TUTORIA DE BIOQUIMICAÍndice INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................... 3 OBJETIVOS GENERALES ................................................................................................................................ 3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS............................................................................................................................... 3 ESTRUCTURA DE LOS AMINOÁCIDOS ........................................................................................................... 4 CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS ........................................................................................................ 5 AMINOÁCIDOS PROTEICOS ................................................................................................................................... 5 SEGÚN SU OBTENCIÓN ........................................................................................................................................ 5 Aminoácidos Codificables o universales: ......................................................................................... 5 Aminoácidos Modificables o particulares:....................................................................................... 5 SEGÚN LAS PROPIEDADES DE SU CADENA ................................................................................................................. 5 NEUTROS O ALIFÁTICOS: ................................................................................................................. 5 AROMÁTICOS:.................................................................................................................................. 6 HIDROXIAMINOÁCIDOS: .................................................................................................................. 6 TIOAMINOÁCIDOS: .......................................................................................................................... 7 IMINOÁCIDOS: ................................................................................................................................. 7 DICARBOXÍLICOS Y SUS AMIDAS: ..................................................................................................... 8 DIBÁSICOS: ...................................................................................................................................... 8 AMINOÁCIDOS NO PROTEICOS .............................................................................................................................. 9 D-Aminoácidos: ............................................................................................................................... 9 Alfa-AMINOÁCIDOS: ........................................................................................................................ 9 Omega-Aminoácidos:. ..................................................................................................................... 9 AMINOÁCIDOS CODIFICADOS EN EL GENOMA ............................................................................................. 9 AMINOÁCIDOS ESENCIALES ................................................................................................................................. 13 Histidina......................................................................................................................................... 13 Isoleucina ....................................................................................................................................... 13 Leucina .......................................................................................................................................... 13 Lisina.............................................................................................................................................. 14 Metionina ...................................................................................................................................... 14 Fenilalanina ................................................................................................................................... 14 Treonina ........................................................................................................................................ 15 Triptofano ...................................................................................................................................... 15 Valina............................................................................................................................................. 15 Alanina .......................................................................................................................................... 15 AMINOÁCIDOS NO ESENCIALES ............................................................................................................................ 16 Arginina ......................................................................................................................................... 16 Ácido Aspártico .............................................................................................................................. 16 Cisteína .......................................................................................................................................... 16 Ácido Glutámico ............................................................................................................................ 17 1 TUTORIA DE BIOQUIMICA Glutamina ...................................................................................................................................... 17 Glicina ............................................................................................................................................ 17 Ornitina ......................................................................................................................................... 17 Prolina ........................................................................................................................................... 18 Serina ............................................................................................................................................. 18 Taurina .......................................................................................................................................... 18 Tirosina .......................................................................................................................................... 18 REACCIONES DE LOS AMINOÁCIDOS .......................................................................................................... 19 TRANSAMINACIÓN ............................................................................................................................................ 20 TRANSAMINACIÓN DE AMINOÁCIDOS .................................................................................................................... 20 TRANSAMINACIÓN DE SALES DE AMONIO ............................................................................................................... 20 Sustitución Nucleófila .................................................................................................................... 20 DESCARBOXILACION .......................................................................................................................................... 21 RACEMIZACION ................................................................................................................................................ 21 Mezcla Racemica ........................................................................................................................... 22 AMINOÁCIDOS MODIFICADOS ................................................................................................................... 22 HIDROXILACIÓN:............................................................................................................................................... 23 CARBOXILACIÓN: .............................................................................................................................................. 23 ADICIÓN DE IODO: ............................................................................................................................................ 24 FORMACIÓN DE PUENTES DISULFURO: ................................................................................................................... 24 FOSFORILACIÓN:............................................................................................................................................... 24 GLICOSILACIÓN: ............................................................................................................................................... 24 PROPIEDADES DE LOS AMINOÁCIDOS........................................................................................................ 26 ÓPTICAS ......................................................................................................................................................... 26 QUÍMICAS ....................................................................................................................................................... 27 ÁCIDO-BÁSICAS ................................................................................................................................................ 27 TRASTORNOS RELACIONADOS CON LOS AMINOÁCIDOS ............................................................................ 28 CONCLUSIÓN ............................................................................................................................................. 61 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................................. 62 2 TUTORIA DE BIOQUIMICA Introducción Son sustancias cristalinas, casi siempre de sabor dulce; tienen carácter ácido como propiedad básica y actividad óptica; químicamente son ácidos carbónicos con, por lo menos, un grupo amino por molécula, 20 aminoácidos diferentes son los componentes esenciales de las proteínas. Aparte de éstos, se conocen otros que son componentes de las paredes celulares. Las plantas pueden sintetizar todos los aminoácidos, nuestro cuerpo solo sintetiza 16, aminoácidos, éstos, que el cuerpo sintetiza reciclando las células muertas a partir del conducto intestinal y catabolizando las proteínas dentro del propio cuerpo. Los aminoácidos son las unidades elementales constitutivas de las moléculas denominadas Proteínas. Son pues, y en un muy elemental símil, los "ladrillos" con los cuales el organismo reconstituye permanentemente sus proteínas específicas consumidas por la sola acción de vivir. Objetivos generales Conocer cómo actúa los aminoácidos en el metabolismo y las funciones básicas del ser humano. Objetivos específicos 1. Adquirir información sobre las propiedades físicas y químicas de aminoácidos. 2. Aprender la clasificación de los aminoácidos. 3. Conocer los aminoácidos codificados en el genoma con sus diversas reacciones. 4. Informar sobre los trastornos causados por la deficiencia de los aminoácidos en el cuerpo humano. 3 y en ellos el grupo amino y el grupo carboxilo.TUTORIA DE BIOQUIMICA Estructura de los Aminoácidos Los aminoácidos son moléculas orgánicas que como su nombre lo indica son compuestos que poseen un grupo amino (-NH2) y un grupo ácido (carboxílico -COOH) en su estructura. se encuentran unidos al mismo átomo de carbono. y a pH alto (básico) se encuentran en su forma aniónica (con carga negativa). existen cientos de radicales por lo que se conocen cientos de aminoácidos diferentes. que determina la identidad y las propiedades de cada uno de los diferentes aminoácidos. existe un pH específico para cada aminoácido. Son los precursores de los péptidos y las proteínas. En este estado se dice que el aminoácido se encuentra en Clasificación de los aminoácidos 4 . que es cíclica) se muestra en la figura. La cadena lateral o radical R es de estructura variable. Sin embargo. pero sólo 20 (actualmente se consideran 22) forman parte de las proteínas y tienen codones específicos en el código genético. Los aminoácidos a pH bajo (ácido) se encuentran mayoritariamente en su forma catiónica (con carga positiva). conocido como carbono-a (aaminoácidos). La estructura general de los a-aminoácidos (a excepción de la prolina. donde la carga positiva y la carga negativa son de la misma magnitud y el conjunto de la molécula es eléctricamente neutro. cuya cadena lateral es un átomo de hidrógeno). Arginina. y fuertemente hidrofóbicos (excepto la Gly. Acido Glutámico. Estos AA hidrofóbicos tienden a ocupar la parte central de las proteínas globulares. Alanina. Tirosina. Fenilalanina. Isoleucina. Acido Aspártico. son 20 y 10 son esenciales para la vida que son los que no pueden ser sintetizados por los seres humanos y deben de ser administrados por dietas Esenciales: Valina. Lisina. Aminoácidos Proteicos Según su Obtención Aminoácidos Codificables o universales: Permanecen como tal en las proteínas. Valina. su forma de ion dipolar o zwitterión. Glutamina. Treonina. Leucina e Isoleucina. Serina. pero la que más se utiliza es la clasificación de proteicos y no proteicos. de modo que minimizan su interacción con el disolvente. No esenciales: Alanina. Aminoácidos Modificables o particulares: Que son el resultado de diversas modificaciones químicas posteriores a la síntesis de proteínas. Leucina. Asparragina. Cisteína. Triptófano. 