Universidad San Sebastián Facultad de Ciencias de la Salud

Tecnología Médica

Prof. TM. Paulina Fernández Garcés.

METABOLISMO DE LOS COMPUESTOS NITROGENADOS

A M I N O A C I D O S & P R O T E I N A S

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.

Utilización del Nitrógeno Inorgánico: Ciclo del Nitrógeno.

Todos los organismos pueden utilizar el amoniaco para la biosíntesis, y es un producto metabólico final importante.

Utilización del Amoniaco: Biogénesis del nitrógeno orgánico

Aunque todos las plantas, animales y bacterias obtienen su nitrógeno de orígenes diferentes, prácticamente, todos los organismos comparten unas mismas rutas comunes de utilización del nitrógeno.

NH3Tóxico

Metabolito Central

Todos los organismos asimilan amoniaco a través de reacciones que conducen a:

* Glutamato

* Glutamina

* Asparagina

* Carbamoil Fosfato

Glutamato Deshidrogenasa: Aminación Reductora del α-cetoglutarato

Reacción reversible.

En las células animales, la enzima actúa bien en dirección de síntesis o bien en dirección catabólica, aportando α-cetoglutarato al ciclo del ácido citrico.

Las enzimas de los animales utilizan NAD+ como cofactor, pero también pueden utilizar NADP+

La ubicación de esta enzima es en la mitocondria.

Su control es alostérico. Se inhibe por el ATP y se estimula por el ADP

Glutamina Sintetasa: Generación de Nitrógeno Amida Biológicamente Activo

El glutamato puede aceptar un segundo grupo amoniaco para formar glutamina en una reacción catalizada por glutamina sintetasa

La glutamina ocupa un lugar central en el metabolismo del nitrógeno.

El nitrógeno amida se utiliza en la biosíntesis de varios aminoácidos (glutamato, triptofano, y la histidina), nucleótidos de purina y pirimidina y los aminoazúcares.

Regulación de la Glutamina Sintetasa

Retroinhibición Acumulativa (Regulación alostérica)

Retroinhibidores Específicos:

2. Triptófano

3. Histidina

4. Glucosamina-6- fosfato

5. Carbamoil fosfato

6. AMP

Modificación Covalente de la Enzima (Adenilación)

- Un residuo tirosina específico de la enzima reacciona con el ATP resultante.

- La adenilación inactiva el lugar catalítico adyacente

Asparragina Sintetasa: Una reacción semejante de amidación.

Enzima de amplia distribución

Contribución de asimilación del amoniaco es menor.

Utiliza amoniaco o glutamina para catalizar la conversión de aspartato en asparragina.

Carbamoil Fosfato Sintetasa: Generación de un intermediario para la síntesis de Arginina y Pirimidina.

Esta enzima posee un forma I, ubicada en las mitocondrias, utiliza preferentemente el amoniaco como sustrato, y se utiliza en la ruta de biosíntesis de la arginina y del ciclo de la urea.

La forma II, se ubica en el citosol y tiene una clara preferencia por la glutamina.

Equilibrio Nitrogenado:

La principal fuente de sustancias nitrogenadas son las proteínas de

la dieta.

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

Un adulto sano que ingiere una dieta variada y completa se encuentra generalmente en situación de “equilibrio nitrogenado”.

EXCRESIÓNINGESTA DIARIA

- Orina

- Heces

- Sudor(Sin cambio neto en la cantidad de nitrógeno del organismo)

Sin embargo, en ciertas condiciones, el organismo se halla en equilibrio nitrogenado negativo o positivo

Metabolismo de Proteínas: Alimentación, Digestión Y Absorción.

Un adulto debe incorporar 0.8gr de proteínas por kg de

peso corporal por día.

En embarazadas deben adicionarse al

requerimiento para un adulto 30gr por día

durante toda la gestación.

Lactantes menores de 1 año deben recibir

2gr/kg/día, niños de 1 a 10 años 1.2gr/kg/día y adolescentes 1gr/kg/

día.

Alimentos Ricos en Proteínas:

Alimentos de Origen animal

Alimentos de Origen vegetal

Los alimentos de origen animal son también llamados alimentos con proteínas de alto valor biológico, debido a que contienen gran cantidad de aminoácidos que el cuerpo requiere en forma indispensable por no poder sintetizarlos (esenciales); por el contrario, las proteínas aportadas por la soya, por ejemplo, son de muy bajo valor biológico por su bajo contenido en aminoácidos esenciales.

