (Figura 14).
La cisteina se utiliza para la síntesis de proteínas y otras necesidades del cuerpo, mientras
que el -cetobutirato es decarboxilado y convertido a propionil-CoA. Mientras la cisteína se
oxida fácilmente en el aire para formar disulfido cistina, las células contienen poco o nada
de cistina libre porque el agente reductor ubicuito, el glutatión, revierte efectivamente la
formación de cistina por una reacción no enzimàtica de reducción.
Figura 14. Utilización de metionina en la síntesis de cisteína
Las 2 enzimas claves de esta vía, la cistationina sintasa y la cistationasa (cistationina liasa),
usan fosfato de piridoxal como cofactor, y ambas están bajo control regulatorio. La
cistationasa está bajo control alostérico negativo por la cisteína, como también, la cisteína
inhibe la expresión del gen cistationina sintasa.
Se conocen defectos genéticos para la sintasa y la liasa. La pérdida o deterioro de la
cistationina sintasa conduce a la homocistinuria y se asocia a menudo a retraso mental,
aunque el síndrome completo es multifacético y muchos individuos con esta enfermedad
son mentalmente normales. Algunos casos de homocistinuria genética responden
favorablemente a terapia de piridoxina, sugiriendo que en estos casos el defecto en la
citationina sintasa es una disminuida afinidad para el cofactor. La pérdida o deterioro de la
cistationasa conduce a la excreción de cistationina en la orina pero no tiene ningún otro
efecto adverso. Se conocen casos raros en los cuales la cistationasa es defectuosa y
funciona a un bajo nivel. Esta enfermedad genética conduce a metioninuria sin otras
consecuencias.
Los niveles elevados de homocisteína en la sangre han demostrado que son equivalentes
con disfunción cardiovascular. El papel de la homocisteína en cardiovascular la enfermedad
está relacionada con su capacidad para inducir un estado de inflamación. La homocisteína
sirve como superficie de carga negativa que atrae el contacto de la fase de la vía intrínseca
de la coagulación de la sangre. La activación de las propiedades intrínsecas conduce a la
cascada de la coagulación inadecuada eventos trombolítico, así como resultando en un
aumento en la liberación de citoquinas inflamatorias de los leucocitos que son activado

20. como resultado del estado pro-coagulante. Por lo tanto, es importante garantizar que la
función apropiada de la reacción de la sintetasa de metionina se mantiene. Aunque sería
suponer que una mayor ingesta de vitamina B12 debería conducir a Conversión de aumento
de la homocisteína en metionina, y por lo tanto reduce los niveles de circulantes de
homocisteína, estudios controlados han demostrado que esto no ocurrir.
Biosíntesis de Tirosina
La tirosina es producida en las células por hidroxilación del aminoácido esencial fenilalanina
(Figura 15). Esta relación es como la que se da entre la cisteína y la metionina. La mitad de
la fenilalanina requerida va a la producción de tirosina; si la dieta es rica en tirosina por sí
misma, los requerimientos para la fenilalanina se reducen en un 50%.
La fenilalanina hidroxilasa es una oxigenasa de funciones mixtas: un átomo de oxígeno es
incorporado en el agua y otro en el hidroxilo de la tirosina. El agente reductor es el cofactor
tetrahidrofolato relacionado con la tetrahidrobiopterina, que es mantenido en estado
reducido por la enzima dihidropteridina reductasa (DHPR) dependiente de NADH.
Figura 15. Biosíntesis de la tirosina a partir de la fenilalanina
La ausencia o la deficiencia de la fenilalanina hidroxilasa resulta en hiperfenilaianinemia.
La hiperfenilalaninemia se define como una concentración plasmática de fenilalanina mayor
que 2mg/dL (120M). La hiperfenilalaninemia extensamente reconocida (y la más severa)
es la enfermedad genética conocida como fenlicetonuria (PKU). Los pacientes que sufren
de PKU tienen niveles plasmáticos de fenilalanina >1000M, mientras que las
hiperfenilalaninemias no-PKU exhiben niveles plasmáticos de fenilalanina <1000M. La
PKU no tratada conduce a retraso mental severo. El retraso mental es causado por la
acumulación de fenilalanina, que llega a ser un donante importante de grupos aminos en la
actividad de la aminotransferasa y agota el tejido nervioso de -cetoglutarato. Esta
ausencia de -cetoglutarato en el cerebro detiene el Ciclo del TCA y la producción asociada
de energía aeróbica, que es esencial para el normal desarrollo del cerebro.
El producto de la transaminación de fenilalanina, el ácido fenilpirúvico, es reducido a
fenilacetato y a fenilactato, y los 3 compuestos aparecen en la orina. La presencia de
fenilacetato en la orina imparte un olor "ratonil". Si el problema es diagnosticado