5 . Según las Propiedades de su cadena NEUTROS O ALIFÁTICOS: En ellos la cadena lateral es un hidrocarburo alifático. Histidina. Prolina. Son muy poco reactivos. La histidina debe de ser administrada en los recién nacidos ya que no la sintetizan.TUTORIA DE BIOQUIMICA Clasificación de los Aminoácidos Existen diversos criterios para la clasificación de los aminoácidos. Pertenecen a este grupo: Glicina. Metionina. La fenialalanina es una alanina que lleva unida un grupo fenílico. Leu.TUTORIA DE BIOQUIMICA Glicina. El triptófano tiene un grupo indo Fenilalanina. I AROMÁTICOS: En este grupo se encuadran los aminoácidos cuya cadeNa lateral posee un anillo aromático. L Isoleucina. A Valina. Ala. Gly. Val. Tyr. F Tirosina. Ile. Trp. V Leucina. W HIDROXIAMINOÁCIDOS: Poseen un grupo alcohólico en su cadena lateral. Son la Treonina y Serina. Y Triptófano. La tirosina es como la fenilalanina con un hidroxila en su anillo aromático. G Alanina. lo que lo hace menos hidrofóbico y mas reactivo. Phe. 6 . que posee un enlace tioéster.TUTORIA DE BIOQUIMICA Serina. Met. que posee un grupo sulfhidrilo. Es el caso de la Prolina. P 7 . S Treonina. C Metionina. Esta también tiene una cadena lateral de naturaleza alifática. Pro. pero difiere de los demás aminoácidos en que su cadena lateral está unida tanto al carbono alfa como al nitrógeno del grupo amino. M IMINOÁCIDOS: Tienen el grupo α-amino sustituído por la propia cadena lateral. Thr. formando un anillo pirrolidínico. son la cisteína. Cys. Ser. T TIOAMINOÁCIDOS: Hay dos aminoácidos cuyas cadenas laterales poseen átomos de azufre. Cisteina. y la metionina. Prolina. TUTORIA DE BIOQUIMICA DICARBOXÍLICOS Y SUS AMIDAS: En este grupo encontramos dos aminoácidos con cadenas laterales de naturaleza ácida y sus amidas correspondientes. DIBÁSICOS: La cadena lateral contiene grupos básicos. Lys. Arg. Los derivados sin carga de estos dos aminoácidos son la asparragina y la glutamina que contienen un grupo amida terminal en lugar del carboxilo libre. Estos son el ácido aspártico y el ácido glutámico (a estos aminoácidos se les denomina normalmente aspartato y glutamato par resaltar que sus cadenas laterales están cargadas negativamente a pH fisiológico). His. K Arginina. un grupo guanidino Arginina(R) o un grupo imidazol Histidina(H). H Lisina. R 8 . Histidina. El grupo básico puede ser un grupo amino Lisina (K). arginina. cisteína. aspartato.TUTORIA DE BIOQUIMICA Aminoácidos No Proteicos Pueden dividir en tres grupos: D-Aminoácidos: La D-Alanina y el D-Glutamato forman parte del peptidoglicano de la pared celular de las bacterias. Sin embargo. El aminoácido número 21 es la selenocisteína que aparece tanto en eucariotas como procariotas y arqueas. asparagina. La gramicidina S es un péptido con acción antibiótica que contiene D-fenilalina. Omega-Aminoácidos:. histidina. canónicos o naturales son aquellos que están codificados en el genoma. y el ácido g- Aminoácidos codificados en el genoma Los aminoácidos proteicos. metionina. treonina. Alfa-AMINOÁCIDOS: La L-ornitina y la L-citrulina son importantes intermediarios en el metabolismo de la eliminación del nitrógeno. aminobutírico es un importante neurotransmisor. 9 . que aparece sólo en arqueas. lisina. hay unas pocas excepciones: en algunos seres vivos el código genético tiene pequeñas modificaciones y puede codificar otros aminoácidos. isoleucina. serina. y el número 22 es la pirrolisina. leucina. La b-Alanina forma parte de algunas coenzimas. tirosina. triptófano y valina. glutamato. glutamina. para la mayoría de los seres vivos son 20: alanina. fenilalanina. glicina. También pertenecen a este grupo lahomoserina y la homocisteína. y la creatina (un derivado de la G) juega un papel importante como reserva de energía metabólica. prolina. muchos de los cuales son codificados por más de un codón. En esa situación se encontraron Har Gobind Khorana y Marshall Nirenberg en la década de 1960. 61 codifican aminoácidos y los tres restantes no son codificantes sino que son utilizados como señales de terminación. por lo que se dice que el código está degenerado. 10 . o por 3). Necesitamos combinar más bases. Este código es casi universal: es el mismo en todos los organismos. En resumen: de los 64 codones. si combinamos tres bases (tripletes) para formar un aminoácido. obtenemos un total de 64 combinaciones (43=64)… pero ahora “sobran” 44 tripletes. otros por 2. el código genético mitocondrial es diferente del nuclear y se transmite de manera independiente. pero esto no puede ser así. Los distintos aminoácidos son codificados por un número diferente de codones (algunos por 1.TUTORIA DE BIOQUIMICA Tanto el ARN como el ADN están compuestos por la combinación de cuatro bases diferentes (se puede decir que es como un alfabeto de cuatro letras). ya que los aminoácidos encontrados en las proteínas son 20. Estos científicos demostraron que hay 61 tripletes -o codones. e incluso existen tres tripletes que no codifican para ningún aminoácido. Si cada aminoácido estuviera codificado sólo por dos bases habría un total de 42=16 posibilidades.que codifican aminoácidos. Sin embargo. Entonces. las proteínas constituyen la mayor parte del peso de nuestro cuerpo. tendones. las uñas y el pelo. Los aminoácidos que puede fabricar nuestro organismo a partir de otras fuentes. Después del agua. El crecimiento. órganos.TUTORIA DE BIOQUIMICA Los aminoácidos son las unidades químicas o "bloques de construcción" del cuerpo que forman las proteínas. glándulas. Existen dos tipos principales de aminoácidos que están agrupados según su procedencia y características. la reparación y el mantenimiento de todas las células dependen de ellos. 11 . A continuación puedes ver una lista detallada con las características y propiedades de cada aminoácido. se llaman "Aminoácidos no esenciales". Las sustancias proteicas construidas gracias a estos 20 aminoácidos forman los músculos. aminoácidos esenciales aminoácidos no esenciales Los aminoácidos que se obtienen de los alimentos se llaman "Aminoácidos esenciales". TUTORIA DE BIOQUIMICA 12 . Este aminoácido reduce los niveles de azúcar en la sangre y ayuda a aumentar la producción de la hormona del crecimiento. Histidina Este aminoácido se encuentra abundantemente en la hemoglobina y se utiliza en el tratamiento de la artritis reumatoide. Leucina La leucina interactúa con los aminoácidos isoleucina y valina para promover la cicatrización del tejido muscular. descompone las proteínas para obtener los aminoácidos esenciales y formar así nuevas proteínas. reduce la presión arterial. la piel y los huesos y se recomienda para quienes se recuperan de la cirugía. alergias. Nuestro organismo. Isoleucina La Isoleucina es necesaria para la formación de hemoglobina. piel y huesos. La Histidina. es necesario para la producción tanto de glóbulos rojos y blancos en la sangre. La cantidad de este aminoácido se ha visto que es insuficiente en personas que sufren de ciertos trastornos mentales y físicos. también es importante para el mantenimiento de las vainas de mielina que protegen las células nerviosas. úlceras y anemia. estabiliza y regula el azúcar en la sangre y los niveles de energía. 13 . ayuda en la eliminación de metales pesados del cuerpo y ayuda a la excitación sexual. Es esencial para el crecimiento y la reparación de los tejidos.TUTORIA DE BIOQUIMICA Aminoácidos esenciales Se llaman aminoácidos esenciales aquellos que no pueden ser sintetizados en el organismo y para obtenerlos es necesario tomar alimentos ricos en proteínas que los contengan. Este aminoácido es valioso para los deportistas porque ayuda a la curación y la reparación del tejido muscular. protege al organismo de los daños por radiación. por lo que es útil a las personas que sufren de esquizofrenia. La Fenilalanina eleva el estado de ánimo. calambres menstruales. disminuye el dolor. depresión. ayuda a la memoria y el aprendizaje. lo que evita trastornos del cabello. ayuda a desintoxicar los agentes nocivos como el plomo y otros metales pesados. protege contra los efectos de las radiaciones. Fenilalanina Aminoácidos utilizados por el cerebro para producir la noradrenalina. ayuda a la descomposición de las grasas. reduce el nivel de histamina en el cuerpo que puede causar que el cerebro transmita mensajes equivocados. las jaquecas. la obesidad. una sustancia química que transmite señales entre las células nerviosas en el cerebro. que se utiliza para tratar la artritis. el corazón y los riñones. la lisina ayuda a formar colágeno que constituye el cartílago y tejido conectivo. Además. piel y uñas. La Lisina también ayuda a la producción de anticuerpos que tienen la capacidad para luchar contra el herpes labial y los brotes de herpes y reduce los niveles elevados de triglicéridos en suero. promueve el estado de alerta y la vitalidad. es beneficioso para las mujeres que toman anticonceptivos orales. que pueden obstruir el flujo sanguíneo a el cerebro. Metionina La Metionina es un antioxidante de gran alcance y una buena fuente de azufre. 14 . ayuda a disminuir la debilidad muscular. previene el cabello quebradizo. ayudando así a prevenir la acumulación de grasa en el hígado y las arterias. ya que promueve la excreción de los estrógenos. la enfermedad de Parkinson y la esquizofrenia.TUTORIA DE BIOQUIMICA Lisina Funciones de este aminoácido son garantizar la absorción adecuada de calcio y mantiene un equilibrio adecuado de nitrógeno en los adultos. 15 . Alanina Desempeña un papel importante en la transferencia de nitrógeno de los tejidos periféricos hacia el hígado. reduce la ansiedad y la depresión y estabiliza el estado de ánimo. elastina y esmalte de los dientes y ayuda a la función lipotrópica del hígado cuando se combina con ácido aspártico y la metionina. ayuda en el tratamiento de la migraña. la reparación de tejidos. previene la acumulación de grasa en el hígado. que se utiliza como fuente de energía por el tejido muscular. El Triptofano ayuda en el control de peso mediante la reducción de apetito.TUTORIA DE BIOQUIMICA Treonina La treonina es un aminoácido cuyas funciones son ayudar a mantener la cantidad adecuada de proteínas en el cuerpo. Este aminoácido es útil en el tratamiento de enfermedades del hígado y la vesícula biliar. y para el mantenimiento del equilibrio adecuado de nitrógeno en el cuerpo. como lo que sucede con el ejercicio aeróbico. ayuda en el metabolismo de la glucosa. ayuda a que el sistema inmunológico funcione correctamente. Triptofano Este aminoácido es un relajante natural. fortalece el sistema inmunológico mediante la producción de anticuerpos. protege contra la acumulación de sustancias tóxicas que se liberan en las células musculares cuando la proteína muscular descompone rápidamente para satisfacer las necesidades de energía. Valina La Valina es necesaria para el metabolismo muscular y la coordinación. su metabolismo y ayuda a su asimilación. ayuda a aliviar el insomnio induciendo el sueño normal. un carbohidrato simple que el cuerpo utiliza como energía. promueve el vigor mental y las emociones tranquilas. aumenta la liberación de hormonas de crecimiento y ayuda a controlar la hiperactividad en los niños. es importante para la formación de colágeno. retrasa el crecimiento de los tumores y el cáncer mediante el refuerzo del sistema inmunológico. que son portadores de información genética. Cisteína La Cisteína funciona como un antioxidante de gran alcance en la desintoxicación de toxinas dañinas. las drogas y compuestos tóxicos que se encuentran en el humo del cigarrillo. La Arginina. protege el hígado y el cerebro de daños causados por el alcohol. que se utiliza en el tratamiento de