METABOLISMO DE LOS COMPUESTOS NITROGENADOS

Metabolismo de los aminoácidos

Los aminoácidos son biomoléculas formadas por (C) Carbono, (H) Hidrogeno, (O) Oxígeno y (S) Azufre.Estos:,*son la única fuente aprovechable de nitrógeno para el ser humano, *son elementos fundamentales para la síntesis de las proteínas, *son precursores de otros compuestos nitrogenados

Los aminoácidos tienen como constituyente fundamental el nitrógeno, el cual tiene sus orígenes en el nitrógeno gaseoso o N2, y el ión nitrato (NO3

-).

El 80% de la atmósfera está compuesta de NITROGENO.

NN

NH3

CICLO DEL NITRóGENO

NH3 “FIJACIÓN DEL NITRÓGENO”,

OXIDACIÓN DEL NITRÓGENO

Cual N2 se reduce y forma AMONIACO (NH3).• Proceso es catalizado

por la enzima nitrogenasa

• Especies de bacterias y algas la poseen

*Se produce en la atmósfera durante las tormentas

*Rayos catalizan la oxidación de N2 y lo transforman (NO2

-) y (NO3-)

• Llevados al suelo , por microorganismos y plantas

nitrato y nitrito reductasa amoniaco (NH3)

que es utilizado por los animales

Aminoácidos Esenciales

La dieta es importante ya que provee de aminoácidos que no pueden ser sintetizados por el organismo humano

Cumplen dos funciones:

A.- Biosíntesis de NUEVAS PROTEÍNASB.- Producción de ENERGÍA

FUENTES DE AMINOÁCID

OS

DIETA

Sintesis a través de

otros compuestos

AMINOÁCIDOS ESENCIALES: Lisina Treonina MetioninaArginina Valina LeucinaIsoleucina Fenilalanina Triftófano

como a los carbohidratos

ingresa (100 g al día) y los que son utilizados por el organismo o excretados (100 g al día).

el MÚSCULO la fuente más importante de

aminoácidos durante el período de ayuno

UTILIZACIÓN DEL AMONIACOLos seres humanos utilizan el nitrógeno inorgánico en forma de AMONÍACO (NH3).

+Toxico

-Metabolito

*pH fisiológico el amoníaco se encuentra como ION AMONIO (NH4

+)

*Conducen a la formación de GLUTAMATO, GLUTAMINA,ASPARAGINA Y CARBAMOIL FOSFATO.

*La mayor parte del nitrógeno del amoníaco que va a parar a los aminoácidos y otros compuestos nitrogenados procede del NITRÓGENO del grupo amino del GLUTAMATO y el nitrógeno de la amida de la GLUTAMINA.

BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS

A.- FORMACIÓN DEL GRUPO α AMINOB.- FORMACIÓN DEL ESQUELETO DE CARBONO DEL AMINOÁCIDOC.- FORMACIÓN DE GRUPOS FUNCIONALES DE LA CADENA LATERAL

A

• (NH3) al a cetoglutarato se forma glutamato, incorporándolo como su grupo -amino, para que posteriormente se transfiera para originar grupos a-amino de otros aminoácidos.

B

• Deriva de intermediarios del ciclo de Krebs, ciclo de las Pentosas y Glucólisis

C

• como la incorporación del grupo sulfihidrilo de la cisteína, o grupos guanidino, imidazol, hidroxilo, y amida de diversos aminoácidos.

FORMACIÓN DEL GRUPO α-AMINO

INCORPORACIÓN DEL AMONIACO AL GLUTAMATO MEDIANTE LA GLUTAMATO DESHIDROGENASA

El amoniaco para entrar al metabolismo de los aminoácidos debe primero formar el grupo amino del GLUTAMATO o el grupo amida de la GLUTAMINA o de la ASPARAGINA.

• El GLUTAMATO es el donador más importante del GRUPO AMINO en la síntesis de aminoácidos en las reacciones de transaminación.

• La glutamato deshidrogenasa

FORMACIÓN DE GLUTAMINA A PARTIR DE LA INCORPORACIÓN

DE NH3 AL GLUTAMATO• La GLUTAMINA es donador importante de

nitrógeno (a partir del grupo amida) en la síntesis directa de compuestos como la histidina, triftofano, nucleótidos, purinas y pirimidinas, carbamoil-fosfato, aminoazúcares, NAD+, etc.

• La formación de GLUTAMINA es muy importante, ya que es la forma como el NH3, puede transportarse en la sangre evitando su acción tóxica en los tejidos, en especial el cerebro. El cerebro es rico en glutamina sintetasa.

• LA BIOSÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS NO ESENCIALES SE PRODUCE POR UN PROCESO DE TRANSAMINACIÓN A INTERMEDIARIOS DE LA GLUCÓLISIS, CICLO DE LAS PENTOSAS O DEL CICLO DE KREBS.

TRANSAMINACIÓN• El GLUTAMATO es el elemento clave donador del grupo• AMINO a a-cetoácidos en reacciones catalizadas por enzimas

llamadas TRANSAMINASAS.• El grupo amino del glutamato es transferido a diversos a-

cetoácidos (equivalentes al esqueleto de carbono de los aminoácidos) generando los correspondientes a-aminoácidos.

• La mayor parte de los aminoácidos comunes se forman por TRANSAMINACIÓN.

Todas las TRANSAMINASAS que se conocen tienen como COENZIMA el PIRIDOXAL FOSFATO

Formación del esqueleto del carbono

FAMILIAS DE AMINOÁCIDOS SEGÚN SU SÍNTESIS

A PARTIR DE UN PRECURSOR COMÚN

CATABOLISMO DE LOS AMINOACIDOSCATABOLISMO DEL GRUPO AMINO.

