Cuando los vegetales absorben del suelo NO3- lo transforman, mediante una reducción, en NH4+ que entonces puede ser incorporado a átomos de carbono para producir aminoácidos. En un primer paso se lleva a cabo la reacción inversa de la desaminación oxidativa del ácido glutámico, o sea que reacciona una molécula de α - cetoglutarato con NH4+ y NADH para producir ácido glutámico, agua y NAD+. Figura 14.49.
Una vez incorporado el nitrógeno a átomos de carbono, para formar ácido glutámico, se transfiere, mediante reacciones de transaminación, a diferentes esqueletos de carbono para sintetizar, tanto a los aminoácidos que forman las proteínas, como los que tienen otras funciones. (Figura 14.50). Los esqueletos de carbono que sirven como base para la síntesis de los aminoácidos provienen de las vías centrales del metabolismo.
En los animales el NH4+, usado para sintetizar aminoácidos, proviene de la degradación de otros aminoácidos, ya que los heterótrofos no pueden utilizar el amonio directamente.
BIOSÍNTESIS DE LA SERINA
Como ejemplo de la formación de un aminoácido, se analiza en esta sección la síntesis de la serina.
El esqueleto de carbonos que produce a la serina es el 3 - fosfoglicerato, que es un compuesto que se produce durante la degradación de la glucosa (glucólisis).
REACCIÓN 1: CONVERSIÓN DEL 3 - FOSFOGLICERATO EN ÁCIDO 3 - FOSFOHIDROXIPIRÚVICO
En esta reacción el 3 - fosfoglicerato, producido a partir de una molécula de glucosa, es oxidado con NAD+, para producir ácido 3 - fosfohidroxipirúvico y NADH. Figura 14.51. La enzima que cataliza esta reacción es la deshidrogenasa del fosfoglicerato.
REACCIÓN 2: CONVERSIÓN DEL ÁCIDO 3 - FOSFOHIDROXIPIRÚVICO EN 3 - FOSFOSERINA
En esta reacción de transaminación el ácido glutámico dona su grupo amino al ácido 3 - fosfohidroxipirúvico para producir 3 - fosfoserina y α - cetoglutarato. La enzima que cataliza la reacción es la transaminasa de la fosfoserina. (Figura 14.52).
REACCIÓN 3: TRANSFORMACIÓN DE LA 3 - FOSFOSERINA EN SERINA
Al hidrolizar el fosfato de la 3 - fosfoserina se obtiene el aminoácido serina y una molécula de Pi. La enzima que cataliza esta reacción se llama fosfatasa de la fosfoserina. Figura 14.53.
A continuación se encuentra otro ejemplo de la síntesis de un aminoácido: la valina.
BIOSÍNTESIS DE LA VALINA
REACCIÓN 1: UNIÓN DE DOS MOLÉCULAS DE PIRUVATO PARA FORMAR EL ÁCIDO α - ACETOLÁCTICO
La valina se sintetiza a partir del piruvato, otro intermediario de la glucólisis. En esta primera reacción se fusionan dos moléculas de piruvato para producir ácido α - acetoláctico y CO2. La enzima que cataliza la reacción es la sintetasa del acetolactato. (Figura 14.54).
REACCIÓN 2: TRANSFORMACIÓN DEL ÁCIDO α - ACETOLÁCTICO EN ÁCIDO β - ACETOLÁCTICO
En este punto ocurre una isomerización y el grupo metilo es transferido del carbono dos al tres. La enzima que cataliza esta reacción es la mutasa del acetolactato. (Figura 14.55).
REACCIÓN 3: TRANSFORMACIÓN DEL ÁCIDO β - ACETOLÁCTICO EN ÁCIDO α, β - DIHIDROXI - ISOVALERIÁNICO
En este punto el NADH reduce al ácido β - acetoláctico para producir ácido α , β - dihidroxi - isovaleriánico. La enzima que cataliza esta reacción es una reductasa. (Figura 14.56).
REACCIÓN 4: CONVERSIÓN DEL ÁCIDO α, β - DIHIDROXI - ISOVALERIÁNICO EN ÁCIDO α - CETO - ISOVALERIÁNICO
En este paso el ácido α , β - dihidroxi - isovaleriánico es deshidratado para formar ácido α - ceto - isovalerianico, en una reacción catalizada por la enzima deshidratasa de dihidroxiácidos (Figura14.57).
REACCIÓN 5: TRANSFORMACIÓN DEL ÁCIDO α - CETO - ISOVALERIÁNICO EN VALINA
En esta última reacción el ácido α - ceto - isovaleriano recibe un amino del ácido glutámico para producir valina y α - cetoglutarato, la reacción es una transaminación. (Figura 14.58).