QUIMICA CLINICA BLOQUE II
TEMA 3 Las proteínas y su metabolismo. Enzimas, hormonas y su interés clínico ¿Qué son las proteínas?
Las proteínas son moléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos (molécula orgánica con un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH ) unidos a un carbono central. Los aminoácidos más frecuentes y de mayor interés son aquellos que forman parte de las proteínas. Dos aminoácidos se combinan en una reacción de condensación que libera agua formando un enlace peptídico; estos dos "residuos" de aminoácido forman un dipéptido. Si se une un tercer aminoácido se forma un tripéptido y así, sucesivamente, para formar un polipéptido. Esta reacción tiene lugar de manera natural en los ribosomas. ). El término proteína proviene de la palabra francesa protéine y esta del griego πρωτεῖος (proteios), que significa “primario”, por lo que, cualquier sustancia nitrogenada de elevado peso molecular recibe este nombre y es encontrada en diversas formas en animales y plantas; siendo una característica de la materia viva.
Todos los aminoácidos componentes de las proteínas son L-alfa-aminoácidos. Por lo tanto, están formados por un carbono alfa unido a un grupo carboxilo, a un grupo amino, a un hidrógeno y a una cadena (habitualmente denominada cadena lateral o radical R) de estructura variable, que determina la identidad y las propiedades de cada uno de los diferentes aminoácidos; existen cientos de radicales por lo que se conocen cientos de aminoácidos diferentes, pero sólo 20 (actualmente se consideran 22, los últimos fueron descubiertos en el año 2002) forman parte de las proteínas.
Por sus propiedades físico-químicas, las proteínas se pueden clasificar en:
Proteínas simples (holoproteidos), que por hidrólisis dan solo aminoácidos o sus derivados;
Proteínas conjugadas (heteroproteidos), que por hidrólisis dan aminoácidos acompañados de sustancias diversas, y
Proteínas derivadas, sustancias formadas por desnaturalización y desdoblamiento de las anteriores.
Las proteínas son indispensables para la vida, sobre todo por su función plástica (constituyen el 80% del protoplasma deshidratado de toda célula), pero también por sus funciones biorreguladoras (forma parte de las enzimas y hormonas) y de defensa (los anticuerpos son proteínas).
Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las codifican. Por lo tanto, son susceptibles a señales o factores externos. El conjunto de las proteínas expresadas en una circunstancia determinada es denominado proteoma.
¿Por qué nuestro interés en las proteínas en la asignatura de química clínica?
PROTEINAS PLASMÁTICAS: Las proteínas plasmáticas son las que están presentes en el plasma sanguíneo; son centenares de proteínas diferentes, cuyas estructuras son desconocidas en su mayoría hasta el momento. Desde el punto de vista funcional, es posible diferenciarse hasta ahora en los siguientes grupos:
- PROTEINAS CON FUNCIONES PORTADORAS Y TRANSPORTADORAS - PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS Y ENZIMOINHIBIDORAS
- HORMONAS Y PROTEÍNAS FIJADORAS DE HORMONAS - PROTEINAS ANTICUERPO FUNCIONALES
De estos grupos, se señalan los siguientes ejemplos:
PROTEÍNAS CON FUNCIONES PORTADORAS Y TRANSPORTADORAS 1. Fijación del agua (función coloido-osmótica): albúmina
2. Ligazones inespecíficas: albúmina (ácidos grasos, bilirrubina, pigmentos, medicamentos) 3. Proteína fijadora del hierro: transferrina
4. Proteína fijadora de la hemoglobina: haptoglobina 5. Proteína fijadora de lípidos: lipoproteína
6. Proteína transportadora del cobre: ceruloplasmina
7. Proteína transportadora del zinc: Zn-alfa 2 –glucoproteína
8. Proteína fijadora de las vitaminas: Proteína B12 transportadora o cianocobalamina
PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS Y ENZIMOINHIBIDORAS 1. Enzimas: colinesterasa, fosfatasas, transaminasas 2. Inhibidoras enzimáticas: antitripsina
3. Factores de coagulación: fibrinógeno, factores del II al XIII 4. Sistema fibrinolítico: plasminógeno
5. Sistema del complemento C1 al C8, properdina
HORMONAS Y PROTEINAS FIJADORAS DE HORMONAS
1. Hormonas proteicas: hormona folículo estimulante, hormona luteinizante, hormona estimulante de las células intestinales, gonadotrofinas.