la esterilidad en los hombres. Arginina Este aminoácido está considerado como "El Viagra Natural" por el aumento del flujo sanguíneo hacia el pene. que le da una apariencia más joven. en la sangre y las células y ayuda a la función del ARN y ADN. se ha utilizado para tratar la artritis reumatoide y el 16 . protege el hígado. ya que facilita un aumento de masa muscular y una reducción de grasa corporal. Ácido Aspártico El Ácido Aspártico aumenta la resistencia y es bueno para la fatiga crónica y la depresión. ayuda a la liberación de hormonas de crecimiento. que es crucial para el "crecimiento óptimo" músculo y la reparación de tejidos. es un componente importante del colágeno que es bueno para la artritis y trastornos del tejido conectivo y ayuda a estimular el páncreas para que libere insulina. aumentando el conteo de espermatozoides. Este aminoácido también ayuda a facilitar la circulación de ciertos minerales a través de la mucosa intestinal.TUTORIA DE BIOQUIMICA Aminoácidos no esenciales Los aminoácidos no esenciales son aquellos que pueden ser sintetizados en el organismo a partir de otras sustancias. ayuda en la desintoxicación del hígado neutralizando el amoniaco. componentes cruciales del sistema inmunológico. ayudando a la expulsión de amoniaco y se combina con otros aminoácidos para formar moléculas que absorben las toxinas y sacarlas de la circulación sanguínea. la formación de células y el metabolismo. aumenta el tamaño y la actividad de la glándula del timo. rejuvenece la actividad celular. que fabrica las células T. ayudas en la pérdida de peso. reduce los efectos de toxicidad crónica de alcohol. Protege el cuerpo contra el daño por radiación. y es utilizado en el tratamiento de la epilepsia. mejora el almacenamiento de glucógeno. Ornitina Este aminoácido ayuda a pedir la liberación de hormonas de crecimiento. es necesario para un sistema inmunológico saludable. Glutamina Es el aminoácido más abundante en los músculos. distrofia muscular y úlceras. La piel y el cabello se componen entre el 10% y el 14% de este aminoácido. La Glutamina ayuda a construir y mantener el tejido muscular. Este aminoácido es un "combustible de cerebros" que aumenta la función cerebral y la actividad mental. la depresión y la impotencia. disminuye los antojos de azúcar y el deseo por el alcohol y ha sido usado recientemente en el tratamiento de la esquizofrenia y la demencia. Otras funciones de este aminoácido es promover la recuperación de quemaduras graves y la cirugía. ayuda en la regeneración del hígado y estimula la secreción de insulina. promueve una próstata sana. el sistema nervioso central y el sistema inmunológico.TUTORIA DE BIOQUIMICA endurecimiento de las arterias. ayudando a su curación. La Ornitina 17 . actúa como combustible para el cerebro. Es un aminoácido útil para reparar tejidos dañados. retraso mental. ayuda en el transporte de potasio en el líquido cefalorraquídeo. desintoxica el amoniaco. ayuda a corregir los trastornos de personalidad. Ácido Glutámico El Ácido Glutámico actúa como un neurotransmisor excitatorio del sistema nervioso central. lo que ayuda al metabolismo de la grasa corporal (este efecto es mayor si se combina con la arginina y carnitina). liberando así a la glucosa para las necesidades de energía. promueve un sistema digestivo saludable. el cerebro y la médula espinal. promover la quema de grasa y la formación de músculos y retrasar el proceso de envejecimiento. ayuda a mantener el equilibrio del ácido alcalino en el cuerpo. ayuda a prevenir el desgaste muscular que puede acompañar a reposo prolongado en cama o enfermedades como el cáncer y el SIDA. Es un aminoácido importante en el metabolismo de azúcares y grasas. Glicina La Glicina retarda la degeneración muscular. reduce el tiempo de curación de las úlceras y alivia la fatiga. La taurina se ha utilizado para tratar la ansiedad. y ayuda a prevenir la degeneración macular. mal funcionamiento cerebral y convulsiones. suprime el apetito y ayuda a reducir la grasa corporal. es el componente clave de la bilis. La Serina es un aminoácido que forma parte de las vainas de mielina protectora que cubre las fibras nerviosas. es importante para el funcionamiento del ARN y ADN y la formación de células y ayuda a la producción de inmunoglobulinas y anticuerpos. La Tirosina ayuda en la producción de melanina (el pigmento responsable del color del pelo y la piel) y en las funciones de las glándulas suprarrenales. tiroides y la pituitaria. potasio. los tendones y los músculos del corazón. Estimula el metabolismo y el sistema nervioso. actúa como un elevador del humor. edema. Serina Este aminoácido es necesario para el correcto metabolismo de las grasas y ácidos grasos. se ha utilizado para ayudar a la fatiga 18 . útil para las personas con aterosclerosis. hiperactividad. ayuda a prevenir el desarrollo de arritmias cardiacas potencialmente peligrosas. Prolina Funciones de este aminoácido son mejorar la textura de la piel. Es un aminoácido vital para la utilización adecuada de sodio. Taurina La Taurina fortalece el músculo cardíaco. la Prolina ayuda en la cicatrización del cartílago y el fortalecimiento de las articulaciones. Tirosina Es un aminoácido importante para el metabolismo general.TUTORIA DE BIOQUIMICA también ayuda a que la insulina funcione como una hormona anabólica ayudando a construir el músculo. que regulan el estado de ánimo. epilepsia. y el mantenimiento de un sistema inmunológico saludable. trastornos del corazón. La Prolina trabaja con la vitamina C para ayudar a mantener sanos los tejidos conectivos. el crecimiento del músculo. ayudando a la producción de colágeno y reducir la pérdida de colágeno a través del proceso de envejecimiento. hipertensión o hipoglucemia. La Tirosina es un precursor de la adrenalina y la dopamina. mejora la visión. calcio y magnesio. Además. la cual es necesaria para la digestión de las grasas. 4 5 es un aminoácido presente en enzimas metabólicas de arqueas metanógenas. La selenocisteína (Sec/U)3 es un aminoácido presente en multitud de enzimas (glutatión peroxidasas. la pirrolisina (Pyl/O). Está codificado por el codón UGA (que normalmente es de parada) cuando están presentes en la secuencia los elementos SECIS (Secuencia de inserción de la seleniocisteína). la narcolepsia.TUTORIA DE BIOQUIMICA crónica. el bajo impulso sexual. El otro aminoácido. ansiedad. Son la selenocisteína y la pirrolisina. tetraiodotironina 5' deiodinasas. Está codificado por el codón UAG (que normalmente es de parada) cuando están presentes en la secuencia los elementos PYLIS (Secuencia de inserción de la pirrolisina). 19 . depresión. formiato deshidrogenasas. De ahí en adelante la transformación depende de las enzimas. alergias y dolores de cabeza. Reacciones de los Aminoácidos En los aminoácidos hay tres reacciones principales que se inician cuando un aminoácido se une con el fosfato de piridoxal formando una base de Schiff o aldimina. las cuales tienen en común el uso de la coenzima piridoxalfosfato. glicina reductasas y algunas hidrogenasas). tioredoxina reductasas. Exiten otros dos aminoácidos codificados por el código genético en algunas circunstancias y en algunos organismos. "rico en electrones". Todas estas enzimas requieren de fosfato de piridoxal (vitamina B6) como grupo prostético.TUTORIA DE BIOQUIMICA La reacciones pueden ser: Transaminación La reacción química de transaminación puede referirse a dos tipos de reacción. Estas reacciones son llevadas a cabo por enzimas llamadas aminotransferasas. reemplaza en una posición electrófila. Transaminación de sales de amonio El segundo tipo de reacción de transaminación es la sustitución nucleófila de un anión amina o amida en una sal de amonio. denominados grupo saliente. en la que el grupo amino es transferido de aquel a éste. el que puede transferir su grupo amino a otros alfa-cetoácidos para formar aminoácidos diferentes por reacciones de transaminación. Después de la formación de glutamato. que produce alfa-cetoglutarato y aspartato. Transaminación de aminoácidos La primera es la reacción entre un aminoácido y un alfa-cetoácido. donde la reacción se produce sobre un carbono electrófilo. "pobre en electrones". Un ejemplo importante de transaminación se presenta entre glutamato y oxaloacetato. Aunque reacciones de 20 . acompañado de la formación de un nuevo aminoácido y un nuevo alfacetoácido. una razón importante de que esta vitamina sea esencial para la vida. de una molécula a un átomo o grupo. Sustitución Nucleófila Es un tipo de reacción de sustitución en la que un nucleófilo. éste transfiere su grupo amino directamente a una variedad de alfa-cetoácidos por varias reacciones reversibles de transaminación: donación libremente reversible de un grupo amino alfa de un aminoácido al grupo ceto alfa de un alfa-cetoácido. Es un tipo de reacción fundamental en química orgánica. con la consiguiente conversión del aminoácido en su correspondiente alfa-cetoácido. hongos. o viceversa. donde R es el electrófilo. sufre una descarboxilación Racemizacion Es la conversión de un compuesto L en D. en química orgánica la reacción general de sustitución nucleófila consiste en: Nu: + R-L → R-Nu + L: El nucléofilo Nu.. reemplaza en el sustrato R-L. que ingresa en el ciclo de Krebs. El acetoacetato (un cuerpo cetónico) espontánea. catalizada por enzimas del tipo descarboxilasa..) los aminoácidos están presentes únicamente en la forma estructural levógira (L). un ejemplo particular sería la descarboxilación de la histidina a histamina. a acetona. plantas. Los aminoácidos sufren descarboxilación a aminas. Aunque en las proteínas de los eucariotas (animales. al grupo saliente L. Si ignoramos las cargas formales. La descarboxilación del piruvato es una reacción clave de la respiración aeróbica en la cual una molécula de piruvato pierde su grupo carboxilo en forma de CO2 y rinde acetil CoA. Descarboxilacion Es un grupo carboxilo es eliminado de un compuesto en forma de dióxido de carbón La descarboxilación es una reacción metabólica fundamental durante la oxidación de moléculas orgánicas. en el ciclo de Krebs se producen descarboxilaciones adicionales. 21 .TUTORIA DE BIOQUIMICA sustitución nucleófila también pueden tener lugar sobre compuestos inorgánicos covalentes. el cual se lleva consigo un par de electrones. en las bacterias podemos encontrar D-aminoácidos. no enzimática. mediante su par de electrones (:). TUTORIA DE BIOQUIMICA Mezcla Racemica La mayoría de aminoácidos tienen dos isómeros, la forma izquierda (L o levógira) y la forma derecha (D o dextrógira). La forma de identificar cada forma es someter la solución a haz de luz polarizada, con lo que las L se desviarán a la izquierda y las D a la derecha. Una solución de un aminoácido con el mismo número de L y de D, cada forma anula el efecto de la otra en la luz. A una mezcla de las dos formas (levógira y dextrógira) de un mismo aminoácido en cantidades iguales se le denomina mezcla racémica; y racemización al proceso químico que consiste en la conversión de un compuesto L en D o de D en L. En las plantas y animales vivos se forman aminoácidos (que después forman proteínas) mayoritariamente de la forma L y cuando estos seres vivos mueren empieza la racemización y la transformación de Laminoácidos a D-aminoácidos hasta alcanzar la estabilidad, la mezcla racémica Aminoácidos Modificados Las modificaciones postraduccionales de los 20 aminoácidos codificados genéticamente conducen a la formación de 100 o más derivados de los aminoácidos. Las modificaciones de los aminoácidos juegan con frecuencia un papel de gran importancia en la correcta funcionalidad de la proteína. Son numerosos los ejemplos de modificación postraduccional de aminoácidos. La formación de puentes disulfuro, claves en la estabilización de la estructura terciaria de las proteínas, está catalizada por una disulfuro isomerasa. En las histonas tiene lugar la metilación de las lisinas. En el colágeno abunda el aminoácido 4-hidroxiprolina, que es el resultado de la hidroxilación de la prolina. La traducción comienza con el codón "AUG" que, además de ser señal de inicio codifica el aminoácido metionina, que casi siempre se elimina por proteólisis. Algunos aminoácidos no proteicos actúan como neurotransmisores, vitaminas, etc. Por ejemplo, la beta-alanina, el ácido gammaaminobutírico (GABA) o la biotina 22 TUTORIA DE BIOQUIMICA Los Aminoácidos proteicos se dividen en dos grupos: (1) los AA codificables o universales, que permanecen como tal en las proteínas, y (2) los Aminoácidos modificados o particulares, que son el resultado de diversas modificaciones químicas posteriores a la síntesis de proteínas. Una vez que los Aminoácidos codificables han sido incorporados a las proteínas, pueden sufrir ciertas transformaciones que dan lugar a los Aminoácidos modificados o particulares. Algunas de las modificaciones más frecuentes que pueden sufrir los aminoácidos después de haberse incorporado normalmente en las proteínas son: Hidroxilación: es el caso de la 4-hidroxiprolina o la 5-hidroxilisina, que se encuentran en proporción importante en el colágeno. Estos AA se incorporan a la proteína como P o como K y, posteriormente, son hidroxilados. Carboxilación: El ácido glutámico, por carboxilación post-sintética se convierte en ácido γ-carboxiglutámico . 