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Por Hidaya Aliouche, B.Sc.Revisado por Kate Anderton, B.Sc. (Editor)
La histidina es un aminoácido derivado de los productos lácteos y cárnicos proteicos. Como uno de los 20 aminoácidos, desempeña un importante papel en el organismo. Este artículo examina el metabolismo de la histidina y las consecuencias que tiene para nuestra salud.
Crédito de la imagen: Raimundo79 /
Estructura de la histidina
La histidina es un aminoácido que puede obtenerse mediante la hidrólisis de las proteínas. Una fuente abundante de histidina es la hemoglobina, que contiene un 8,5%. El cuerpo humano es incapaz de sintetizar este aminoácido, por lo que debe obtenerse a través de la dieta.
Figura 1 Estados de protonación de la histidina. (A) Forma protonada (catión), funciona como un ácido general (B) Forma neutra, funciona como un nucleófilo (C) Forma desprotonada (aninón), funciona como una base general.Se ioniza fácilmente dentro del rango de pH fisiológico del cuerpo; esto hace que la histidina sea un participante frecuente en las reacciones catalizadas por enzimas, ya que la forma protonada puede servir como un ácido general, mientras que la forma desprotonada puede servir como una base general (Ver Figura 1).
Además, el átomo de nitrógeno básico de la histidina puede funcionar como donante de pares de electrones y, por tanto, participar fácilmente en reacciones químicas, mediante la formación de enlaces con átomos pobres en electrones.
Función de la histidina
Además de sus propiedades bioquímicas, la histidina tiene muchas funciones sistémicas en el organismo:
- Ayuda a la memoria y a la función cognitiva.
- Precursor de la histamina, el mediador local de las reacciones alérgicas. La histamina es vasoactiva – aumenta el diámetro de los vasos sanguíneos para mejorar el flujo sanguíneo.
- Elimina el exceso de metales pesados y protege de la radiación.
- Ayuda a la digestión estimulando la producción de jugo gástrico en el estómago.
- Aumenta la eficacia de los medicamentos contra el cáncer.
Metabolismo de la histidina
Todos los aminoácidos, incluida la histidina, pueden utilizarse para la producción de energía metabólica. En este proceso, los aminoácidos se descomponen en CO2 y H2O; esto suele suponer el 10-15% de la energía metabólica generada por los animales.
Alternativamente, pueden utilizarse para la gluconeogénesis. Esta es la vía metabólica que genera glucosa a partir de compuestos que no son carbohidratos.
Para conseguirlo, los aminoácidos sufren una degradación por la que la pérdida de su grupo funcional amino (NH2) da lugar a diferentes productos llamados alfa-cetoácidos; hay 7 de ellos en total.
Los alfa-cetoácidos son intermediarios metabólicos comunes y pueden clasificarse según el punto en el que entran en el ciclo metabólico:
- Los alfa-cetoácidos gluconeogénicos (5 en total) son los que alimentan el ciclo del ácido cítrico y funcionan como precursores de la gluconeogénesis. Los aminoácidos que los producen se denominan posteriormente gluconeogénicos.
- Los alfa-cetoácidos cetogénicos (2 en total) son los que alimentan la producción de cuerpos cetónicos, ácidos grasos e isoprenoides. Los aminoácidos que los producen se denominan posteriormente cetogénicos.
La histidina es un aminoácido gluconeogénico. Se degrada por conversión a glutamato, y luego se oxida a a-cetoglutarato por la glutamato deshidrogenasa.
La histidina se convierte en glutamato en un proceso de 4 pasos. Primero se desamina (proceso por el que se elimina el grupo amino) y luego se hidrata.
A continuación, la estructura de anillo pentamérica de la histidina, llamada imidazol, se escinde para formar un compuesto llamado N-formiminoglutamato.
El grupo formimino se transfiere entonces al tetrahidrofolato (THF), formando el a-cetoácido glutamato y el formiminotetrahidrofolato. Esto es catalizado por la enzima glutamato formiminotransferasa ciclodeaminasa (FTCD). Estos pasos se ilustran en la Figura 2.
Figura 2. Un esquema simplificado que representa la degradación de la histidina a a-cetoglutarato. Obsérvese que la histidina se desamina (pérdida de NH4), luego se hidrata (adición de H2O en 2 pasos sucesivos), y su anillo de imidazol se escinde para formar formiminoglutamato. El grupo formimino se transfiere entonces al THF, para producir glutamato y N5-formiminotetrahidrofolato por FTCD.
El THF es importante en las células ya que funciona como transportador de compuestos de un carbono (C1). Muchas reacciones celulares implican la adición de una unidad C1 a un precursor metabólico.
La biotina y la S-adenosilmetionina también son transportadores de C1. El THF, sin embargo, es más versátil, ya que puede transferir el carbono en diferentes estados de oxidación, una propiedad que permite utilizarlo ampliamente en los procesos bioquímicos.
La biosíntesis de la histidina incluye un intermedio en la biosíntesis de los nucleótidos
La histidina es uno de los 9 aminoácidos esenciales. Los aminoácidos esenciales son aquellos que no pueden ser sintetizados por el organismo, o de novo; sus vías de síntesis están presentes sólo en microorganismos y plantas. En estas especies, la histidina se sintetiza a partir del azúcar ribosa y del nucleótido adenosina trifosfato. El proceso por el que esto ocurre se denomina biosíntesis.
Cinco de los 6 átomos de C de la histidina se originan a partir del 5-fosforibosil-alfa-pirofosfato (PRPP), un intermedio fosfoazúcar que también participa en la biosíntesis de los nucleótidos de purina y pirimidina. El 6º átomo de carbono de la histidina procede del ATP; los átomos restantes del ATP se eliminan como otro intermediario en la biosíntesis de las purinas.
La condensación del ATP y el PRPP da lugar al fosforibosil-ATP. La observación de este compuesto en la biosíntesis de la histidina tiene implicaciones de gran alcance. Apoya la idea de que la vida primitiva se basaba originalmente en el ARN, y no en el ADN.
La histidina desempeña un papel importante en las enzimas, donde funciona como nucleófilo o como ácido o base general. El ARN también posee estas propiedades similares, lo que sugiere que la histidina también desempeña un papel en las enzimas del ARN.
En consecuencia, las vías biosintéticas de la histidina pueden ser los restos de la transición a lo largo de la evolución, hacia formas de vida más eficientes, codificadas por el ADN y basadas en las proteínas.
El metabolismo de la histidina es bastante complejo; se encuentra en la interfaz de muchas reacciones biosintéticas y metabólicas en la célula. Tiene profundos efectos en la fisiología humana, desde la cognición hasta las reacciones alérgicas. Como aminoácido esencial, es importante que los humanos obtengan la histidina de sus dietas.
Lectura adicional
- Todo el contenido de Bioquímica
- Introducción a la cinética enzimática
- La quiralidad en Bioquímica
- Isómeros L y D
- Reacción de Acoplamiento Cruzado Suzuki-Miyaura
.Reacción de acoplamiento
Escrito por
Hidaya Aliouche
Hidaya es una entusiasta de las comunicaciones científicas que se ha graduado recientemente y se está embarcando en una carrera de redacción científica y médica. Es licenciada en Bioquímica por la Universidad de Manchester. Le apasiona escribir y está especialmente interesada en la microbiología, la inmunología y la bioquímica.