1Digestión de proteínas: repaso
La digestión de proteínas exógenas (dietarias) comienza en el estómago —pepsina, activada por el HCl gástrico, hidroliza enlaces peptídicos adyacentes a aminoácidos aromáticos (Trp, Phe, Tyr) y leucina— y continúa en el duodeno con las proteasas pancreáticas (tripsina, quimotripsina, carboxipeptidasas, ya desarrolladas en el Manual de Fisiología, capítulo IV.2), generando dipéptidos y aminoácidos libres que se absorben en las vellosidades intestinales mediante transporte activo simporte con Na⁺ (el mismo principio del capítulo I.2), llegando al hígado vía la vena porta.
2Proteólisis intracelular: lisosomas y proteosomas
Además de las proteínas exógenas, el organismo degrada constantemente sus propias proteínas endógenas —por recambio metabólico normal o por necesidad de eliminar proteínas dañadas o innecesarias—, mediante dos sistemas intracelulares complementarios:
| Sistema | Ubicación | Selectividad | Sustratos típicos |
|---|---|---|---|
| Degradación lisosomal | Lisosomas (pH ~5, catepsinas) | No selectiva | Material capturado por endocitosis/fagocitosis, elementos citoplasmáticos encapsulados en vacuolas |
| Sistema ubiquitina-proteosoma | Proteosoma (citoplasma y núcleo) | Altamente selectiva, dependiente de ATP | Proteínas sintetizadas por la propia célula: factores de transcripción innecesarios, ciclinas del ciclo celular, proteínas mal plegadas o dañadas, proteínas virales |
El sistema ubiquitina-proteosoma marca a su sustrato mediante poliubiquitinización: la ubiquitina (una proteína pequeña ubicua) se activa (enzima E1, con gasto de ATP), se transfiere a una enzima conjugadora (E2), y finalmente una ubiquitín ligasa (E3) —la que confiere la especificidad del sustrato— la une covalentemente a la proteína destinada a degradarse. Una cadena de varias ubiquitinas encadenadas es reconocida por las partículas regulatorias del proteosoma (unidades 19S), que desenrollan a la proteína marcada e introducen la cadena en el núcleo catalítico (unidad 20S), donde proteasas internas la degradan en péptidos cortos.
3El pool metabólico de aminoácidos
A diferencia de la glucosa (glucógeno, capítulo IV.4) o los ácidos grasos (tejido adiposo, capítulo VI.1), los aminoácidos no tienen una forma de reserva dedicada: existen en un fondo metabólico común (pool), alimentado y consumido constantemente:
| Origen del pool | Destino del pool |
|---|---|
| Absorción intestinal (dieta) | Síntesis de proteínas corporales (estructurales, plasmáticas, enzimas, hormonas) |
| Degradación de proteínas tisulares (proteólisis) | Síntesis de compuestos nitrogenados no proteicos (creatina, purinas, pirimidinas, coenzimas, glutatión — capítulos VII.3-VII.4) |
| Síntesis de novo (principalmente hepática, aminoácidos no esenciales) | Producción de energía: el esqueleto carbonado se convierte en intermediarios metabólicos (glucosa, cuerpos cetónicos) y el grupo amino se excreta como urea (capítulo VII.2) |
El estado del pool depende del balance nitrogenado: el equilibrio entre la síntesis (anabolismo) y la degradación (catabolismo) de proteínas corporales — un balance positivo (síntesis > degradación) ocurre en crecimiento, embarazo o recuperación tras una enfermedad; uno negativo, en ayuno prolongado o estados catabólicos severos (Manual de Fisiología, capítulo VIII.2). El nitrógeno excedente se excreta principalmente por orina (como urea) y, en menor medida, por heces.
4Aminoácidos esenciales y no esenciales
De los 20 aminoácidos estándar (capítulo I.4), 9 son esenciales —el organismo humano no puede sintetizarlos de novo y deben obtenerse de la dieta—: treonina, histidina, arginina (esencial condicional, con requerimiento aumentado en crecimiento), metionina, leucina, fenilalanina, isoleucina, valina y triptófano. Los restantes son no esenciales, sintetizables por el organismo a partir de intermediarios metabólicos comunes, incluida la propia transaminación desarrollada en la sección siguiente.
5Transaminación
La transaminación es el primer paso, y el más frecuente, en el catabolismo de la mayoría de los aminoácidos: transfiere el grupo amino de un aminoácido a un α-cetoácido aceptor, sin liberar amonio libre —el nitrógeno simplemente cambia de portador—:
| Reacción general | Ejemplo |
|---|---|
| Aminoácido 1 + α-cetoácido 1 ⇌ α-cetoácido 2 + aminoácido 2 | Alanina + α-cetoglutarato ⇌ piruvato + glutamato (catalizada por la alanina aminotransferasa, ALT/GPT) |
Las transaminasas (aminotransferasas) son enzimas dependientes del cofactor piridoxal fosfato (PLP, derivado de la vitamina B6), que actúa como transportador transitorio del grupo amino durante la catálisis. Prácticamente todos los aminoácidos pueden transaminar, pero el α-cetoglutarato es el aceptor de amino más frecuente en la célula, generando glutamato como producto — esto convierte al glutamato en el "colector" central de grupos amino de casi todos los aminoácidos, el paso preparatorio antes de la desaminación oxidativa (sección siguiente). Dos transaminasas clínicamente relevantes ya se introdujeron en el capítulo III.1: la GPT/ALT (predominantemente hepática) y la GOT/AST (hepática y cardíaca), usadas como marcadores diagnósticos de daño tisular.
