Mecanismo de formación y clasificación
La síntesis de aminas biógenas se produce mediante descarboxilación, es decir, la eliminación del grupo $\alpha$-carboxilo del aminoácido precursor o de su derivado. La reacción transcurre con la liberación de dióxido de carbono ($CO_2$). En este proceso participan enzimas llamadas descarboxilasas, las cuales requieren una coenzima para su funcionamiento: el piridoxal fosfato (PLP).
Según sus funciones biológicas, las aminas biógenas se dividen en tres grupos principales:
- Neurotransmisores (aseguran la transmisión de impulsos nerviosos): serotonina, dopamina, GABA.
- Hormonas (regulan procesos sistémicos): adrenalina (sintetizada en la médula suprarrenal).
- Reguladores de acción local (hormonas tisulares): histamina.
Ácido gamma-aminobutírico (GABA)
El GABA se sintetiza en las células nerviosas y es el principal neurotransmisor inhibidor en el sistema nervioso central.
El precursor de GABA es el glutamato (ácido glutámico). Bajo la acción de la enzima glutamato descarboxilasa y el cofactor PLP, se escinde $CO_2$ del glutamato para formar GABA.
En la práctica clínica, se utilizan activamente fármacos a base de GABA (por ejemplo, Gamalón y Aminalón). Se prescriben a pacientes con traumatismos craneoencefálicos, discapacidad intelectual, trastornos circulatorios cerebrales y depresiones endógenas.
Síntesis de acetilcolina
La acetilcolina también pertenece a las aminas biógenas y su formación se lleva a cabo en el tejido nervioso en varias etapas:
- Primero, el aminoácido serina sufre descarboxilación (catalizada por la serina descarboxilasa con la coenzima PLP) para convertirse en etanolamina.
- A continuación, la etanolamina se metila mediante la acción de la etanolamina metiltransferase. El dador del grupo metilo es la SAM (S-adenosilmetionina). Como resultado, se forma colina.
- En la etapa final, la colina acetiltransferasa une la colina con la acetil-CoA para formar acetilcolina.
Importante: si se altera la formación de acetilcolina en las sinapsis, se desarrolla una patología grave: la miastenia grave (debilidad muscular marcada).
Metabolismo de la serotonina
La serotonina es un neurotransmisor de las vías de conducción, frecuentemente denominada la «hormona de la felicidad». Se sintetiza en el hipotálamo, las glándulas suprarrenales y los mastocitos.
El sustrato inicial es el aminoácido triptófano. El proceso ocurre en dos pasos:
- Hidroxilación del triptófano con la participación de oxígeno y tetrahidrobiopterina ($H_4BP$) para dar 5-hidroxitriptófano.
- Descarboxilación del producto obtenido para formar serotonina.
La serotonina ejerce múltiples efectos fisiológicos: regula la presión arterial, la temperatura corporal y la respiración; produce vasoconstricción, estimula la contracción del músculo liso e incrementa el peristaltismo intestinal. También se libera de los mastocitos, participando en reacciones alérgicas.
Inactivación de las aminas biógenas
Para que la acción de las aminas biógenas no sea infinita, el organismo debe inactivarlas. Esto ocurre por dos vías:
1. Metilación Característica de la histamina, la adrenalina y la noradrenalina. La reacción es catalizada por metiltransferasas, siendo la SAM la donante del grupo metilo. Por ejemplo, la adrenalina se convierte en metiadrenalina mediante la sustitución del hidrógeno del grupo hidroxilo en el anillo por un radical metilo ($-O-CH_3$).
2. Desaminación oxidativa Característica de la dopamina, serotonina, GABA y noradrenalina. Actúan las enzimas monoamino oxidasas (MAO) con el cofactor FAD. La amina biógena pierde amoníaco ($NH_3$), se convierte en un aldehído y luego se oxida a ácido. Estos ácidos finalmente se excretan simplemente por los riñones.
Nota: El GABA también puede inactivarse por otra vía: mediante transaminación hasta succinato, el cual posteriormente se degrada en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo de Krebs).
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿A partir de qué aminoácido se sintetiza la histamina y con la ayuda de qué enzima?
La histamina se sintetiza a partir del aminoácido histidina mediante la enzima histidina descarboxilasa.
