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HISTIDINA (EN NIÑOS)
1. Nombre: La histidina es un aminoácido esencial, lo que significa que el cuerpo humano no puede sintetizarlo por sí mismo y debe obtenerlo a través de la dieta. Es fundamental para el crecimiento y desarrollo adecuados de los niños, así como para el mantenimiento de la salud en general. 2. Símbolo: El símbolo de la histidina en la nomenclatura de aminoácidos es "His". Este símbolo se utiliza en la abreviatura de secuencias de aminoácidos en proteínas y en la notación de estructuras químicas. NOMBRE ABREVIACIÓN VALORES DE pKa HISTIDINA 3 LETRAS (^1) LETRA -CHOOH -NH 3 +-^ GRUPO R HIS H 1.80 9.17 6. FÓRMULA ESTRUCTURAL
FÓRMULA
MOLECULAR
C 6 H 9 N 3 O 2
3. Fórmula estructural: La fórmula estructural de la histidina es C6H9N3O2. Consiste en un anillo imidazol unido a una cadena lateral alfa-aminoácido, que contiene un grupo amina y un grupo carboxilo. La histidina fue aislada por primera vez por el médico alemán Albrecht Kossel y Sven Gustaf Hedin en 1896. También es un precursor de la histamina, un agente inflamatorio esencial en las reacciones inmunes. El radical acilo es histidilo. 4. Estructura química del aminoácido: La estructura química de la histidina es única entre los aminoácidos debido a la presencia de un grupo imidazol en su cadena lateral. Este grupo imidazol, que consta de un anillo de cinco átomos con dos átomos de nitrógeno adyacentes, confiere propiedades especiales a la histidina, especialmente su capacidad de actuar como un regulador del pH en sistemas biológicos.
La capacidad de la histidina para actuar como buffer es crucial para mantener el equilibrio ácido-base en el cuerpo humano. Esta función se realiza principalmente en las células y en los líquidos extracelulares. En el interior de las células, la histidina ayuda a mantener un pH óptimo para la actividad enzimática y la función celular adecuada. En los líquidos extracelulares, la histidina contribuye a regular el pH de la sangre y otros fluidos corporales, lo que es vital para el funcionamiento adecuado de los órganos y sistemas del cuerpo. En el contexto de los niños, cuyos sistemas biológicos están en desarrollo y pueden ser más sensibles a los cambios en el pH, la capacidad de la histidina para mantener el equilibrio ácido-base es aún más crítica. Los niños dependen de un entorno bioquímico estable para el crecimiento y desarrollo adecuados, así como para el funcionamiento óptimo de órganos y sistemas en desarrollo. Por lo tanto, garantizar un suministro adecuado de histidina a través de la dieta es esencial para promover la salud y el bienestar de los niños en crecimiento. Contiene un grupo α-amino (que se encuentra en forma protonada –NH3 + en condiciones biológicas), un grupo ácido carboxílico (que está en forma desprotonada –COO en condiciones biológicas) y una cadena lateral de imidazol (que está parcialmente protonada) , lo clasifica como un aminoácido cargado positivamente a pH fisiológico. Inicialmente se pensó que era esencial solo para los bebés, pero ahora los estudios a largo plazo han demostrado que también es esencial para los adultos. Está codificado por los codones CAU y CAC. El ácido conjugado (forma protonada) de la cadena lateral del imidazol en la histidina tiene un pK de aproximadamente 6,0. Entonces, a un pH de menos de 6, el anillo de imidazol generalmente está protonado (como se describe en la ecuación de Henderson-Hasselbalch). El anillo de imidazolio resultante tiene dos enlaces NH y tiene una carga positiva. La carga positiva se distribuye por igual entre ambos átomos de nitrógeno y puede representarse mediante dos estructuras de resonancia igualmente importantes. Por encima de pH 6, se pierde uno de los dos protones. El protón restante del anillo de imidazol puede estar en nitrógeno, dando lugar a lo que se conoce como tautómeros N1-H o N3-H. El tautómero N3-H, que se muestra en la figura anterior, está protonado en el nitrógeno n. ° 3 más lejos del esqueleto de aminoácidos que lleva los grupos amino y carboxilo, mientras que el tautómero N1-H está protonado en el nitrógeno más cercano al esqueleto. El anillo imidazol / imidazolio de la histidina es aromático en todos los valores de pH. Las propiedades ácido-básicas de la cadena lateral del imidazol son relevantes para el mecanismo catalítico de muchas enzimas. En las tríadas catalíticas, el nitrógeno basal de la histidina extrae un protón de la serina, treonina o cisteína para activarlo como nucleófilo. En