4-hidroxiprolina 5-hidroxilisina g-carboxiglutámico 23 TUTORIA DE BIOQUIMICA Adición de iodo: En la tiroglobulina (una proteína del tiroides), la Y sufre diversas reacciones de iodación y condensación que originan AA como la triiodotironina (T3) o la tiroxina (T4) (Figura 15a). Formación de puentes disulfuro: La cistina es el resultado de la unión de dos C por medio de un puente disulfuro (-S-S-). Fosforilación: La fosforilación de determinados AA (fundamentalmente serina, treonina o tirosina) convierte a una proteína activa en su forma inactiva, o viceversa: en las enzimas de las vías degradativas del metabolismo, la forma fosforilada es más activa que la no fosforilada, mientras que en las vías biosintéticas ocurre lo contrario. Las enzimas que añaden grupos fosfato a una proteína se denominan quinasas y las enzimas que eliminan grupos fosfato de una proteína se denominan fosfatasas. Glicosilación: En las glicoproteínas, la unión de los oligosacáridos a la proteína puede ser de dos tipos: N-glicosilación (cuando se unen al grupo amino de la asparagina) y O-glicosilación (cuando se unen al grupo OH de la serina o de la treonina) CONDENSACIÓN: La cistina es el resultado de la unión de dos C por medio de un puente disulfuro (-S-S-). 24 TUTORIA DE BIOQUIMICA 25 . mientras que si se desvía a la izquierda (sentido antihorario) se denomina levógiro. Un aminoácido puede en principio existir en sus dos formas enantioméricas (una dextrógira y otra levógira). esto es. lo que les confiere actividad óptica. Estructuralmente. pero en la naturaleza lo habitual es encontrar sólo una de ellas. Si el desvío del plano de polarización es hacia la derecha (en sentido horario). el compuesto se denomina dextrógiro. las dos posibles formas enantioméricas de cada aminoácido se denominan configuración D o L dependiendo de la 26 . sus disoluciones desvían el plano de polarización cuando un rayo de luz polarizada las atraviesa.TUTORIA DE BIOQUIMICA Propiedades de los Aminoácidos Ópticas Todos los aminoácidos excepto la glicina tienen el carbono alfa asimétrico. como la descarboxilación.6 el grupo carboxilo esta desprotonado y el grupo amino protonado. etc Las que afectan al grupo amino. siendo la carga neta negativa.3 y 9.3 y 9. En la forma dipolar el grupo carboxilo se encuentra disociado (COO-) y el grupo amino protonado (-N+H3). A pH superiores a 9. Comportamiento de cualquier aminoácido cuando se ioniza. Para la glicina el pKa para el grupo carboxilo y amino es respectivamente 2. Las que afectan al grupo R. esto significa que a pH inferiores a 2. Un zwitterion puede actuar como un ácido o como una base cediendo o aceptando protones. Ácido-básicas En el interior celular los aminoácidos predominan en forma de ion dipolar o zwitterion (del alemán ion híbrido). por lo que se denominan sustancias anfóteras.3 los grupos carboxilo y amino estarán protonados. Cualquier aminoácido puede comportarse como ácido y como base. 27 .TUTORIA DE BIOQUIMICA orientación relativa en el espacio de los 4 grupos distintos unidos al carbono alfa. como la desaminación. siendo la carga neta del aminoácido cero.6 ambos grupos estarán desprotonados. Todos los aminoacidos proteicos son L-aminoácidos. Cuando una molécula presenta carga neta cero está en su punto isoeléctrico. la carga neta de la molécula será positiva. A pH entre 2. La protonación o desprotonación de los grupo amino y carboxilo depende del pH. Químicas Las que afectan al grupo carboxilo. pero la carga de la molécula es neutra. pero ello no significa que sean levógiros.6. FENILCETONURIA Es un trastorno que se caracteriza porque la conversión de la fenilalanina en tirosina es defectuosa El defecto fundamental es la ausencia de la fenilalanina hidroxilasa. Parte del concepto del bloqueo metabólico congénito y de su causa genética. conocida cono la teoría de un-gen-una-enzima fundamental hoy en la moderna genética bioquímica. está bien confirmado que una parte de un gen o de una unidad genética.TUTORIA DE BIOQUIMICA Trastornos relacionados con los aminoácidos Los trastornos genéticos del metabolismo de los aminoácidos. 28 . La fenilalanina no puede ser convertida en tirosina. un cistrón. En la actualidad se admite que estos trastornos resultan de la ausencia o deficiencia de una sola enzima. Estos trastornos forman parte de lo errores congénitos clásicos del metabolismo. pueden abarcar estado en los cuales el defecto metabólico es general y otro en los que la anormalidad parece ser específica de un determinado tejido o de una función de transporteen uno o más tejidos. y de este modo. En la actualidad. la estructura de una cadena polipeptídica o de parte de una proteína. puede determinar la secuencia de aminoácidos. que es una aminoácido fundamental. Las minores cantidades de Adrenalina. ácido fenilacético que. por descarboxilación. la fenilalanina y estos productos metatólicos se acumulan en los líquidos del organismo. origina la feniacetilglutamina. Las concentraciones más bajas de 5-hidroxitriptamina (serotonina) en los fenilcetonúricos guardan relación con el hecho de que los metabolitos que se acumulan en la fenicetonuria inhiben la 5-hidroxitriptófano-descarboxilasa. que es la enzima que en realidad cataliza la hidroxilación. En la fenilcetonuria. ocurren otros cambios. la fenilalanina puede convertirse también en ácido alfa-hidroxifenilacético. por conjugación. 29 . Cuando la hidroxilasa es deficiente. o forma. Finalmente. En la fenilcetonuria. sino metabolitos normales aunque en cantidades anormales. de lo que resultaría una menor cantidad de ácido gamma-aminobutírico. existente sólo en el hígado.Estos compuestos no son metabolitos anormales. que es reducido a ácido feniláctico. la anormalidad radica en el factor lábil. En presencia de este ambiente químico no usual. y otra estable. Estos metabolitos inhiben también el ácido glutámico-descaboxilasa. extensamente distribuida en los tejidos animales. se usan vías alternativas para metabolizar la fenilalanina. constituido por concentraciones elevadas de fenilalanina y metabolitos. La fenilalanina es convertida por transmutación en ácido fenilpirúvico.noradrenalina y dopamina en la fenilcetonuria se han atribuido a la inhibición de la dopadescarboxilasa por estos metabolitos.TUTORIA DE BIOQUIMICA La fenilanina-hidroxilasa contiene dos fracciones proteicas distintas: una fracción lábil. lo que podría ser importante para la función cerebral. La pigmentación menos acentuada se ha distribuido a la inhibición de la tirosinasa por la fenilalanina y puede lograrse el oscurecimiento del cabello dando con el alimento un suplemento de tirosina o desminuyendo la fenilalanina de la dieta. Las concentraciones plasmáticas elevadas de fenilalanina y una menor capacidad para formar tirosina indican a los individuos heterocigóticos para este estado.000 a 20.El olor de un enfermo fenilcetonúrico ha sido descrito como el de un ratón o rancio. La irritabilidad. eccema y un color peculiar pueden manifestarse precoz o tardíamente. los vómitos han sido lo suficientemente graves como para promover la intervención quirúrgica de algunos niños fenilcetonúricos por creer que se trataba de estenosis pilórica. Los niños fenilcetonúricos parecen normales al nacer y el retraso de su desarrollo intelectual puede pasar inadvertido un tiempo. estas anormalidades son múltiples.TUTORIA DE BIOQUIMICA Datos clínicos La incidencia de enfermedad es de 1:10. Los estudios de la genética de la población revelan claramente una herencia autosómica recesiva. y se ha correlacionado con la excreción por la orina de ácido fenilacético. Un 80% de los examinados presentan una electroencefalograma anormal. sobre todo los más gravemente afectados pueden sufrir una parálisis cerebral grave. y alrededor de una cuarta parte de los enfermos sobre todo los más gravemente retrasados. e igualmente hay una menor cantidad de cerebrósidos en el cerebro de los enfermos fenilcetonúricos.000 personas. Se manifiesta por igual a ambos sexos. En algunos casos. Se ha descubierto que la formación de mielina está retrasada en este trastorno. La deficiencia mental es la característica más importante de fenilcetonuria. Una tercera parte de los enfermos no presentan signos neurológicos. sufren convulsiones. 30 . mientras que en otra tercera parte de los enfermos. El ácido fenipirúvico y otros productos metabólicos desaparecen y la concentración de serotonina aumenta. La respuesta es extremadamente variable. no influye sobre su desarrollo mental. En algunos niños se ha observado el desarrollo de una anemia en el curso del tratamiento. Se ha observado de modo regular una mejoría clínica en lo que concierne al eccema. La existencia de vacuolas similares durante la toxicidad provocada por el cloramfénico hizo pensar que la fenilalanina pudiera ejercer un efecto terapéutico favorable en aquel estado y. pero la concetración sanguínea de fenilalanina debe ser vigilada para evitar una restricción indebida de fenilalanina y la destrucción concomintante de los tejidos así como el aumento subsiguiente de la concentración de la fenilalanina y la aparición de sus productos metabólicos. Es también evidente que el primer tratamiento de los enfermos. La indicación principal del tratamiento dietético es su eficacia para prevenir el retraso mental. La pérdida calculada de 5 unidades del cociente intelectual por cada 10 semanas que se retrase el tratamiento. así como vacuolas en la serie roja de la medula ósea. Los enfermos toleran bien la dieta.TUTORIA DE BIOQUIMICA Tratamiento El tratamiento dietético hace bajar rápidamente la concentración de fenilalanina en la sangre. constituye un argumento muy conveniente a favor del diagnóstico precoz y de la institución pronta del tratamiento dietético. Se ha observado convulsiones hipoglucémicas con algún caso mortal. 31 . pero los hechos revelan que las dietas pobres en fenilalanina previenen la deficiencia mental si se instituyen desde los primeros meses de vida. al ensayarlo. fenómeno que desaparecía al aumentar la concentración plasmática de fenilalanina. la conducta y los datos neurológicos y elecetroencefalográficos. después de los 3 años de edad. se comprobó que ocurría así. TUTORIA DE BIOQUIMICA TIROSINOSIS O TIROSINEMIA Trastorno metabólico raro. puede desarrollarse una hipoglucemia. Los síntomas pueden aparecer durante: la primera infancia. Los pacientes con afectación hepática excretan cantidades anormales de este cetoácido. 32 . En caso de que se produzca una insuficiencia hepática. que alcanza valores comprendidos entre 3 y 12 mg/100 ml. en el que se excreta el ácido p- hidroxifenilpirúvico. y aparecen también cantidades abundantes de ácido p-hidroxifenilpirúvico de ácido p-hidroxifenilacético. de forma más crónica. aunque no se ha demostrado que esta alteración constituya la expresión primaria del gen anormal. siguiendo un curso agudo y rápido hasta provocar la muerte del enfermo pueden aparecer lentamente. pero las concentraciones halladas en la tirosinosis eran cerca de 10 veces mayores que los valores más elevados observados en las enfermedades hepáticas. Entre las alteraciones bioquímicas hay que citar un aumento de la concentración plasmática de tirosina. Generalmente existe un aumento de la concentración plásmática de metionina. Es frecuente que existan alteraciones de la coagulación. y la excreción de compuestos tirosilo por la orina de estos compuestos. el más predominante es el ácido p-hidroxifenil-láctico. Los estudios enzimáticos realizados indican la existencia de un déficit de oxidasa del ácido phidroxifenilpirúvico. Datos clínicos Existe un tipo mucho más frecuente de tirosinosis que se pone de manifiesto a través de anomalías en la función hepática y en la función renal. La transmisión hereditaria parece ser de tipo autosómico recesivo. y la cromatografía sobre papel revela una mancha prominente de tirosina. la prueba con la 2. ascitis y hemorragias. se han observado casos de ambos tipos en una misma familia. El retraso mental no es siempre constante. es un déficit del desarrollo y una hepatosplenomegalia. 