Es un error común pensar que transaminar "elimina" el grupo amino del organismo — en realidad solo lo transfiere de un esqueleto carbonado a otro, sin generar amonio libre ni cambiar la cantidad total de nitrógeno "atrapado" en aminoácidos. La eliminación real del nitrógeno hacia una forma excretable (urea) requiere el paso adicional de la desaminación oxidativa (sección 6), que sí libera amonio libre. La transaminación es, en este sentido, un paso de reorganización —canalizando el nitrógeno de aminoácidos diversos hacia un único punto de convergencia, el glutamato— más que de eliminación.
6Desaminación oxidativa del glutamato
El glutamato, ya cargado con el grupo amino colectado por transaminación, sufre desaminación oxidativa en la mitocondria hepática, catalizada por la glutamato deshidrogenasa —una de las pocas enzimas capaces de usar indistintamente NAD⁺ o NADP⁺—:
| Reacción | Producto |
|---|---|
| Glutamato + NAD(P)⁺ + H2O → α-cetoglutarato + NH4⁺ + NAD(P)H | Libera amonio libre (NH4⁺) y regenera α-cetoglutarato — que puede volver a aceptar otro grupo amino en una nueva transaminación, cerrando el ciclo funcional entre transaminación y desaminación |
Este es el paso donde el nitrógeno, finalmente liberado como amonio libre, se vuelve tóxico si se acumula (ver capítulo VII.2) y debe canalizarse rápidamente hacia el ciclo de la urea. La glutamato deshidrogenasa está regulada alostéricamente: el GTP y el ATP la inhiben (alta carga energética, no urge oxidar aminoácidos como fuente de energía), mientras que el GDP y el ADP la activan (baja carga energética, favorece usar los esqueletos carbonados de los aminoácidos como combustible).
7Destino de los esqueletos carbonados
Una vez removido el grupo amino, el esqueleto carbonado remanente de cada aminoácido converge en uno de siete puntos de entrada al metabolismo central (piruvato, acetil-CoA, o directamente algún intermediario del ciclo de Krebs — capítulo V.1), clasificando a los aminoácidos según su destino final:
- Glucogénicos: su esqueleto carbonado puede convertirse en piruvato o en un intermediario del ciclo de Krebs, y de ahí en glucosa vía gluconeogénesis (capítulo IV.3) — la mayoría de los aminoácidos.
- Cetogénicos: su esqueleto se convierte en acetil-CoA o acetoacetil-CoA, sin poder aportar carbono neto a la gluconeogénesis (el mismo principio ya visto para los ácidos grasos, capítulo IV.3) — leucina y lisina son los únicos exclusivamente cetogénicos.
- Mixtos (glucogénicos y cetogénicos): parte de su esqueleto sigue cada vía — isoleucina, fenilalanina, tirosina, treonina, triptófano.
8Trampas de examen
| Trampa | Por qué confunde | Aclaración |
|---|---|---|
| Pensar que la transaminación libera amonio | Es "el primer paso del catabolismo de aminoácidos" | Solo transfiere el grupo amino entre esqueletos carbonados, sin generar NH4⁺ libre — la liberación real de amonio ocurre en la desaminación oxidativa, un paso posterior y distinto |
| Confundir degradación lisosomal con el sistema ubiquitina-proteosoma | Ambos "degradan proteínas" | Los lisosomas degradan predominantemente material extracelular capturado por endocitosis, de forma no selectiva; el proteosoma degrada selectivamente proteínas intracelulares propias, marcadas específicamente por ubiquitina, con gasto de ATP |
| Pensar que los aminoácidos se almacenan como reserva, igual que la glucosa o los lípidos | Todos los nutrientes tienen "una forma de reserva" en los capítulos anteriores | No existe una reserva dedicada de aminoácidos — existen en un pool dinámico en equilibrio constante entre síntesis y degradación de proteínas corporales, sin un "glucógeno de aminoácidos" equivalente |
9Puntos clave
- Las proteínas se degradan por digestión (exógenas) y por proteólisis intracelular: lisosomal (no selectiva) o vía ubiquitina-proteosoma (selectiva, ATP-dependiente, marca proteínas propias dañadas o innecesarias).
- Los aminoácidos existen en un pool metabólico dinámico, sin reserva dedicada, regulado por el balance nitrogenado; 9 son esenciales.
- La transaminación (PLP-dependiente) transfiere el grupo amino sin liberar amonio, canalizando la mayoría de los aminoácidos hacia glutamato.
- La desaminación oxidativa del glutamato (glutamato deshidrogenasa) libera el amonio libre, regenerando α-cetoglutarato.
- Los esqueletos carbonados remanentes son glucogénicos, cetogénicos, o mixtos, según su punto de entrada al metabolismo central.