Estructura de proteínas: Además de su papel en la catálisis enzimática, la histidina también contribuye a la estructura de las proteínas. Puede formar puentes de hidrógeno y participar en interacciones electrostáticas con otros aminoácidos, ayudando a estabilizar la conformación tridimensional de las proteínas. Por ejemplo, la presencia de histidina en sitios de unión de metal en proteínas metálicas puede facilitar la coordinación del metal y desempeñar un papel en la función catalítica de estas proteínas. Una fuente confiable para entender el papel de la histidina en reacciones bioquímicas es el libro "Bioquímica" de Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko y Lubert Stryer. Este texto ampliamente utilizado en cursos de bioquímica proporciona una descripción detallada de los mecanismos de reacción enzimática y la importancia de los aminoácidos en la catálisis enzimática. En niños, cuyos sistemas biológicos están en constante desarrollo, la histidina es esencial para la actividad enzimática adecuada, que es fundamental para una amplia gama de funciones biológicas, incluido el metabolismo de nutrientes, la síntesis de proteínas y la regulación del ciclo celular. Garantizar una ingesta adecuada de histidina a través de una dieta equilibrada es esencial para promover el crecimiento y desarrollo saludables en los niños. 5.1.- Histidina y su posible síntesis prebiótica En condiciones prebióticas, es posible obtener precursores químicos de la histidina y lograr la síntesis de toda la molécula (Shen, Shen y Oró) Fig. 3. El paso crítico es la obtención del grupo imidazol, a partir de un aldehído, glioxal y amoníaco. El grupo imidazol es la pieza clave en el funcionamiento de la histidina como catalizador. El formaldehído y el amoníaco son compuestos orgánicos encontrados fácilmente en el universo, específicamente en nubes moleculares y meteoritas (Miller, 1986; Ehrenfreund, & Charnley, 2000). Si la síntesis de estos compuestos se dio espontáneamente en el universo, entonces, se puede pensar que la Tierra primitiva también tuvo este tipo de compuestos que a la postre pudieron formar estas biomoléculas de forma abiótica.
Figura 1. Formación de histidina a partir de eritrosa (un azúcar). Se puede observar que la síntesis de este aminoácido implica la pérdida de varias moléculas de agua, para lograr la formación del anillo de imidazol. Figura 2. Mediante la reacción de Strecker se sintetizan aminoácidos de forma abiótica. En la formación de aminoácidos algunas reacciones son clave, una de estas reacciones es la síntesis de Strecker. El imidazol-4-formaldehído se convierte a histidina a través de esta reacción.
7. Enfermedades que se originan por ausencia y por exceso: La histidina desempeña un papel crucial en el mantenimiento de la salud, y su ausencia o exceso pueden tener consecuencias adversas en el cuerpo, particularmente en el caso de los niños en crecimiento. Deficiencia de histidina: La falta de histidina en la dieta puede contribuir a trastornos del crecimiento y desarrollo en los niños. La histidina es esencial para la síntesis de proteínas y para la formación de tejidos y músculos, por lo que su deficiencia puede afectar negativamente el desarrollo físico y cognitivo de los niños. Además, la histidina es un precursor de la histamina, que desempeña un papel en la respuesta inmunológica y la regulación del sueño, entre otras funciones. Una deficiencia de histidina podría comprometer la función inmunológica y el bienestar general de los niños. Exceso de histidina: Aunque es menos común, un exceso de histidina en la dieta también puede ser problemático. El exceso de histidina puede conducir a desequilibrios en los niveles de aminoácidos en el cuerpo, lo que podría afectar la función renal y la salud metabólica. Además, en personas con trastornos metabólicos hereditarios, como la histidinemia, que impide la degradación normal de la histidina, un exceso de histidina en la dieta puede tener consecuencias graves, incluyendo retraso en el desarrollo y problemas neurológicos. Es fundamental mantener un equilibrio adecuado en la ingesta de histidina para evitar tanto la deficiencia como el exceso. Los niños en particular necesitan una ingesta nutricional equilibrada que incluya fuentes adecuadas de histidina y otros aminoácidos esenciales para apoyar su crecimiento, desarrollo y salud en general. 8. Fuentes alimenticias que la contienen: La histidina se encuentra en una variedad de alimentos ricos en proteínas, lo que la hace accesible a través de una dieta equilibrada. Para los niños en crecimiento, es crucial obtener suficiente histidina de fuentes alimenticias para apoyar su desarrollo y salud general. ● Carnes: Las carnes, como la carne de res, el pollo y el cerdo, son excelentes fuentes de histidina. Estas carnes también proporcionan otros nutrientes importantes para el crecimiento y desarrollo, como proteínas de alta calidad, hierro y zinc. ● Pescado y mariscos: El pescado y los mariscos son ricos en histidina y también son excelentes fuentes de ácidos grasos omega-3, que son beneficiosos para la salud del cerebro y el corazón.