El hombre solo puede sintetizar 11 de los 20 α-aminoácidos necesarios para la síntesis de proteínas. Aquellos aminoácidos que no pueden ser sintetizados por el organismo se denominan “esenciales”, ya que deben obtenerse de los alimentos

de la dieta que los contienen

Digestión:

1. Pepsina(Células parietales de la mucosa gástrica)

2. Tripsina, quimiotripsina y elastasa(Duodeno)

3. Carboxipeptidasa

4. Aminopeptidasa

Generación de tri- y dipéptidos, cuya hidrólisis es catalizada por tripeptidasas y dipeptidasas del borde en sepillo del intestino. De esta manera, las proteínas de la dieta son degradadas hasta aminoácidos libres, di- y tripéptidos.

Absorción:

Catabolismo de los aminoácidos:

B I O S I N T E S I S D E A M I N O Á C I D O S N O E S E N C I A L E S

T R A N S A M I N A C I Ó N

T R A N S A M I N A C I Ó N

Constituye una ruta para la redistribución del nitrógeno de los aminoácidos.

Debido al papel clave del glutamato en la asimilación del amoniaco, esta sustancia tiene una participación central en la transaminación.

El gutamato es un producto abundante de la asimilación del amoniaco, y la transaminación utiliza el nitrógeno del glutamato para la síntesis de otro

aminoácidos.

Las reacciones de transaminación están catalizadas por transaminasas o aminotransfersas.

Transferencia del grupo amino, generalmente del glutamato, a un α-cetoácido, con formación del correspondiente aminoácido más el

derivado α-ceto del glutamato, que es el α-cetoglutarato

La dirección en la que se produce una determinada transaminación está controlada por las concentraciones intracelulares de sustratos y productos.

Por lo tanto las transaminaciones no sólo pueden utilizarse para síntesis de aminoácidos sino también para la degradación de los AA que se acumulan en una cantidad superior a la necesaria.

La mayoría de las transaminasas utilizan glutamato/α-cetoglutarato como uno de los pares amino/ceto implicados.

Recambio Proteico

Las proteínas están sujetas a una biosíntesis y degradación en un proceso denominado Recambio Proteico.

Es un sistema de control de la calidad ineficaz en el que tanto las proteínas normales como modificadas se degradan y sustituyen aleatoreamente.

Constituye un cambio para la adaptación celular a las modificaciones de las condiciones ambientales.

Debido a que la mayoría de las proteínas se utilizan intracelularmente, la mayoría se recambia dentro de la célula.

En las células de eucariotas se han encontrado a lo menos cuatro proteasas principales en el citolsol que participan en el recambio proteico:

- Dos calpaínas (activadas por el Ca2+)

- Una proteasa neutra grande

- Otra proteasa más grande dependiente de ATP denominada Proteosona.

Señales Químicas para el Recambio Proteico

Actualmente hay cuatro características estructurales que son consideradas como factores determinantes para llevar a cabo el recambio proteico:

1.- Ubiquitinación: Modificación de proteínas las cuales son posteriormente degradadas en el proteosoma.

2.- Oxidación de residuos de aminoácidos: Los residuos más susceptibles son lisisna, arginina y prolina. Estas modificaciones marcan a las proteínas para su posterior degradación por las proteasas citosólicas.

3.- Secuencias PEST: Las regiones PEST (prolina, glutamato, serina y treonina) forman parte de un sistemas de reconocimiento para los sistemas enzimáticos que degradan las proteínas de vida corta.

4.- Residuo aminoácido N-terminal: La semivida de una proteína intracelular varía en función de sus residuo amino terminal.

De los 12 aminoácidos no esenciales, nueve se forman a partir de intermediarios anfibólicos; los tres restantes (Cis, tir, Hil) se forman a partir de los aminoácidos esenciales.

1. Glutamato: Glutamato deschidrogenasa.

2. Glutamina: Glutamina sintetasa

3.- Alanina y Aspartato: Reacción de transaminación

4.- Asparragina: Asparragina sintetasa

5.- Serina: Se forma a partir de un intermediario glucolítico (3-fosfoglicerato)

6.- Glicina: A nivel del citosol, las células contienen transaminasas de glicina. Además, dos rutas adicionales de gran importancia en los mamíferos para la formación de glicina utilizan colina y serina mediante una reacción catalizada por la serina hidroximetiltransfersa

7.- Prolina: Formación a partir del glutamato

8.- Cisteína: Es formada a partir de metionina (esencial) y serina (no esencial)

9.- Tirosina: Se forma a partir de la fenilalanina, mediante una reacción catalizad por la fenilalanina hidroxilasa.

10.- Hidroxiprolina: Procedente de la prolina.

11.- Hidroxilisina: Proviene de la hidroxilación de la lisina por la lisil hidroxilasa.

12.- Selenocisteína:

Leucina, valina e isoleucina son esenciales para la nutrición. Su transaminación las interconvierte reversiblemente en sus

correspondientes α-cetoácidos. Éstos entonces pueden reemplazar a sus aminoácidos en la dieta.

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METABOLISMO DE LOS COMPUESTOS NITROGENADOS