Desaminación de aminoácidos

Clasificación y regla general

Según la regla general, casi todos los aminoácidos se desaminan, con la excepción de la lisina (Lis) y la prolina (Pro). A diferencia de la transaminación, donde el grupo amino simplemente se transfiere a otra molécula y el número total de aminoácidos se conserva, durante la desaminación este disminuye irreversiblemente, ya que el nitrógeno se desprende en forma de amoníaco libre ($NH_3$).

Se distinguen tres tipos básicos de reacciones:

1. Oxidativa: la vía principal, característica predominantemente del glutamato (Glu).
2. No oxidativa: específica para aminoácidos con grupos hidroxilo (serina, treonina) y un anillo de imidazol (histidina).
3. Indirecta (transdesaminación): el mecanismo universal para la gran mayoría de los demás aminoácidos.

Desaminación directa: oxidativa y no oxidativa

La desaminación oxidativa ocurre principalmente en las mitocondrias hepáticas. El sustrato clave aquí es el glutamato. La reacción es catalizada por la enzima glutamato deshidrogenasa con la participación obligatoria de la coenzima $NAD^+$ (a veces $NADP^+$), que actúa como aceptor de hidrógeno. El mecanismo incluye la deshidrogenación con formación de un iminoácido intermedio y, a continuación, la hidrólisis con liberación de amoníaco. Resultado de la reacción: formación de $\alpha$-cetoglutarato, $NH_3$ y $NADH$.

La alanina (Ala) también puede oxidarse directamente por la L-aminoácido oxidasa (con FAD o FMN), sin embargo, esta vía es poco activa; por lo general, la alanina se convierte primero en glutamato.

La desaminación no oxidativa se produce sin la participación de oxígeno:

• Deshidratación de serina y treonina: Las enzimas serina deshidratasa y treonina deshidratasa utilizan piridoxal fosfato (PLP) como coenzima. Primero se elimina una molécula de agua, luego se produce una reestructuración espontánea y la hidratación. La serina se convierte en piruvato y la treonina en $\alpha$-cetobutilo (con liberación de $NH_3$).
• Desaminación intramolecular de la histidina: La enzima histidasa escinde el enlace C-N en la cadena lateral sin la participación inicial de agua. Como resultado, se forman ácido urocánico (que contiene un doble enlace) y amoníaco.

Desaminación indirecta (transdesaminación)

Dado que la escisión directa del amoníaco de la mayoría de los aminoácidos es difícil, el organismo utiliza una vía indirecta de dos etapas. Las moléculas centrales en ella son el $\alpha$-cetoglutarato y el glutamato.

Etapa A: Transaminación (en el citosol) El grupo amino se transfiere desde el aminoácido original al $\alpha$-cetoglutarato. La reacción es catalizada por la enzima aminotransferasa, y el PLP (un derivado de la vitamina $B_6$) actúa como coenzima. Esencia de la etapa: los grupos amino de varios ácidos se «reúnen» en una sola molécula de glutamato.

Etapa B: Desaminación oxidativa (en las mitocondrias) El glutamato sintetizado se somete a la reacción descrita anteriormente. La glutamato deshidrogenasa, con la participación de $NAD^+$ (un derivado de la vitamina $PP$), elimina el amoníaco. Como resultado, se regenera el $\alpha$-cetoglutarato, que puede participar nuevamente en la primera etapa.

Ciclo IMP-AMP y regulación de los procesos

En el tejido muscular y en el cerebro, la enzima glutamato deshidrogenasa es poco activa. Allí funciona la desaminación indirecta no oxidativa con la participación del ciclo IMP-AMP.

Secuencia de reacciones:

1. Mediante dos etapas de transaminación, el grupo amino se transfiere primero al glutamato y de este al aspartato.
2. El aspartato transfiere nitrógeno al inosina monofosfato (IMP), formando adenosina monofosfato (AMP) y fumarato.
3. El AMP sufre una desaminación hidrolítica: se une agua, se libera $NH_3$ libre y se restaura el IMP.

Regulación del catabolismo Los procesos de desaminación y degradación de aminoácidos se aceleran bruscamente en tres casos:

• En caso de ayuno (las proteínas tisulares se degradan para cubrir las necesidades energéticas).
• Ante una dieta rica en proteínas (el exceso de aminoácidos no se puede almacenar para el futuro y está sujeto a catabolismo).
• En patologías graves (por ejemplo, caquexia por enfermedades prolongadas o diabetes mellitus acompañada de una degradación masiva de proteínas musculares).

En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema

Preguntas de clases y exámenes

Qué más repasar sobre el tema

• Mecanismos de neutralización del amoníaco en el organismo (ciclo de la ornitina)
• Mecanismo químico detallado del ciclo IMP-AMP en el tejido muscular
• El papel del piridoxal fosfato (vitamina B6) en las reacciones del metabolismo de aminoácidos
• Destino de los residuos libres de nitrógeno (alfa-cetoácidos) tras la desaminación
• Efecto de la diabetes mellitus en el catabolismo de las proteínas tisulares

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Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.