21. tempranamente, la adición de tirosina y la restricción de fenilalanina de la dieta pueden
reducir al mínimo el grado de retraso mental.
Debido al requerimiento para la tetrahidrobiopterina en la función de la fenilalanina
hidroxilasa, las deficiencias en DHPR pueden manifestarse con hiperfenilalaninemia. Sin
embargo, puesto que la tetrahidrobiopterina es un cofactor en varias otras reacciones
catalizadas por la enzima (e.g. vea la síntesis de los neurotransmisores derivados de la
tirosina y derivados del triptófano así como también del óxido nítrico en Productos
especializados de aminoácidos), los efectos de la ausencia o deterioro de DHPR causa
incluso más dificultades neurológicas que aquellas usualmente asociadas con PKU
causadas por deficiencia en la actividad de la fenilalanina hidroxilasa.
Biosíntesis de Ornitina y Prolina
El glutamato es el precursor de prolina y ornitina (Figuráis), siendo el glutamato
semialdehido un intermediario de ramificación llevando a uno o al otro de estos 2 productos.
Mientras que la ornitina no es uno de los 20 aminoácidos usados en síntesis de proteínas,
juega un papel significativo como receptor del carbamoil fosfato en el ciclo de la urea. La
ornitina tiene un importante papel adicional como precursor para la síntesis de poliaminas.
La producción de ornitina a partir del glutamato es importante cuando la arginina dietética,
la otra fuente principal de ornitina, es limitada.
Figura 16. Síntesis de ornitina y de prolina a patrir del semialdehido glutámico
El destino del semialdehido glutamato depende de las condiciones prevalentes de la célula.
La producción de ornitina ocurre del semialdehido vía una simple transaminación
dependiente del glutamato, produciendo ornitina. Cuando las concentraciones de arginina
se elevan, la ornitina del ciclo de la urea más la del glutamato semialdehido inhiben la
reacción de aminotransferasa, con la acumulación del semialdehido como resultado. El
semialdehido se hace cíclico espontáneamente a 1pirolina-5-carboxilato que entonces es
reducido a prolina por una reductasa dependiente de NADPH.

22. Biosíntesis de Serina
La principal vía para la biosíntesis de novo de serina comienza con el intermediario
glicolítico 3-fosfoglicerato (Figura 17). Una deshidrogenasa ligada a NADH convierte el 3-
fosfoglicerato en un cetoácido, 3-fosfopiruvato, adecuado para la transaminación
subsecuente. La actividad de la aminotransferasa con el glutamato como donante produce
3-fosfoserina, que es convertido a serina por la fosfoserina fosfatasa.
Como se indica abajo, la serina puede ser derivada de la glicina (y viceversa) por una
reacción de un solo paso que envuelve la serina hidroximetiltransferasa y el tetrahidrofolato
(THF).
Figura 17. Biosintesis de Serina Biosíntesis de Glicina
La principal vía a la glicina es una reacción de 1 paso catalizada por la serina
hidroximetiltransferasa. Esta reacción implica la transferencia del grupo hidroximetil de la
serina al cofactor tetrahidrofolato (THF), produciendo glicina (Figura 18) y N5,N10-metileno-
THF.

23. Figura 18. Biosíntesis de Glicina
La glicina producida de la serina o de la dieta puede también ser oxidada por el complejo
de separación de la glicina, GCC, para producir un segundo equivalente de N5,N10-metileno-
tetrahidrofolato así como el amoníaco y el CO2 (Figura 19).
Figura 19. Oxidación de la glicina
La glicina está implicada en muchas otras reacciones anabólicas además de la síntesis de
proteínas, incluyendo la síntesis de los nucleótidos de purina, hem, glutatión, creatina y
serina.
Biosíntesis de Aspartato/Asparragina y de Glutamato/Glutamina
El glutamato es sintetizado por la aminación reductora del a-cetoglutarato catalizado por la
glutamato deshidrogenasa (Figura 20); es así una reacción de fijación de nitrógeno.
Además, el glutamato se presenta por reacciones de aminotransferasa, con el nitrógeno
amino siendo donado por varios diferentes aminoácidos. Así, el glutamato es un colector
general del nitrógeno amino.
Figura 20. Biosíntesis de glutamato
El aspartato se forma en una reacción de transaminación catalizada por la aspartato
transaminasa, AST. Esta reacción utiliza el aspartato -cetoácido análogo, el oxaloacetato
y el glutamato como donante del grupo amino (Figura 21). El aspartato se puede también
formar por desaminación de la asparagina catalizada por asparaginasa (Figura 22).