33 . Junto con la acidosis sistémica y la hipofosfatemia aparece un raquitismo con alteraciones radiológicas típicas. en cambio. hiperfosfaturia y aminoaciduria generalizada. con glucosuria. otros no responden en absoluto.4-dinitrofenilhidracina es también positiva. Algunos pacientes responden de forma muy favorable tanto desde el punto de vista clínico como bioquímico. en los casos hepatorrenales que son muchos más frecuentes. El diagnóstico debe ser confirmado por la determinación cuantitativa de la tirosina sanguínea y por la demostración de que el cetoácido de la orina es el ácido p-hidrxifenilpirúvico.TUTORIA DE BIOQUIMICA Aunque se ha descrito una forma aguda y una forma crónica de esta enfermedad. lo que indica que se trata de un solo proceso. Diagnóstico Puede ser descubierta por la prueba urinaria positiva con el cloruro férrico en un enfermo cuya orina contiene una sustancia reductora. Además. En estos enfermos. el hígado presenta una cirrosis y el proceso va acompañado de ictericia. El primer signo. consiste en la administración de una dieta con un escaso contenido en fenilalanina y en tirosina. También puede aparecer una acidosis tubular renal de tipo Fanconi. se ha detectado la presencia de hepatomas. En algunos pacientes. y en la autopsia. en la mayoría de los pacientes. Tratamiento El tratamiento de la tirosinosis. Los individuos normales metabolizan por completo el ácido homogentísico administrado. pero los enfermos 34 . ocronosis (pigmentación del tejido conjuntivo) y artrosis. Es una enfermedad poco frecuente en la que el ácido homogentísico. Datos clínicos El ácido homogentísico es un compuesto incoloro que en reposo se transforma fácilmente en un pigmento negro. no existe en la sangre en concentración identificable. un intermediario de la ruta catabólica de la fenilalanina. no puede metabolizarse provocando aciduria (orina negra). Aun cuando este ácido es excretado en gran cantidad por la orina.TUTORIA DE BIOQUIMICA ALCAPTONURIA Se trata de un error metabólico congénito. pero se ha observado ocasionalmente casos en los que no cabía excluir la herencia dominante. Tratamiento No se conoce ninguna terapéutica para esta anormalidad metabólica. por el examen de la orina. sólo se descubre. que puede ser abundante en los tejidos fibrosos. El estado se hereda como carácter mendeliano recesivo. particularmente en las orejas y en la esclerótica. El tratamiento clínico de la artritis ocronósica es generalmente similar al de la osteoartritis y dista mucho de ser satisfactorio. con ocasión de un examen habitual de su orina o de la investigación de la artritis. y sus síntomas pueden asemejarse a los de la artritis reumatoide u osteoartritis. La artritis de la ocronosis se desarrolla más tarde. en los cuales. Esta alteración constituye un modelo de los denominados trastornos metabólicos sin umbral. Los individuos que sufren este estado son comúnmente asintomáticos durante su infancia. a pesar de la existencia de un bloqueo metabólico debido a la ausencia de una enzima. Los discos intervertebrales presentan signos de degeneración. La teoría de que el trastorno era debido a la ausencia de una enzima en el hígado. El depósito de pigmento pardo o azulado ocurre después de la tercera década de vida.TUTORIA DE BIOQUIMICA alcaptonúricos lo excretan en su casi totalidad. se denomina ocronosis. El depósito del pigmento. Trastornos relacionados con los aminoácidos Trastornos del metabolismo de los aminoácidos Fenilcetonuria 35 . Diagnóstico El diagnóstico no se hace a menudo hasta que el enfermo es ya adulto. la acumulación de los compuesto metabólicos intermediarios anteriores al bloqueo. en un muestra de hígado obtenida por biopsia de un enfermo alcaptonúrico comprobaron la falta de la enzima que cataliza la conversión del ácido homogentísico en ácido maleilacetoacético. que catabolizaba la oxidación del ácido homogentísico fue confirmada en 1958. En la actualidad.TUTORIA DE BIOQUIMICA Tirosinosis Alcaptonuria Albinismo Histidinemia Enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce Hipervalinemia Otras alteraciones del metabolismo de los aminoácidos de cadena ramificada Acidemia propinoica Hiperglicinemia no cetónica Acidemia metilmalónica Hiperoxaluria Hiperprolinemia Hidroxiprolinemia Trastornos relacionados con los aminoácidos Los trastornos genéticos del metabolismo de los aminoácidos. Estos trastornos forman parte de los errores congénitos clásicos del metabolismo. pueden abarcar estado en los cuales el defecto metabólico es general y otro en los que la anormalidad parece ser específica de un determinado tejido o de una función de transporte en uno o más tejidos. puede determinar la secuencia de aminoácidos. conocida como la teoría de un-gen-una-enzima fundamental hoy en la moderna genética bioquímica. está bien confirmado que una parte de un gen o de una unidad genética. Parte del concepto del bloqueo metabólico congénito y de su causa genética. En la actualidad se admite que estos trastornos resultan de la ausencia o deficiencia de una sola enzima. un cistrón. la estructura de una cadena polipeptídica o de parte de una proteína. 36 . y de este modo. La fenilalanina no puede ser convertida en tirosina. por conjugación. En la fenilcetonuria. sino metabolitos normales aunque en cantidades anormales. la fenilalanina y estos productos metatólicos se acumulan en los líquidos del organismo. constituido por concentraciones elevadas de fenilalanina y metabolitos. o forma. existente sólo en el hígado. Finalmente. la anormalidad radica en el factor lábil. En presencia de este ambiente químico no usual. la fenilalanina puede convertirse también en ácido alfa-hidroxifenilacético. por descarboxilación. ocurren otros 37 . origina la feniacetilglutamina.TUTORIA DE BIOQUIMICA FENILCETONURIA Es un trastorno que se caracteriza porque la conversión de la fenilalanina en tirosina es defectuosa El defecto fundamental es la ausencia de la fenilalanina hidroxilasa.Estos compuestos no son metabolitos anormales. En la fenilcetonuria. Cuando la hidroxilasa es deficiente. La fenilalanina-hidroxilasa contiene dos fracciones proteicas distintas: una fracción lábil. que es un aminoácido fundamental. extensamente distribuida en los tejidos animales. La fenilalanina es convertida por transmutación en ácido fenilpirúvico. y otra estable. que es reducido a ácido feniláctico. ácido fenilacético que. que es la enzima que en realidad cataliza la hidroxilación. se usan vías alternativas para metabolizar la fenilalanina. La deficiencia mental es la característica más importante de fenilcetonuria. Se manifiesta por igual a ambos sexos. 38 . lo que podría ser importante para la función cerebral. sufren convulsiones. Las concentraciones más bajas de 5-hidroxitriptamina (serotonina) en los fenilcetonúricos guardan relación con el hecho de que los metabolitos que se acumulan en la fenilcetonuria inhiben la 5-hidroxitriptófano-descarboxilasa. Los niños fenilcetonúricos parecen normales al nacer y el retraso de su desarrollo intelectual puede pasar inadvertido un tiempo.000 personas. Las concentraciones plasmáticas elevadas de fenilalanina y una menor capacidad para formar tirosina indican a los individuos heterocigóticos para este estado.000 a 20. Un 80% de los examinados presentan una electroencefalograma anormal. Estos metabolitos inhiben también el ácido glutámico-descaboxilasa. Los estudios de la genética de la población revelan claramente una herencia autosómica recesiva. de lo que resultaría una menor cantidad de ácido gamma-aminobutírico. La pigmentación menos acentuada se ha distribuido a la inhibición de la tirosinasa por la fenilalanina y puede lograrse el oscurecimiento del cabello dando con el alimento un suplemento de tirosina o disminuyendo la fenilalanina de la dieta. y alrededor de una cuarta parte de los enfermos sobre todo los más gravemente retrasados. Una tercera parte de los enfermos no presentan signos neurológicos. Las minores cantidades de Adrenalina. sobre todo los más gravemente afectados pueden sufrir una parálisis cerebral grave.TUTORIA DE BIOQUIMICA cambios. noradrenalina y dopamina en la fenilcetonuria se han atribuido a la inhibición de la dopadescarboxilasa por estos metabolitos. Datos clínicos La incidencia de enfermedad es de 1:10. estas anormalidades son múltiples. mientras que en otra tercera parte de los enfermos. En algunos niños se ha observado el desarrollo de una anemia en el curso del tratamiento. los vómitos han sido lo suficientemente graves como para promover la intervención quirúrgica de algunos niños fenilcetonúricos por creer que se trataba de estenosis pilórica. Los enfermos toleran bien la dieta. El ácido fenipirúvico y otros productos metabólicos desaparecen y la concentración de serotonina aumenta. la conducta y los datos neurológicos y elecetroencefalográficos. y se ha correlacionado con la excreción por la orina de ácido fenilacético.TUTORIA DE BIOQUIMICA Se ha descubierto que la formación de mielina está retrasada en este trastorno. e igualmente hay una menor cantidad de cerebrósidos en el cerebro de los enfermos fenilcetonúricos. Tratamiento El tratamiento dietético hace bajar rápidamente la concentración de fenilalanina en la sangre. pero la concetración sanguínea de fenilalanina debe ser vigilada para evitar una restricción indebida de fenilalanina y la destrucción concomintante de los tejidos así como el aumento subsiguiente de la concentración de la fenilalanina y la aparición de sus productos metabólicos. La existencia de vacuolas similares durante la toxicidad provocada por el cloramfénico hizo 39 . El olor de un enfermo fenilcetonúrico ha sido descrito como el de un ratón o rancio. Se ha observado de modo regular una mejoría clínica en lo que concierne al eccema. En algunos casos. fenómeno que desaparecía al aumentar la concentración plasmática de fenilalanina. Se ha observado convulsiones hipoglucémicas con algún caso mortal. así como vacuolas en la serie roja de la medula ósea. La irritabilidad. eccema y un color peculiar pueden manifestarse precoz o tardíamente. En caso de que se produzca una insuficiencia hepática. Los pacientes con afectación hepática excretan cantidades anormales de este cetoácido. La indicación principal del tratamiento dietético es su eficacia para prevenir el retraso mental. Los estudios enzimáticos 40 . La pérdida calculada de 5 unidades del cociente intelectual por cada 10 semanas que se retrase el tratamiento. pero los hechos revelan que las dietas pobres en fenilalanina previenen la deficiencia mental si se instituyen desde los primeros meses de vida. al ensayarlo. Generalmente existe un aumento de la concentración plásmática de metionina. Es también evidente que el primer tratamiento de los enfermos. constituye un argumento muy conveniente a favor del diagnóstico precoz y de la institución pronta del tratamiento dietético. en el que se excreta el ácido p- hidroxifenilpirúvico. se comprobó que ocurría así. y aparecen también cantidades abundantes de ácido p-hidroxifenilpirúvico de ácido p-hidroxifenilacético. Es frecuente que existan alteraciones de la coagulación. no influye sobre su desarrollo mental. puede desarrollarse una hipoglucemia. y la excreción de compuestos tirosilo por la orina de estos compuestos. el más predominante es el ácido p-hidroxifenil-láctico. TIROSINOSIS O TIROSINEMIA Trastorno metabólico raro. Entre las alteraciones bioquímicas hay que citar un aumento de la concentración plasmática de tirosina. pero las concentraciones halladas en la tirosinosis eran cerca de 10 veces mayores que los valores más elevados observados en las enfermedades hepáticas. que alcanza valores comprendidos entre 3 y 12 mg/100 ml. La respuesta es extremadamente variable. después de los 3 años de edad.TUTORIA DE BIOQUIMICA pensar que la fenilalanina pudiera ejercer un efecto terapéutico favorable en aquel estado y. La transmisión hereditaria parece ser de tipo autosómico recesivo. Aunque se ha descrito una forma aguda y una forma crónica de esta enfermedad. En algunos pacientes. se han observado casos de ambos tipos en una misma familia. hiperfosfaturia y aminoaciduria generalizada. es un déficit del desarrollo y una hepatosplenomegalia. El primer signo. En estos enfermos. El retraso mental no es siempre constante. El 41 . También puede aparecer una acidosis tubular renal de tipo Fanconi.TUTORIA DE BIOQUIMICA realizados indican la existencia de un déficit de oxidasa del ácido phidroxifenilpirúvico. y la cromatografía sobre papel revela una mancha prominente de