2. Hormonas fijadoras de las hormonas: proteína ligadora de la tiroxina, de la triyodotironina, transportadora de corticoides o transcortina.
PROTEÍNAS ANTICUERPOFUNCIONALES 1. Anticuerpos: IgG, IgM., IgA, IgE
La diferencia entre estas proteínas se basa en:
SUS PROPIEDADES QUÍMICAS SU CAPACIDAD CATALÍTICA Y SU ESPECIFICIDAD INMUNOLÓGICA
En todos los exámenes de las proteínas plasmáticas, el primer lugar lo ocupa la determinación de las proteínas totales (PROTEINEMIA); evidentemente este examen es de significado clínico muy limitado dada la heterogeneidad de los diversos cuerpos proteicos. Desde el punto de vista histórico, la determinación de proteínas totales fue seguida por su separación mediante las precipitaciones salinas, obteniéndose de esta manera dos fracciones; la albúmina y la globulina, que desde el punto de vista químico y fisiológico se diferencian de la manera siguiente:
ALBÚMINA: proteína que se encuentra en gran proporción en el plasma sanguíneo, siendo la principal proteína de la sangre, y una de las más abundantes en el ser humano. Es sintetizada en el hígado.
Funciones:
Mantenimiento de la presión oncótica. Transporte de hormonas tiroideas. Transporte de hormonas liposolubles. Transporte de ácidos grasos libres. Transporte de bilirrubina no conjugada. Transporte de muchos fármacos y drogas. Unión competitiva con iones de calcio. Control del pH.
Funciona como un transportador de la sangre y lo contiene el plasma.
Regulador de líquidos extracelulares, efecto Donnan.
GLOBULINA: son un grupo de [proteínas] solubles en agua que se encuentran en todos los animales y vegetales.
Entre las globulinas más importantes destacan las seroglobulinas (de la sangre), las lactoglobulinas (de la leche), las ovoglobulinas (del huevo), la legúmina, el fibrinógeno, los anticuerpos (gamma-globulinas) y numerosas proteínas de las semillas.
Las globulinas son un importante componente de la sangre, específicamente del plasma. Éstas se pueden dividir en varios grupos.
- globulinas alfa 1 y 2 - globulinas beta - globulinas gamma
Se encuentra deficiencia de albúmina en:
Cirrosis hepática: Por disminución en su síntesis hepática.
Desnutrición.
Síndrome nefrótico: Por aumento en su excreción.
Trastornos intestinales: Pérdida en la
absorción de aminoácidos durante la digestión y pérdida por las diarreas.
Enfermedades genéticas que provocan hipoalbuminemia, que son muy raras.
Algunos procedimientos médicos, como la paracentesis.
Distintos tipos de albúmina:
Seroalbúmina: Es la proteína del suero sanguíneo.
Ovoalbúmina: Es la albúmina de la clara del huevo.
Lactoalbúmina: Es la albúmina de la leche.
como "proteínas de fase aguda". Son proteínas presentes en el plasma en cantidades pequeñas, pero que aumentan o disminuyen su concentración, a partir de procesos inflamatorios o infecciosos y sirven como indicativo de ciertas patologías.
Globulinas alfa 1
La alfa 1 o antitripsina: Es la encargada de controlar la acción de las enzimas lisosomales. La TBG: Se encarga de fijar la hormona
tiroidea. Transporta T3 y T4.
La alfa 1 glucoproteína ácida: También conocida como orosomucoide, es una proteína de fase aguda sintetizada en el hígado como respuesta a la inflamación y daño del tejido. La RBP: Es la hormona fijadora de retinol, la
cual transporta vitamina "A". Normalmente se asocia a la prealbúmina.
Globulinas alfa 2
El grupo de las globulinas alfa 2 está compuesto por las siguientes:
La macroglobulina (alfa 2): La función primordial de ésta es neutralizar las enzimas proteolíticas.
