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METABOLISMO DE LOS
COMPUESTOS NITROGENADOS
• El Nitrógeno (N) junto a otros elementos, como Carbono,
Oxigeno e Hidrogeno participan en la constitución de las
moléculas orgánicas fundamentales de la materia viva. Entre
los compuestos constituyentes del organismo, el N forma
parte de un grupo de compuestos orgánicos de gran jerarquía
biológica a los cuales están asignadas funciones muy
importantes, como lo son las proteínas y los nucleótidos. Este
elemento constituye por si solo el 3% del peso corporal.
• En el ser humano, la principal fuente de sustancias nitrogenadas son las
proteínas de la dieta. Como estos compuestos, a diferencia de carbohidratos
y grasas, no se almacenan como reserva, los niveles en las células se regulan
por el equilibrio entre anabolismo y catabolismo, es decir un balance entre
biosíntesis y degradación de proteínas, a lo que también se conoce como
recambio normal de proteínas. Por tanto, un adulto sano que ingiere una
dieta variada y completa se encuentra generalmente en situación de
“equilibrio nitrogenado”, un estado en el que la cantidad de nitrógeno
ingerida cada día es equilibrada por la cantidad excretada por heces, orina y
sudor, sin que se produzca ningún cambio neto en la cantidad de nitrógeno
del organismo. Sin embargo, en ciertas condiciones, el organismo se halla en
equilibrio nitrogenado
• En la situación de equilibrio nitrogenado negativo se excreta mayor
cantidad de nitrógeno del que se ingiere. Esto tiene lugar en la inanición,
la desnutrición proteica y en ciertas enfermedades que cursan con
catabolismo aumentado. Durante la inanición prolongada las cadenas
carbonadas de los aminoácidos son necesarias para la gluconeogénsis; el
amoniaco (nitrógeno) liberado de los aminoácidos es excretado
principalmente en forma de urea y no se reincorpora a las proteínas.
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.
NN
NH3
“FIJACIÓN DEL
NITRÓGENO”,
OXIDACIÓN DEL
NITRÓGENO
NH3
*Se produce en la atmósfera
durante las tormentas
Cual N2 se reduce y forma
AMONIACO (NH3).
•Proceso es catalizado por
la enzima nitrogenasa
•Especies de bacterias y
algas la poseen
*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
CICLO DEL NITRóGENO
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
PROTEÍNAS
B.- Producción de ENERGÍA
DIETA
Sintesis a
través de
otros
compuestos
el
MÚSCULO
la fuente
más
importante
de
aminoácidos
durante el
período de
ayuno
como a los carbohidratos
ingresa (100 g al día) y los que son utilizados
por el organismo o excretados (100 g al día).
AMINOÁCIDOS
ESENCIALES:
Lisina
Treonina
Metionina
Arginina
Valina
Leucina
Isoleucina
Fenilalanina
Triftófano
UTILIZACIÓN DEL AMONIACO
Los seres humanos utilizan el nitrógeno
inorgánico en forma de AMONÍACO
(NH3).
+Toxico
-Metabolito
*Conducen a la formación
de GLUTAMATO,
GLUTAMINA,
ASPARAGINA Y
CARBAMOIL FOSFATO.
*pH fisiológico el amoníaco se encuentra como
ION AMONIO (NH4+)
*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.
A.- FORMACIÓN DEL GRUPO α AMINO
B.- FORMACIÓN DEL ESQUELETO DE
CARBONO DEL AMINOÁCIDO
C.- FORMACIÓN DE GRUPOS FUNCIONALES DE LA CADENA LATERAL
A
B
• (NH3) al a
cetoglutarato se
forma glutamato,
incorporándolo como
su grupo -amino, para
que posteriormente
se transfiera para
originar grupos aamino de otros
aminoácidos
.
• 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 acetoácidos (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 AMINOACIDOS
CATABOLISMO DEL GRUPO  AMINO.
1.- DESAMINACIÓN OXIDATIVA
AMINOACIOS
GLUCOGENICOS
AMINOACIOS
CETOGENICOS
ÁCIDO PIRÚVICO
CETOGLUTARATO
FUMARATO
OXALACETATO
SUCCINIL CoA
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
forma
Los carboxilos son
eliminados
mediante la resp.
Bicarbonato
Anhidrasa
carbónica
Al aumentar la
presión parcial
de CO2
(38-42mmHg)
Descarboxilación
Pérdida del grupo
carboxilo del
aminoácido
Enzimas específicas
Que requieren fosfato
Piridoxal
Produce una amina
y CO2
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
Descarboxilación
HISTIDINA
Histamina
TIROSINA
Tiramina
GLUTAMATO
Gama Amino
Butarato
Aminas
Ciclo de la urea.
• Un hombre que consume 300g de carbohidratos, 100g de
grasa y 100g de proteínas diariamente, excreta alrededor de
16,5g de nitrógeno al día: 95% por la orina y 5% por las heces.
Para los sujetos que consumen una dieta occidental, la urea
sintetizada en el hígado, liberada hacia la circulación y
eliminada por los riñones, constituye de 80 a 90% del
nitrógeno excretado.
Ciclo de la Urea
Degradarse los
aminoácidos
Nitrógeno
En el intestino
por la flora
intestinal
Ciclo de la Urea
Procesos de
descarboxilaciónoxidación de las
aminas
Es utilizado por los tres
sistemas enzimáticos:
Glutamato
deshidrogenasa,
Glutamina sintetasa
Es recogido por el
sistema portahepático
Carbamoil-fosfato
sintetasa
Gran cantidad de
AMONIACO
(NH3).
Para formar
glutamato,
glutamina o urea.
Los seres vivos del grupo de los UROTÉLICOS
N2
excretan el exceso de nitrógeno resultante de su catabolismo
UREA
se forma en el Higado
Se elimina en los riñones
REACCIONES INTRA-MITOCONDRIALES
1.Formación de CARABAMIL FOSFATO
La 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 CITRULINA
La 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 CITOSÓLICAS
1. Formación de ARGININO-SUCCINATO
En 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 ARGININA
La Arginino succinasa, cataliza el rompimiento del Argininosuccinato en ARGININA Y FUMARATO, este último se usa en el
ciclo de Krebs.
3. Formación de UREA
Mediante 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 RENAL
DE LA UREA Y AMONIO
El RIÑÓN elimina el nitrógeno en forma de 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.
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.
ALANINA
Principal
aminoácido
liberado
Consumida por el
HÍGADO
GLUTAMINA
Liberado en
menor
proporción
Consumida por el
RIÑÓN e INTESTINO
CICLO
GLUCOSA
ALANINA
Establecido
entre el hígado
y el músculo
en estado
postabsortivo,
actividades
• Elabore un resumen del la metabolización de
los compuestos nitrogenados.
• Represente esquemáticamente el ciclo de la
urea y sus mecanismos de regulación.