tirosina.4-dinitrofenilhidracina es también positiva. ascitis y hemorragias. de forma más crónica. Diagnóstico Puede ser descubierta por la prueba urinaria positiva con el cloruro férrico en un enfermo cuya orina contiene una sustancia reductora. Además. Junto con la acidosis sistémica y la hipofosfatemia aparece un raquitismo con alteraciones radiológicas típicas. el hígado presenta una cirrosis y el proceso va acompañado de ictericia. Los síntomas pueden aparecer durante: la primera infancia. siguiendo un curso agudo y rápido hasta provocar la muerte del enfermo pueden aparecer lentamente. aunque no se ha demostrado que esta alteración constituya la expresión primaria del gen anormal. Datos clínicos Existe un tipo mucho más frecuente de tirosinosis que se pone de manifiesto a través de anomalías en la función hepática y en la función renal. la prueba con la 2. se ha detectado la presencia de hepatomas. en la mayoría de los pacientes. con glucosuria. lo que indica que se trata de un solo proceso. y en la autopsia. un intermediario de la ruta catabólica de la fenilalanina. ALCAPTONURIA Se trata de un error metabólico congénito. en los casos hepatorrenales que son muchos más frecuentes.TUTORIA DE BIOQUIMICA diagnóstico debe ser confirmado por la determinación cuantitativa de la tirosina sanguínea y por la demostración de que el cetoácido de la orina es el ácido p-hidrxifenilpirúvico. consiste en la administración de una dieta con un escaso contenido en fenilalanina y en tirosina. Tratamiento El tratamiento de la tirosinosis. en cambio. otros no responden en absoluto. no puede metabolizarse provocando aciduria (orina 42 . Es una enfermedad poco frecuente en la que el ácido homogentísico. Algunos pacientes responden de forma muy favorable tanto desde el punto de vista clínico como bioquímico. en un muestra de hígado obtenida por biopsia de un enfermo alcaptonúrico comprobaron la falta de la enzima que cataliza la conversión del ácido homogentísico en ácido maleilacetoacético. que catabolizaba la oxidación del ácido homogentísico fue confirmada en 1958. Aun cuando este ácido es excretado en gran cantidad por la orina. La teoría de que el trastorno era debido a la ausencia de una enzima en el hígado. a pesar de la existencia de un bloqueo metabólico debido a la ausencia de una enzima. se denomina ocronosis. Diagnóstico El diagnóstico no se hace a menudo hasta que el enfermo es ya adulto. la acumulación de los compuesto metabólicos intermediarios anteriores al bloqueo. La artritis de la ocronosis se desarrolla más tarde. con ocasión de un examen habitual de su orina o de la investigación de la artritis. Los individuos que sufren este estado son comúnmente asintomáticos durante su infancia. que puede ser abundante en los tejidos fibrosos. Esta alteración constituye un modelo de los denominados trastornos metabólicos sin umbral. no existe en la sangre en concentración identificable. en los cuales. El depósito de pigmento pardo o azulado ocurre después de la tercera década de vida. ocronosis (pigmentación del tejido conjuntivo) y artrosis. El depósito del pigmento. Los individuos normales metabolizan por completo el ácido homogentísico administrado. pero los enfermos alcaptonúricos lo excretan en su casi totalidad. El estado se hereda como carácter mendeliano recesivo. sólo se descubre.TUTORIA DE BIOQUIMICA negra). pero se ha observado ocasionalmente casos en los que no cabía excluir la herencia dominante. Datos clínicos El ácido homogentísico es un compuesto incoloro que en reposo se transforma fácilmente en un pigmento negro. particularmente en las orejas y en la esclerótica. por el examen de la orina. y sus síntomas pueden asemejarse a los de la artritis 43 . la conversión de la tirosina en 3. La mayoría de niños con albinismo tienen padres con pelo y ojos normales típicos de su raza. con un peso molecular elevado. La enzima tirosinasa es una oxidasa que contiene cobre y cataliza las dos primeras etapas de la conversión de la tirosina en melanina. ya que la melanina falta en las células pigmentarias de la piel. si bien existen en el albinismo. Datos clínicos El albinismo generalizado es fácil de reconocer. El albinismo afecta a peces. 44 . La actividad de esta enzima falta en el albinismo. Tratamiento No se conoce ninguna terapéutica para esta anormalidad metabólica. mamíferos y a personas de todas las razas. alojado en los gránulos de melanina de los melanocitos. limitado a las células pigmentarias. Una deficiencia de tirosinasas origina la incapacidad de formar melanina. donde ocurre su transformación completa a partir de la tirosina. los ojos o en un mechón de cabellos. La tirosinasa se ha demostrado radioautográficamente en los tejidos por medio de un método en el cual la tirosina marcada por C14 es convertida en melanina. Los discos intervertebrales presentan signos de degeneración. Es de color pardo o negro e insoluble. Estos gránulos se ven con el microscopio electrónico y se ha comprobado que. puede proseguir en ausencia de enzimas. La primera etapa. El tratamiento clínico de la artritis ocronósica es generalmente similar al de la osteoartritis y dista mucho de ser satisfactorio. en la frente y muchas veces las personas ni reconocen que tienen albinismo. ya que la segunda etapa y la mayor parte del proceso restante de la melanogénesis. los melanocitos. no contienen melanina. cabello y retina.4dihidroxifenilalanina. es la etapa limitante. ALBINISMO El albinismo es un defecto metabólico hereditario. aves. Pero existen una diversidad de formas localizadas en las cuales el defecto se limita a un área de la piel.TUTORIA DE BIOQUIMICA reumatoide u osteoartritis. La melanina es un polímero que existe en la naturaleza. TUTORIA DE BIOQUIMICA Se ha realizado la clasificación de los tipos de albinismo haciendo referencia a la herencia genética. Tipos comunes de albinismo Para casi todos los tipos de albinismo. Hermansky-Pudlak es una forma menos común del albinismo. los dos padres tienen que tener un gen para el albinismo para tener un hijo con albinismo. pero debería ser motivo de sospecha si un niño muestra moretones o sangra raramente. el tipo con un poco de pigmento. Esta enzima le ayuda al cuerpo a cambiar el aminoácido tirosina a pigmento. y tenemos Tipo 1 (también conocido por albinismo relacionado con tyrosinase) es el tipo que no tiene casi nada de pigmentación. junto con enfermedades de los pulmones y de la digestión. un tipo de albinismo. puede existir problemas sanguíneos. resulta ser de un defecto en un gen diferente llamado el gen "P". El gen del albinismo es "recesivo" no se manifestará en una persona a menos que los dos pares de genes contienen albinismo y no hay copia del gen que tenga pigmento normal. Se han identificado a muchos otros genes que causan tipos de albinismo. resulta de un defecto genético en una enzima llamado tyrosinase. En el síndrome Hermansky-Pudlack. 45 . Tipo 2. como la cirugía no corrige las rutas erróneas de los nervios desde el ojo al cerebro. ("ojos cruzados" o sin coordinación). no proveera visión aguda binocular. Estos problemas resultan de un desarrollo anormal del ojo porque no hay suficiente pigmento. Por eso. La retina. Los tratamientos del ojo son compuestos mayormente de rehabilitación visual. Algunos tienen visión buena hasta para manejar un automóvil. no tiene pigmento suficiente para protegerse de rayos de luz que entran al ojo. pero en personas con albinismo luz puede pasar por la muralla del iris también). El iris. movimiento irregular del ojo. Muchos son legalmente ciegos pero la mayoría usan su visión para leer y no usan el sistema Braille. Las señales de nervio de la retina al cerebro no siguen los caminos usuales. la superficie dentro del ojo que recibe luz. la parte de color en el centro del ojo. no se desarrolla normalmente antes de nacer y en la infancia. Gafas o 46 .TUTORIA DE BIOQUIMICA Diagnóstico Las personas con albinismo siempre tienen problemas de visión y puede que tengan visión corta. el examen mayor para ver si uno tiene albinismo es simplemente un examen de ojo. Cirugía para corregir estrabismo puede mejorar la apariencia de los ojos. Las personas con albinismo son sensitivas a brillos. pero no prefieren estar en lo oscuro y necesitan luz para ver igual que todos los demás. la parte oscura del ojo. Son estos problemas visuales que define el diagnostico del albinismo. Sin embargo. La cirugía sí puede ayudar la visión al expandir el espacio visual (donde uno ve un punto fijo) para corregir la estropia o "ojos cruzados". Sensibilidad a luces brillosas o claras Las personas con albinismo pueden tener vista de lejos o de cerca y frecuentemente tiene astigmatismo. Las condiciones comunes en albinismo incluyen: Nystagmus. Estrabismo. Los problemas de visión resultan del desarrollo anormal de la retina y patrones anormales de conexiones de nervios entre el ojo y el cerebro. (Luz que normalmente entra al ojo por la pupila. Tratamiento El tratamiento del albinismo se basa fundamentalmente en una rehabilitación de visión. es importante prender luces detrás del hombro y no en frente. Adentro. Si usan la cantidad de protección adecuada. HISTIDINEMIA La histidinemia es una enfermedad metabólica hereditaria rara. los que no usan protección del sol pueden desarrollar cánceres serios. necesaria para el metabolismo del aminoácido llamado histidina. como loción antisolar o más y vestimenta opaca. imidazoláctico e imidazolacético son excretados por la orina en grandes 47 . no aparece ninguno de los síntomas típicos que indican que una persona puede tener esta enfermedad. las personas con albinismo pueden disfrutar de actividades afuera hasta durante el verano. orina y líquido cefalorraquídeo. Datos clínicos En algunos casos de histidinemia hay retraso mental y un defecto del habla. de ácido imidazolpirúvico y de otros productos del metabolismo del imidazoles. En países tropicales. mientras que en otros casos. para leer o trabajar. La mayoría de personas con albinismo tienen expectativa de vida normales y tienen los mismos tipos de problemas que el resto de la población. Las vidas de personas con síndrome Hermansky-Pudlak son más cortas debido a problemas de los pulmones u otros problemas. que es metabolizado luego a ácido formiminoglutámico y por último. Se han hallado concentraciones elevadas de histidina en el plasma. La concentración de histidina se eleva en la sangre. En la orina se excretan cantidades excesivas de histidina.TUTORIA DE BIOQUIMICA lentes de contacto de color ayudan afuera. Loa ácidos imidazolpirúvico. La histidina es convertida por la histidasa en ácido urocánico. a ácido glutámico. caracterizada por una deficiencia de la enzima histidasa. Diagnóstico La selección o diferenciación de este estado se hace con la prueba del cloruro férrico. asociada con un olor de la orina análogo al jarabe de arce. así como los que sufren un retraso del desarrollo. La falta de histidasa ha sido demostrada mediante la investigación directa de esta enzima en la piel. y una actividad relativamente baja de la histidasa en el homogenizado de la piel del mismo progenitor y de la hermana del enfermo. Estas observaciones indican que hay en este estado una deficiencia de histidasa.4-dinitrofenilhidracina o buscando los aminoácidos en la orina por medio de la cromatografía sobre papel. También conocida como MSUD (por su sigla en inglés: Maple Syrup Urine Disease) Los aminoácidos de cadena ramificada. Tanto la orina como la sangre contienen los cetoácidos análogos de aquellos aminoácidos. leucina. Los estudios genéticos ha revelado una menor excreción de ácido formiminoglutámico. Estos datos concuerdan con una transmisión hereditaria autosómica recesiva. isoleucina y valina. ENFERMEDAD DE LA ORINA CON OLOR A JARABE DE ARCE Enfermedad cerebral degenerativa. existen en concentraciones elevadas en la sangre y orina. y se ha comprobado que el imidazolpirúvico es responsable de la reacción positiva con el cloruro férrico. Datos clínicos El producto del metabolismo de los tres aminoácidos de cadena ramificada (Valina. El ácido urocánico existe en el sudor de los individuos normales y falta en los enfermos de histidinemia. después de una sobrecarga de histidina. con la de la 2. Isoleucina y Leucina) normalmente es ácido 48 . Los candidatos que deber ser seleccionados incluyen enfermos con defectos del habla.TUTORIA DE BIOQUIMICA cantidades. una menor concentración de ácido urocánico en el sudor de un progenitor y en una hermana del paciente. en la orina de los progenitores de enfermos. que es una miel que se hace a partir de la savia de unos árboles llamados maple de Canadá. El diagnóstico debe ser confirmado por la determinación cuantitativa de la concentración de histidina en la sangre. Se han observado convulsiones intermitentes y una diversidad de anomalías del electroencefalograma. La acumulación de estos compuestos ramificados en sangre y otros fluidos tienen un efecto neurotóxico por medio de mecanismos aún no del todo aclarados. Normalmente los pacientes que sufren esta enfermedad suelen perecer en las primeras semanas de vida. E2 y E3. dificultad para la toma de alimento o respiraciones irregulares. Las convulsiones ocurren de modo regular. Las primeras manifestaciones de la enfermedad pueden ser: 1. a y b. 2. ligera atrofia cortical. en este estado. isoleucina y valina indica. El metabolito más tóxico es el cetoácido 2-oxoisocaproico.TUTORIA DE BIOQUIMICA acetoacético y acetil CoA. Todo el complejo se organiza en torno a E2. derivado de la leucina. Hay una pérdida progresiva del reflejo de Moro. Como consecuencia de un defecto en la descarboxilación oxidativa de los cetoácidos se produce la enfermedad. Los síntomas empiezan a manifestarse entre el tercer y quinto día de vida. La unidad E1 es dependiente de tiamina y consta de 2 subunidades. El complejo enzimático 2-oxoácido deshidrogenasa está compuesto por las unidades E1. La mayor excreción por la orina de leucina. en esta circunstancia sufrían ataxia o episodios de letargia progresiva hasta el coma. Se desarrolla luego una rigidez muscular generalizada. la existencia de anormalidades del metabolismo de los 49 . Cada unidad y subunidad está codificada en cromosomas diferentes y en cada una se han encontrado mutaciones responsables de la forma severa de la enfermedad. 