La haptoglobina: Es la encargada de fijar la Hb plasmática de los eritrocitos, y la transporta al hígado para que no se excrete por la orina. La ceruloplasmina: Transporta y fija el 90
por ciento del cobre sérico.
La eritropoyetina: Sintetizada en el riñón ante una hipoxemia, es la responsable de la formación de eritrocitos y plaquetas.
Globulinas beta
La hemopexina: Es la que fija y transporta el grupo hemo de la hemoglobina (Hb) hacia el hígado.
La transferrina: Transporta hierro del intestino a depósitos de ferritina en diferentes tejidos, y de allí a donde sean necesarios. El complejo C3 del complemento: Son
proteínas séricas que actúan en inmunidad inespecífica, provocando la lisis de distintas bacterias.
Globulinas gamma
Corresponden a las inmunoglobulinas séricas o anticuerpos (IgA, E, G, M).
A partir de los resultados obtenidos en la separación de estos dos componentes, se calculó el cociente albúmina/ globulina (llamado también relación A/G) y se evaluaron sus alteraciones por las modificaciones de las respectivas proporciones entre ambas fracciones proteínicas. Este cociente ya no tiene significado en la actualidad*. Por otro lado, fue de importancia decisiva en lo que respecta al fraccionamiento proteínico la introducción de la electroforesis en papel, que con el paso del tiempo fue superada por la electroforesis ejecutada sobre otros portadores, como el acetato de celulosa, gel de almidón, agarosa, poliacrilamida y agarosa con anticuerpos.
Gracias a los nuevos métodos inmunológicos que son muy sensibles, pueden registrarse con precisión y selectivamente cada una de las proteínas presentes en la mezcla proteica plasmática; tal es el caso de las técnicas como inmunoprecipitación, fluorescencioinmunoanalisis, radioinmunoanálisis, etc.
Como vemos, las proteínas del suero, que son los compuestos más abundantes en dicho líquido, y tienen funciones muy diferentes de las proteínas tisulares. Poseen enorme importancia en el diagnóstico debido a sus funciones vitales y heterogéneas; unión a fármacos y desintoxicación de los mismos y otras sustancias que pueden ser tóxicas. Tienen un papel importante en la síntesis de anticuerpos, enzimas y hormonas; en la conservación de la estabilidad física de la sangre, conservación del equilibrio ácido-básico por su acción neutralizadora. Y por servir como fuente de reserva de elementos nutritivos para los tejidos.
Una sola proteína, la albúmina comprende más del 50% del total de las proteínas del suero. Un grupo de ellas, llamadas en forma global globulinas, abarca el resto. El fibrinógeno, que es la principal proteína del plasma, no aparece en el suero, debido a que se transformado en fibrina durante la coagulación.
¿CÓMO SE FORMAN LAS PROTEÍNAS DEL SUERO?
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
A diferencia de los carbohidratos y grasas, el organismo no almacena proteínas. Por lo que para compensar tal situación, en la mucosa intestinal y otros sitios, las proteínas son degradadas ininterrumpidamente para formar aminoácidos, constituyendo un fondo común de reserva para la síntesis de nuevas proteínas y hormonas, enzimas o compuestos nitrogenados no proteínicos como la creatina.
Algunas enfermedades genéticas como la fenilcetonuria puede ocasionar la pérdida de una enzima específica o en la actividad de transporte, que perturba la función metabólica de uno o más de los aminoácidos afectados. El principal producto terminal del metabolismo proteínico es la urea, que se forma en el hígado por la desaminación de aminoácidos; es excretada por la orina y es la sustancia fundamental por medio de la cual se elimina el nitrógeno. La concentración sanguínea de urea comienza a aumentar cuando la excresión glomerular disminuye, razón por la cual constituye un índice importante de la función renal.
Otro metabolito importante de proteínas es el amoniaco, el cual la mayor parte metabolizado a la postre en urea en el hígado y después excretado. La deficiencia de función en dicha glándula inhibe la conversión del amoniaco, y en consecuencia, los niveles séricos de dicho metabolito aumentan en las hepatopatías graves, especialmente después de hemorragia gastrointestinal, y a veces ocasionan coma de origen hepático.