24. Figura 21. Biosíntesis de glutamato y aspartato
Figura 22. Biosíntesis de Aspartato
La asparagina sintetasa y la glutamina sintetasa, catalizan la producción de asparragina y
glutamina a partir de sus respectivos a-aminoácidos (Figura 23). La glutamina es producida
a partir del glutamato por la incorporación directa del amoníaco; y esto puede considerarse
como otra reacción que fija el nitrógeno (Figura. La asparagina, sin embargo, es formada
por una reacción de amidotransferasa.
Figura 23. Biosíntesis de Asparagina y Glutamina

25. Las reacciones de aminotransferasa son fácilmente reversibles. La dirección de cualquier
transaminación individual depende principalmente del cociente de concentración de los
reactantes y de los productos. Por el contrario, las reacciones de transamidacion, que son
dependientes del ATP, son consideradas irreversibles. Como consecuencia, la degradación
de asparagina y glutamina ocurre más bien por una vía hidrolítica que por una revocación
de la vía por la cual fueron formadas. Según lo indicado arriba, la asparagina puede ser
degradada a aspartato.
DESECHOS NITROGENADOS
En el metabolismo celular se forma una serie de sustancias que deben ser expulsadas del
organismo, pues algunas de ellas son muy tóxicas, como los desechos nitrogenados. Otras
no lo son, pero pueden suponer un problema para el animal, dependiendo su hábitat, como
son las sales minerales para animales acuáticos. Muchos desechos metabólicos se
expulsan a través de la piel, incluso en animales muy evolucionados. Sin embargo,
aparecen estructuras especializadas en la filtración del medio interno que, además de
expulsar sustancias tóxicas, controlan los parámetros de agua, sales minerales y
nutrientes en el interior del animal.
La expulsión de nitrógeno puede realizarse mediante distintas formas moleculares, como
son el amoniaco, la urea o el ácido úrico.
La excreción en forma de amoniaco implica la posibilidad de capturar abundante cantidad
de agua de manera constante, puesto que el amoniaco debe ser expulsado inmediatamente
y disuelto en agua. Si esto no fuera así, el animal moriría. Por ello, los animales que
expulsan amoniaco como producto de deshecho nitrogenado son animales que viven en
agua, como los peces osteictios. Este tipo de animales reciben el nombre de
amoniotélicos.
Los tiburones y las rayas, anfibios en fase adulta, tortugas y mamíferos expulsan urea
como producto nitrogenado de desecho. Estos animales reciben el nombre de ureotélicos.
La urea se forma cuando los radicales amina se unen al carbono. Esta sustancia, pese a
ser tóxica, puede ser almacenada en el interior del animal siempre que esté disuelta en
abundante agua.
Animales que necesitan restringir la pérdida de agua, como insectos o reptiles, o que no
pueden acumular grandes cantidades de agua debido a su modo de vida, como las aves,
expulsan ácido úrico como sustancia nitrogenada de desecho. Estos animales reciben el
nombre de uricotélicos. Esta sustancia se expulsa en forma sólida y no produce pérdida
de agua.
El ciclo de la urea (Figura 24) fue elucidado por Krebs y Henseleit en 1932 y sus reacciones
individuales fueron descritas en detalles posteriormente por Ratner y Cohén. Krebs y
Henseleit dedujeron los lineamientos del ciclo de la urea de sus observaciones de que la
adición de pequeñas cantidades de ornitina y arginina estimula catalíticamente la
producción de urea a partir del amoniaco, por cortes de hígado.
Arginina + H2O  ornitina + urea
Sólo los animales ureotélicos tienen grandes cantidades de arginasa.

26. Figura 24. Ciclo de la Urea
El otro producto es el ácido úrico excretado por la aves y reptiles terrestres, organismos
que se denominan uricotélicos.