● Huevos: Los huevos son una fuente completa de proteínas que contienen todos los aminoácidos esenciales, incluida la histidina. Además, son versátiles y fáciles de incluir en la dieta de los niños. ● Productos lácteos: La leche, el yogur y el queso son ricos en proteínas y también contienen histidina. Además, son buenas fuentes de calcio y otros nutrientes esenciales para el desarrollo óseo y la salud en general. ● Legumbres: Los frijoles, lentejas y garbanzos son opciones vegetarianas ricas en proteínas que también contienen histidina. Son una excelente opción para niños que siguen una dieta vegetariana o vegana. ● Frutos secos y semillas: Almendras, nueces, semillas de girasol y otros frutos secos y semillas son buenas fuentes de proteínas y contienen cantidades significativas de histidina. ● Incluir una variedad de estos alimentos en la dieta de los niños garantizará un suministro adecuado de histidina, así como de otros nutrientes esenciales para su crecimiento y desarrollo. Es importante promover una alimentación equilibrada y variada para garantizar que los niños obtengan todos los nutrientes que necesitan para crecer saludablemente. 8.1. La importancia de la histidina en el origen de la vida La histidina, por su capacidad catalítica y de autoensamblaje (se le llama autoensamblaje a un proceso de unión espontánea de las moléculas, en el que se genera un orden y propiedades supramoleculares) desempeña un papel clave en la evolución química y la química prebiótica. La histidina adquiere su nombre del griego “ἱστός” ,“ἱστίον” (istosestion) que significa mástil y telar o tejido (Wikipedia, 2016). Es un aminoácido esencial que se caracteriza por la presencia del grupo imidazol (la parte resonante en la Fig. 1) que le confiere propiedades básicas a ella y a sus derivados. Sólo las plantas y algunos microorganismos son capaces de sintetizarla (Coordinación de Enseñanza Bioquímica, Facultad de Medicina UNAM, 2017). Se trata de un aminoácido vinculado a funciones catalíticas, en otras palabras, la histidina está presente en el sitio activo de varias enzimas asociado a la transferencia de electrones. La histidina no solo tiene versatilidad estructural y catalítica, sino que también posee versatilidad metabólica, al ser precursora de los derivados de los aminoácidos - metilados como alanina, lisina, metionina, la asparagina, el ácido aspártico y la arginina.
momento dado, como catalizador de ciertas reacciones químicas vitales en muchos seres vivos, apoyando su potencial actividad como catalizador orgánico. 10- oxidación de histidina fotosensibilizada por pterina: mecanismo dependiente del ph Las Pterinas son compuestos heterocíclicos que se encuentran en sistemas biológicos, se acumulan en la piel de pacientes que sufren vitíligo, un desorden de despigmentación crónica. En este trabajo, se investigó la habilidad de la Ptr, el compuesto principal de las pterinas oxidadas, de fotosensibilizar la oxidación de la histidina en solución acuosa bajo irradiación UV-A. La histidina es un aminoácido con un grupo imidazol, y está frecuentemente presente en los sitios activos de las enzimas. El resultado más importante en la dependencia de pH es la competencia ente los mecanismos de transferencia de electrones (Tipo I) y transferencia de energía (Tipo II). Por combinación de diferentes técnicas se estableció que el mecanismo Tipo I predomina a pH ácido, aunque el mecanismo Tipo II está presente pero es más predominante en medio alcalino. BIBLIOGRAFÍA
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