El proceso de formación de la histamina incluye las siguientes características:
- Reacción de síntesis: descarboxilación de la histidina, con la consiguiente liberación de dióxido de carbono ($CO_2$).
- Coenzima de la reacción: piridoxal fosfato (PLP, vitamina $B_6$).
- Localización del proceso: la síntesis ocurre en los mastocitos (células cebadas) del tejido conjuntivo, basófilos, células gástricas y neuronas.
La amina biógena resultante cumple funciones como mediador de la inflamación y de las reacciones alérgicas, además de actuar como hormona digestiva y neurotransmisor.
¿Cuáles son las etapas y las enzimas de la síntesis de catecolaminas (dopamina, noradrenalina, adrenalina) a partir de la tirosina?
La síntesis de catecolaminas a partir de la tirosina ocurre en cuatro etapas con la participación de enzimas específicas.
- Etapa 1 (Tirosina → DOPA): catalizada por la enzima tirosina hidroxilasa (cofactores: $H_4BP$, $Fe^{2+}$, $O_2$).
- Etapa 2 (DOPA → Dopamina): catalizada por la enzima DOPA descarboxilasa (cofactor: PLP, se libera $CO_2$).
- Etapa 3 (Dopamina → Noradrenalina): catalizada por la enzima dopamina beta-hidroxilasa (cofactores: vitamina C, $O_2$).
- Etapa 4 (Noradrenalina → Adrenalina): catalizada por la enzima metiltransferasa, en la cual la SAM (S-adenosilmetionina) actúa como dadora del grupo metilo.
¿Qué coenzimas son necesarias para las dos etapas de la síntesis de serotonina a partir del triptófano?
Para las dos etapas de la síntesis de serotonina a partir del triptófano se necesitan las coenzimas tetrahidrobiopterina y piridoxal fosfato.
- Primera etapa (hidroxilación): conversión del triptófano en 5-hidroxitriptófano con la participación de la enzima triptófano hidroxilasa. La coenzima en esta reacción es la tetrahidrobiopterina ($H_4BP$).
- Segunda etapa (descarboxilación): conversión del 5-hidroxitriptófano en serotonina bajo la acción de la descarboxilasa de aminoácidos aromáticos. La coenzima para esta enzima es el piridoxal fosfato (PLP, vitamina B6).
Para recordar fácilmente los aminoácidos precursores de los principales neurotransmisores, utilice asociaciones por pares: GABA a partir de Glutamato (G-G), Serotonina a partir de Triptófano (S-T), Acetilcolina a partir de Serina (A-S).
Preguntas de clases y exámenes
¿A partir de qué aminoácido se forman la dopamina y la noradrenalina?
La dopamina, la noradrenalina y la adrenalina pertenecen al grupo de las catecolaminas. Su precursor común es el aminoácido tirosina.
¿Cuál es la diferencia entre la MAO y las metiltransferasas?
Son enzimas de vías de inactivación diferentes. Las MAO (monoaminooxidasas) eliminan el amoníaco y oxidan la amina hasta ácido, mientras que las metiltransferasas añaden un grupo metilo procedente de la SAM, modificando la estructura de la amina y privándola de actividad.
¿Por qué se necesita SAM en las reacciones de metilación?
La SAM (S-adenosilmetionina) actúa como dador universal del grupo metilo. Al cederlo, se convierte en SAH (S-adenosilhomocisteína).
Qué más repasar sobre el tema
- Síntesis de melaninas en la piel
- Síntesis de yodotironinas en la glándula tiroides
- Mecanismo detallado de la desaminación oxidativa de las aminas biógenas
- Ciclo completo de transformaciones de la S-adenosilmetionina (SAM)
Domina el tema por completo en el curso de «Bioquímica»
Aquí tienes un resumen. En el curso encontrarás todo lo que preguntan en clase y en el examen.
- Guía metodológica completa sobre el tema «Aminas biógenas» y otras 3 616 páginas de la asignatura
- Ejercicios y pruebas después de cada tema, igual que en el examen práctico
- El tutor de IA responderá a tus preguntas sobre el tema en cualquier momento
- 115 videotutoriales de la asignatura
Otros temas de la sección «Metabolismo de los aminoácidos»
Videotutoriales gratuitos: bioquímicaLecciones cortas con resúmenes, sin necesidad de registro.
Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.