4. No estaban mentalmente retrasadas y los episodios agudos respondían de modo favorable a la supresión de la alimentación que contenían prótidos y su sustitución por la terapéutica parenteral por medio de líquidos. Estos presentaban síntomas sólo durante una infección o una intervención quirúrgica. y progresan rápidamente hasta su muerte. El cuadro clínico característico es un estado de rigidez de descerebración. Se han descrito pacientes con formas ligeras de la enfermedad y anormalidades bioquímicas características. Algunos casos presentaban: hipoglucemia grave. con flaccidez o sin ella y comúnmente con opistótonos. 3. asociada con una actividad extremadamente baja del complejo 2oxoácido deshidrogenasa (<2%). También característico encontrar 2oxoácidos en orina. con distrés respiratorio. Respondedora a Tiamina y Deficiencia de E3. la ausencia de los productos de descarboxilación. El paciente desarrolla edema cerebral. alfa-metilbutírico e isobutírico. Es una enfermedad autosómica recesiva y su incidencia varía en los distintos grupos étnicos. La forma severa (clásica). iuleucina y valina. para este momento ya se ha comenzado a producir el daño neurológico debido a la gran acumulación de estos metabolitos. comienza un rechazo a la alimentación y letargia progresando rápidamente al coma.000 y en los latinos de 1 en 60. siendo en los países anglosajones de 1 en 185. marcadas con 1-14C. los que se detectan por medio de la reacción de la 2-4 dinitrofenilhidracina. pero generalmente. conversión que ya se realizada satisfactoriamente en los leucocitos de los niños control.TUTORIA DE BIOQUIMICA aminoácidos de cadena ramificada. En 50 .000. los ácidos isovaleriánicos. poco después de nacer. En los exámenes de laboratorio se encuentran altas concentraciones plasmáticas de leucina y también isoleucina y valina. A su vez. Las distintas variantes con cierta actividad residual (entre 2 y 40% de la actividad normal) se clasifican en cuatro formas: Intermedia. La mayoría de los pacientes que no son tratados inmediatamente mueren dentro de los primeros meses de vida debido a las crisis metabólicas. luego de 5 a 10 días en que permanece asintomático. en 14CO2. sugiriendo que existe un bloqueo en la descarboxilación oxidativa de los cetoácidos. Intermitente. Diagnóstico Existen varias formas clínicas de la enfermedad. En estos pacientes es un hallazgo constante la isoaloleucina. La prueba confirmatoria se dio al observar cómo los leucocitos de estos enfermos eran incapaces de convertir in vitro la leucina. Clásica: Generalmente se presenta en un recién nacido a término. Luego aparece la falta de regulación neurovegetativa. apnea y bradicardia. Paralelamente a estos síntomas el niño presenta en la piel y en la orina el olor característico a jarabe de arce (similar a azúcar quemada). isoleucina y valina. Forma Intermitente: se caracteriza por ocurrir en pacientes que son sanos hasta la etapa preescolar o adolescencia. Sin embargo el niño puede ser neurológicamente afectado dependiendo de la severidad de la crisis y la edad en que comienza a ocurrir.TUTORIA DE BIOQUIMICA cambio los pacientes tratados dentro de los primeros 10 días tienen grandes posibilidades de poseer un intelecto normal. valina y metionina fue meticulosamente controlada. La vigilancia estrecha de las concentraciones de estos tres diferentes aminoácidos requiere la determinación cuantitativa de 51 . En estos casos se encuentran elevaciones persistentes de leucina. debido a estos síntomas es que son diagnosticados entre los 5 meses y 7 años de edad. El cuadro clínico es similar a la forma intermedia. Pueden presentar el olor característico y son raros los casos que cursan con encefalopatía aguda. El tratamiento dietético es mucho más difícil en esta enfermedad que en la fenilcetonuria. Tratamiento La ingestión de leucina. Los exámenes de laboratorio indican hipoglucemia y cetoacidosis. retraso mental y de crecimiento. vómitos crónicos. pirúvico y acetoglutárico. se presenta con una severa acidosis láctica. De este modo. Forma que responde a tiamina: Se presenta en pacientes que presentan un cuadro clínico similar a la forma intermedia. También en estos pacientes se encuentra isoaloleucina en el plasma. con la diferencia que son dependientes de tiamina en dosis muy variables (10 a 1000 mg/día). isoleucina. Forma intermedia: Los pacientes presentan anorexia persistente. Los episodios recurrentes son desencadenados por infecciones o después de importantes ingestas de proteínas. Luego de los 6 meses aparece un deterioro neurológico con hipotonía. Deficiencia de la subunidad E3: Es muy poco frecuente. es posible mantener las concentraciones plasmáticas de los aminoácidos de cadena ramificada dentro de límites normales. Los aminoácidos ramificados se encuentran elevados sólo durante las crisis. con niveles plasmáticos muy altos de ácido láctico. Los síntomas más importantes son vómitos. letargia y deshidratación. pero además de estar aumentados los aminoácidos de cadena ramificada. cuyo caso fue publicado. una vez que se establece el tratamiento. El bloqueo metabólico de la cetoaciduria de cadena ramificada afecta simultáneamente a tres aminoácidos. que es necesaria para la metabolización (degradación) de la valina. durante los primeros días de la vida. Su sangre y orina contenían concentraciones elevadas de valina. incapacidad de crecer. Se produce una acidosis (estado metabólico en el que existen cantidades anormales de cuerpos cetónicos) metabólica. se comprobó que a los 18 meses se desarrollaba de modo totalmente normal. Tenía nistagmo y. era ciega. llamada transaminasa de la valina. pero la administración de leucina reprodujo las manifestaciones del sistema nervioso central.TUTORIA DE BIOQUIMICA los aminoácidos para el control dietético de estos enfermos. 52 . Ofrece por ello particularmente interés el descubrimiento de un trastorno en el cual hay hipervalinemia. que puede llegar a ser grave. La isolucina y la valina no produjeron síntomas clínicos. también llamada valinemia es una enfermedad metabólica muy rara. En un enfermo. propias de esta enfermedad. Los estudios de sobrecarga con aminoácidos individuales indican que el olor de jarabe de arce es debido a un metabolito de la isoleucina. Se caracteriza por niveles elevados en sangre y orina de un aminoácido llamado valina debido a un déficit de la enzima. sufría vómitos graves. hepatomegalia y letargo. HIPERVALINEMIA La hipervalinemia. No hay duda de que los pacientes pueden ser mantenidos con vida y de que cabe reducir al mínimo el daño ulterior del sistema nervioso central. que se acumulan en los líquidos corporales y se eliminan por la orina. Datos clínicos La niña de 2 meses de edad. mientras que la de otros aminoácidos eran normales. Los metabolitos que se acumulan son todos ácidos orgánicos. sin anormalidades de los otros aminoácidos de cadena ramificada. al parecer. en el que se comenzó el tratamiento cuando sólo tenía 6 días de edad. lo que indica la existencia de un defecto en el mecanismo catabólico común. hipotonía y convulsiones. vómitos.TUTORIA DE BIOQUIMICA Se observó una mejoría clínica después de la institución de una dieta pobre en aminoácidos de cadena ramificada. la molécular de biotina es directamente responsable de la transferencia del grupo carboxilo. del catabolismo de aminoácidos esenciales como valina. rechazo a la alimentación. de los ácidos grasos de cadena impar y de la cadena lateral de colesterol. b) Este complejo reacciona con el propionil-CoA y transfiere el grupo carboxilo desde la biotina al segundo carbono del propionil-CoA formando D-metilmalonil-CoA. el cual se isomeriza a Succinil-CoA entrando en le ciclo tricarboxílico. formandose un intermediario carboxibiotina-apoencima (en este primer paso se requiere ATP y Mg2+) y. Alteraciones del metabolismo de aminoácidos de cadena ramificada ACIDEMIA PROPIONICA Enfermedad genética humana. durante el periodo neonatal con una sintomatología inespecífica que incluye cetoacidosis metabólica severa. isolucina. De esta manera se cataboliza el ácido propionico derivado de la flora intestinal. Datos clínicos La expresión clínica de la enfermedad es muy variable y la mayoría de los pacientes presentan los primeros síntomas clínicos. letargias. La PCC cataliza la fijación ATP dependiente de CO2 a propionilCoA para formar D-metilmalonil-CoA. estos pacientes generalmente fallecen los primeros días de 53 . enzima mitocondrial dependiente de biotina. La carboxilación del propionil-CoA se realiza en dos pasos: a) El bicarbonato se une al N-ureínico del complejo apoenzima biotina. causada por la deficiencia de enzima propionil-CoA-carboxilasa (PCC). metionina y treonina. que pueden tener o no una afección del sistema nervioso central. probablemente resultado de una nutrición deficiente y de disfunciones del sistema inmunológico. no obstante los estudios de la actividad del PCC en leucocitos y 54 . Se han descrito graves alteraciones hematológicas.TUTORIA DE BIOQUIMICA vida. Los niños que sobreviven a crisis metabólicas muy prolongadas suelen sufrir daño cerebral. en los que la presentación de los síntomas ocurren durante los primeros años de vida (forma tardía) con una sintomatología similar. aunque en general tienen un curso clínico más suaveque los de presentación neonatal. Lo que repercute en la especial predisposición de estos pacientes en infecciones virales y/o bacterianas. Existe otro grupo menos numeroso de afectados. El diagnóstico debe ser siempre confirmado químicamente por la determinación cuantitativa de la concentración de ácido propiónico y sus metabolitos derivados. en la autopsia de algunos pacientes se ha observado atrofia cerebral y una gran variedad de alteraciones histológicas que incluyen desmielinización. en sangre y orina. A lo largo de su vida. los individuos afectados sufren infecciones de repetición. Debe sospecharse en los niños muy enfermos. degeneración espongiforme y presencia de células del tipo Alzheimer II. Diagnóstico El diagnóstico de este estado puede hacerse basándose en los datos clínicos. La hiperaminemia produce graves anomalías en el electroencefalograma (EEG). la administración de carnitina ayuda a la eliminación del exceso de estos 55 . También se ha descrito la utilidad del análisis molecular en el diagnóstico prenatal de ácido propionico en los pacientes con defectos en la subunicad beta-PCC. Se ha utilizado dietas bajas en proteinas y suplementadas con vitamínas y oligoelementos. incluso en situación clínica estable. el análisis genético se empleará como método de diagnóstico pre y postnatal. éstos aparecen en la orina de pacientes. Tratamiento La deficiencia de la enzima PCC provoca la intolerancia del ácido propiónico y por lo tanto a sus precursores los aminoácidos esenciales. activador del enzima carbonil fosfato sitetasa. entre todos ellos los ácidos propiónicos. y metilcitrato son los mayoritarios. El tratamiento dietético debe ir encaminado a la eliminación de la dieta de estos elementos. compatibles con la toxicidad del amonio en cerebro. Debido a los efectos tóxicos de la acumulación intramitocondrial de propionil-CoA. Asimismo. a medida que se vaya identificando las mutaciones causantes de enfermedad. se altera el normal funcionamiento del ciclo de la urea. La hiperglicemia puede ser producida por la inhibición del transporte de glicina mitocondrial o por la inhibición del sistemas de glicina sintetasa.TUTORIA DE BIOQUIMICA fibroblastos son requeridos para un definitivo diagnóstico. Por otro lado se han descrito varias técnicas para el diagnóstico prenatal de la enfermedad que puede llevarse a cabo mediante la medida de metilcitrato en fluido amniótico y por determinación enzimática en tejido fetal. En los últimos años se ha comprobado el efecto beneficioso de la administración de carnitina. y como consecuencia de la disminución del N-acetilglutamato. atrofia cortical y en general. diversas secuelas neurológicas. los ácidos grasos de cadena impar y la cadena lateral del colesterol. 