La creatina es un compuesto nitrogenado no proteínico que se combina con el fosfato para formar fosfocreatina, que es una de las formas importantes de almacenamiento de del fosfato rico en energía; dicho compuesto abunda especialmente en tejido muscular. La creatinina, que es el producto final del metabolismos de la
Proteínas de los alimentos Proteínas de tejidos corporales
Fondo común de aminoácidos
Metabolismo de carbohidratos y grasas Transaminación
Transporte de amoniaco
Desaminación oxidativa
Síntesis de nuevas sustancias Excresión en orina
Nuevas proteínas
Compuestos nitrogenados no proteínicos
creatina, se excreta en orina y a semejanza de los niveles del nitrógeno ureico en sangre, refleja la eficiencia de la función excretora del riñón.
El ácido úrico es el producto final del metabolismo de las purinas y se excreta por orina. En el diagnóstico de la gota adquieren importancia el nivel sérico de de ácido úrico y los depósitos de cristales de urato en líquido sinovial.
Los pigmentos biliares son productos finales de la degradación del hem, cadena que empieza con la disgregación de eritrocitos al final de su ciclo vital. Los pigmentos biliares pasan por cinco etapas para su metabolismo; formación, transporte en plasma, captación por hígado, conjugación y excresión por bilis.
Los pigmentos biliares no poseen función conocida, pero las anormalidades en su transformación global tienen enorme importancia en el Dx de enfermedad hepatobiliar y en estados patológicos que se caracterizan por hemólisis excesiva.
La bilirrubina es el pigmento principal de la bilis (líquido amargo, alcalino, amarillento-verdoso o pardo dorado secretado por el hígado, se vacía en el duodeno. Contiene sales biliares, colesterol, lecitina, grasas, diversos pigmentos y mucina. Funcionalmente ayuda en la emulsificación, digestión y absorción de grasas y en la alcalinización del contenido intestinal).
La bilirrubina está formada por la reducción de la biliverdina, es excretada en la materia fecal dándole a ésta el color y olor característico. Puede ser encontrada en la orina durante la ictericia obstructiva.
La bilirrubina no conjugada (indirecta) es el producto final de la degradación de la hemoglobina, por lo que aproximadamente el 80% de la bilirrubina que se excreta proviene de la hemoglobina de los glóbulos rojos envejecidos que llegan al fin de su ciclo vital de 120 días. El catabolismo de esta hemoglobina tiene lugar en las células del SER de todo el organismo.
La bilirrubina puede ser conjugada, proviene de la glucoronoconjugación intrahepatocitaria de la bilirrubina no conjugada liposoluble, también se le llama bilirrubina directa porque da directamente la reacción de Van den berg en la cual los pigmentos son diazotados con ácido sulfanílico, transformando la bilirrubina en dipirrol, el cual puede ser cuantificado colorimétricamente.
Hemoglobina liberada
Eritropoyesis inefectiva
Mioglobina y heme enzimas Globina
Heme
Bilirrubina
Hierro (hemosiderina)
Hígado
Bilis
Bilirrubina glucoronida
Urobilinógeno reciclado Riñones
Urobilinógeno (urobilina en heces 40 – 280 mg diarios). Orina (en forma de
En el adulto, la bilirrubina total está constituida casi exclusivamente por bilirrubina no conjugada: 0.6 mg/dl. Mientras que en el recién nacido a término, las concentraciones séricas son muy variables a causa de la inmadurez del hígado y de la débil actividad de la glucoronil-transferasa. Las concentraciones alcanzadas en la llamada “ictericia fisiológica” están a menudo elevadas y alcanzan en promedio 2.5 mg/dl el primer dia, 5.0 mg/ dl el tercer dia, 6.0 mg/dl el quinto y 5.0 mg /dl el séptimo.
Para el monitoreo en recién nacidos se emplea el método de dilución y medida espectrofotométrica directa. La bilirrubina total sérica está aumentada en todos los tipos de ictericia, pero no permite prejuzgar su naturaleza, y es válida como prueba de vigilancia cuando la causa es conocida.