1.- DESAMINACIÓN OXIDATIVA

AMINOACIOS GLUCOGENICOS

ÁCIDO PIRÚVICO CETOGLUTARATO

FUMARATO OXALACETATO SUCCINIL CoA

AMINOACIOS CETOGENICOS

se pueden convertir en

ACETIL CoA y ACETOACETIL

CoA

DESTINO DE LAS CADENAS HIDROCARBONADAS DE AMINOÁCIDOS GLUCOGÉNICOS Y CETOGÉNICOS

Catabolismo del grupo carboxilo del aminoácido

Reacciones de Descarboxilación

CO2

Bicarbonato Anhidrasa carbónica

Los carboxilos son eliminados

mediante la resp.

Al aumentar la presión parcial

de CO2

(38-42mmHg)

forma

Descarboxilación

Produce una amina y CO2

Pérdida del grupo carboxilo del aminoácido

Enzimas específicas Que requieren fosfato

Piridoxal

Putrefacción

Descarboxilación que realizan las bacterias del

intestino sobre las proteínas de la dieta

Las aminas derivadas son las que confieren el olor característico a las proteínas putrefactas

HISTIDINA

TIROSINA

GLUTAMATO

Histamina

Tiramina

Gama Amino Butarato

DescarboxilaciónAminas

Ciclo de la Urea

Degradarse los aminoácidos

Nitrógeno

En el intestino por la flora intestinal

Ciclo de la UreaProcesos de

descarboxilación-oxidación de las

aminas

Gran cantidad de AMONIACO

(NH3).

Es recogido por el sistema porta-

hepático

Es utilizado por los tres sistemas enzimáticos:

Glutamato deshidrogenasa,

Glutamina sintetasa Carbamoil-fosfato

sintetasa

Para formar glutamato,

glutamina o urea.

Los seres vivos del grupo de los UROTÉLICOS

excretan el exceso de nitrógeno resultante de su catabolismo

UREA

se forma en el Higado

Se elimina en los riñones

N2

REACCIONES INTRA-MITOCONDRIALES

1.Formación de CARABAMIL FOSFATOLa Carbamil-fosfato sintetasa I (CFS I) cataliza la condensación de NH3 + HCO3

-. Esta reacción utiliza dos moléculas de ATP.

Existe una enzima CFS II que utiliza a la glutamina como donador de nitrógeno y que participa en la síntesis de PIRIMIDINAS y que se efectúa en el citosol

2.Formación de CITRULINALa Ornitina transcarbamilasa cataliza la unión de la ORNITINA con el CARBAMIL FOSFATO y forma CITRULINA.

Para ello se requiere que la Ornitina sea transportada al interior de la mitocondria mientras que la citrulina es transportada fuera.

REACCIONES CITOSÓLICAS1. Formación de ARGININO-SUCCINATOEn esta reacción el ASPARTATO le proporciona un segundo átomo de nitrógeno a la citrulina para formar el ARGININO SUCCINATO, reacción que es catalizada por la Arginino-succinato sintetasa 2. Formación de ARGININALa Arginino succinasa, cataliza el rompimiento del Arginino-succinato en ARGININA Y FUMARATO, este último se usa en el ciclo de Krebs. 3. Formación de UREAMediante la Arginasa, la arginina se transforma UREA y ORNITINA; esta última molécula reinicia el ciclo.

LA GLUTAMINA COMO VEHÍCULO DEL AMONIO

La Glutamina…• Es uno de los aminoácidos más abundantes del plasma• Músculo :es el mayor productor• El hígado, cerebro, corazón la contienen en altas concentraciones • La síntesis de GLUTAMINA representa uno de los mecanismos más importantes de

transporte de amonio entre los distintos órganos para su posterior utilización y excreción.

Glutamino sintetasa

Glutaminasa

El hígado presenta dos sistemas de utilización del amonio circulante, que son el CICLO DE LA UREA y la BIOSÍNTESIS DE GLUTAMINA.

Durante la acidosis Metabólica, al disminuir la disponibilidad de bicarbonato, se forma menos urea pero aumenta la biosíntesis de glutamina a partir de amonio

ELIMINACIÓN RENALDE LA UREA Y AMONIO

• La UREA es una molécula muy hidrosoluble e inocua, con nitrógeno en su composición por lo que permite su eliminación al exterior por la orina.

• Es de pequeño tamaño y no tiene carga , difunde con gran facilidad. • Puede pasar al intestino y transformarse otra vez en amoniaco por efecto de la

UREASA de la flora intestinal y ser destoxificado por el hígado otra vez.

El RIÑÓN elimina el nitrógeno en forma de UREA y AMONIO.

CIRCULACIÓN DE AMINOÁCIDOS ENTRE

TEJIDOS

Los aminoácidos circulantes, mantienen una concentración constante, principalmente los no esenciales como son la ALANINA, GLUTAMINA Y GLICINA.

• Durante la etapa postprandial los niveles de aminoácidos dependen de la ingestión exógena de nutrientes, los cuales se distribuyen en los diferentes tejidos.

• Durante el estado postabsortivo,, se produce una degradación neta de proteínas de reserva , que se encuentran mayormente en el MÚSCULO; esto sucede para mantener los niveles plasmáticos normales de aminoácidos al igual que sucede con la glucosa.

Principal aminoácido liberado

Consumida por el HÍGADO

ALANINALiberado en menor proporción

Consumida por el RIÑÓN e INTESTINO

GLUTAMINA

CICLOGLUCOSA ALANINA

Establecido entre el hígado y el músculo en estado postabsortivo,