3-hidroxipropiónico. Algunas características bioquímicas y clínicas de estos pacientes podrían explicarse por los efectos inhibitorios del acúmulo intramitocondríal de alcilCoA ésteres (propionil CoA) y ácidos libres. Se ha propuesto que el acúmulo intramitocondrial de propionil-CoA inhibe la enzima N-acetilglutamato sintetasa. Hasta el momento se ha descrito la excreción de más de una docena de metabolitos derivados del propionil-CoA. Todas estas pautas terapeúticas ayudan a minimizar el número de crisis cetoacidóticas se tratan energicamente sometiendo al paciente a una exaguinotransfusión. hasta alcanzar valores superiores a los 5 mg/100 ml. Muchos de ellos presentan una rigidez de descerebración. La alteración a nivel bioquímico ha podido ser detectada mediante estudios de metabolismo de la glicina in vivo. Muchos mueren durante el periodo natal o durante el primer año de vida. Existe un aumento de la concentración hemática de glicina. evitando su deficiencia. Datos clínicos En general. se observó que existía una alteración tanto de la conversión del carbono 1 en dióxido de carbono como del carbono 2 en el carbono 3 de la serina. También existe un aumento de la excreción urinaria de glicina y de su concentración en líquido cefalorraquídeo. Las convulsiones son frecuentes y en algunos casos continuas. La neutropenia es muy poco frecuente. No es raro que aparezcan contracciones miclónicas y de hipo. y mantiene las reservas de carnitina libre en tejidos. esto pacientes presentan un acentuado retraso mental. Se hicieron unos estudios en los que se inyectó al paciente por vía intravenosa glicina marcada con 14C en uno de sus dos carbonos.TUTORIA DE BIOQUIMICA metabolitos con propionilcarnitina. Como resultado. Estas observaciones concuerdan con la posible existencia de una 56 . Las cantidades de oxalato y de glioxilato presentes en la orina se hallan dentro de los límites de la normalidad. Los que sobreviven presentan una ausencia del desarrollo y función cerebral. diálisis pertonal o hemodiálisis para eliminar totalmente los metabolitos tóxicos. Normalmente existe una notable espasticidad con opistótonos. sin superar normalmente los 12 mg/100 ml. HIPERGLICINEMIA NO CETONICA La existencia de una heterogeneidad en los pacientes hiperglicimémicos se puso de manifiesto al detectarse la existencia de enfermos que no presentaban los cetóticos y acidóticos del síndrome de hiperglicinemia cetótica. e ingresa a continuación en el ciclo del ácido cítrico. el tejido hepático de un paciente con una hiperglicmienia no cetótica era capaz de convertir. y en dos de las familias descritas existía consanguineidad. el ácido metilmalónico se forma a partir de la metilmalonilCoA. ACIDEMIA METILMALONICA Normalmente. que es el producto de una reacción catalizada por la propionil-CoAcarboxilasa. sin que esto afecte el cuadro clínico. Más recientemente. de las grasas y de los hidratos de carbono. Tratamiento En los casos agudos. y todos ellos son precursores del ácido metilmalónico en la especie humana. Los aminoácidos isoleucina. que convierte la glicina en dióxido de carbono.TUTORIA DE BIOQUIMICA alteración de la enzima de degradación de la glicina. La concentración de glicina puede normalizarse mediante tratamiento dietético o con la administración de benzoato. valina. Sin embargo. En las fratrias se observa con frecuencia más de un paciente. En la actualidad se sabe que la acidemia metilmalónica corresponde por lo menos a tres enfermedades distintas: 57 . Una de ellas es convertida en succinil-CoA por acción de la metilmalonil-CoA-mutasa. en la que la molécula del ácido propiónico fija dióxido de carbono. in vitro. Estos datos concuerdan con la existencia de una alteración del sistema de degradación de la lisina. amoniaco y un intermediario de un carbono de tipo tetrahidrfolato. El metilmalonil-CoA existe en dos formas isómeras que son interconvertibles por acción de una racemasa. este sistema de degradación de la glicina ha sido también demostrado en el hígado de rata y en el hígado humano. metionina y treonina son catabolizados por esta vía. alteración que solamente había sido descrita en microorganismos. el tratamiento mediante una exanguinotransfusión logra eliminar los síntomas del proceso. la glicina-1-14C y la serina-1-14C en serina al mismo ritmo. Esta vía constituye una ramificación del metabolismo de los aminácidos. La hiperglicinemia no cetónica es una alteración autosómica recesiva extraordinariamente rara. Además. no existe ninguna forma de tratamiento capaz de alterar el curso natural de la enfermedad. Uno de los signos más notables es la neutropenia. Estos pacientes presentan generalmente osteoporosis. presentan una alteración de la apoenzima de la mutasa. Los episodios de cetosis y de acidosos pueden aparecer en un época muy temprana de la vida y puede originar el coma y la muerte. Al parecer. Acidemia metilmalónica (mut). Los erotrocitos son normales. el bazo. El oxalato de calcio no se disuelve y por lo tanto se forman cálculos en la zona urinaria. Acidemia metilmalónica (cbl B). sin que exista megaloblastosis. Algunos enfermos presentan infecciones crónicas por monilias. En la que se presenta una alteración de la actividad de la tetrahidrofolato metiltransferasa. La existencia de ácido metilmalónico en la orina sugiere la presencia de una alteración de la metilmalonil-CoA-isomerasa. En la mayoría de los casos existe un retraso mental. 3. Acidemia metilmalónica (cbl A). Datos clínicos Todas las manifestaciones de este trastorno guardan relación con la cristalización del oxalato cálcico en los riñones y vías urinarias. Datos clínicos El cuadro clínico es un síndrome de hiperglucinemia cetótica. 2. El retraso del crecimeinto es muy visible. y los riñones. Muy pronto 58 . HIPEROXALURIA La hiperoxaluria primaria (tipo I) es una enfermedad hereditaria caracterizada por un error innato del metabolismo del ácido glioxílico. los pacientes que no responden a la vitamina B12. Las infecciones son frecuentes y pueden dar lugar a una acidosis potencialmente mortal. También puede existir una trombocitopenia.TUTORIA DE BIOQUIMICA 1. Los pacientes que responden a la vitamina B12 presentan una alteración de la síntesis de la coenzima activa 5´-desoxiadenosil cobalamina a partir de la vitamina B12. dando por resultado los niveles excesivos del ácido en la orina. También se han observado convulsiones y alteraciones del electroencefalograma. La formación excesiva del ácido oxálico ocurre en el hígado. que regularmente rompe la prolina. Además la insuficiencia renal está asociada con los depósitos de oxalato en el riñón. evacuación de cálculos o arenillas. con azoemia. lo que indica que la hiperprolinemia puede también ser debida a la actividad deficiente de la enzima ácido pirrolincarboxílico deshidrogenasa.TUTORIA DE BIOQUIMICA en la vida del enfermo se observan comúnmente síntomas de urolitiasis. 59 . la elevación en la excreción urinaria de esta sustancia está causada por una deficiencia de la enzima prolín-oxidasa. y en gran parte han muerto de insuficiencia renal antes de los 20 años. El tratamiento antibiótico de la infección de las vías urinarias parece retrasar en algunos enfermos. En el tipo II. y puede existir con estos otros síntomas o son ellos se ha observado la insuficiencia renal en pacientes de sólo un mes de edad. Tratamiento No existe un tratamiento eficaz. incluyendo hematuria. Diagnóstico El trastorno se ha diagnosticado con mayor frecuencia durante la autopsia que en el curso de la vida del enfermo. es una enfermedad hereditaria muy rara caracterizada por un nivel anormalmente alto del aminoácido llamado prolina en la sangre y la orina. El examen por los rayos X puede revelar la existencia del cálculos. debe hacer sospechar el diagnóstico. la hiperprolimiena estaba asociada con la excreción urinaria de cantidades abundantes de ácido pirrolincarboxílico. En el tipo I. El patrón hereditario es recesivo autosómico. dolor abdominal o en los costados y cólicos. HIPERPROLINEMIA La hiperprolinemia. Este puede ser confirmado por el análisis del cálculo de oxalato cálcico o por la determimación cuatitativa de la excreción urinaria de oxalato. En la mayoría de enfermos los síntomas han empezado antes de los 10 años de edad. tales como las espinacas y el ruibarbo y facilitar la solubilidad por la ingestión abundante de líquido. En la actualidad se sabe que existen dos formas de hiperprolimena. el desarrollo de la insuficiencia renal. La aparición precoz de urolitiasis o de hematuria. Las infecciones de las vías urinarias son frecuentes. Parece conveniente abstenerse de alimentos ricos en oxalato. Datos clínicos A los primeros pacientes que se le diagnósticaron. 60 . Diagnóstico Los enfermos con hematuria hereditaria.TUTORIA DE BIOQUIMICA Datos clínicos Muchos de los pacientes que sufren hiperprolinemia. Se cree que la hidroxiprolina oxidasa es deficiente en este estado. retraso mental. En ciertos individuos con hiperprolinemia. mientras que. hematuria. presentaban. piuria microscópia y riñones deformes. pueden presentar hipoplasia renal congénita. hematonuria persistente. La opinión más generalizada es la de que la hiperprolinemia no presenta una relación causal con ninguna de las manifestaciones clínicas observadas HIDROXIPROLINEMIA Trastorno del metabolismo observado por primera vez en una selección corriente por cromatografía en papel. estos metabolitos se descubren fácilmente en los controles. gamma-hidroxiglutámico o gamma-hidroxi-alfacetoglutárico después de la administración de hidroxiprolina. No existe ningún tratamiento para estos estados. en esta prueba de sobrecarga. son candidatos par la selección. La determinación cuantitativa reveló cantidades notablemente elevadas de hidroxiprolina en la sangre y orina. particularmente con retraso mental u otros aspectos de estos síndromes. Como hecho interesante. las cantidades de glicina y de prolina de su orina eran normales. Esta se practica por el análisis cromatográfico en papel de la orina. se ha observado que no se acompaña de ningún proceso patológico. en su mayoría. con objeto de descubrir la prolinemia o la hidroxiprolinuria. dado que no se encontró en la orina ninguno de los productos del desdoblamiento de la hidroxiprolina: los ácidos D´-pirrolín-3hidroxi-5-carboxílico. anormalidades electroencefalográficas y retraso mental variable. TUTORIA DE BIOQUIMICA Conclusión Al finalizar este trabajo tenemos una visión más clara y completa de cómo es la estructura de los aminoácidos y el papel fundamental que juegan estos en nuestro cuerpo. ya que pequeños cambios de un aminoácido por otro en la síntesis de una proteína podría ocasionar que la resultante no realice su trabajo con eficacia o que. no la realice. Por lo que es de vital importancia conocer sus estructuras y enlaces químicos para poder identificarlos y conocer las causas de algunos trastornos biológicos que se presentan. además de enseñarnos la importancia que tiene cada uno de los pasos. simplemente. 61 . Barcelona Soriano del Castillo J. Thomas. Baynes. Barcelona: Ediciones Ariel Michael M. W. 4ta edición . P. técnicas y aplicaciones. Cox 62 . (1998). Editorial Reverte. 2004 Gamble. Bioquimica Medica. Lázaro. Bioquimica : Aplicaciones Clinicas. Lehninger. Devlin. 1 4th Ed. Datacion por racemizacion de aminoacides: Principios. Vol. Argentina: Pearson. Barcelona. J. Aminoacidos. (2005). Principles of biochemistry. Hortolà.España: Elsevier Mosby . Nutrición básica Humana. Arqueología Básica. M. I. David Lee Nelson.TUTORIA DE BIOQUIMICA Referencias Bibliográficas Albert L. C. (2002). (2009). (2011).