METABOLISMO DE COMPUESTOS NITROGENADOS Elementos, como Carbono, Oxigeno e Hidrogeno participan en la constitución de las moléculas orgánicas fundamentales de la materia viva

METABOLISMO DE COMPUESTOS NITROGENADOS 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.

CICLO DEL NITRÓGENO Nitrógeno molecular (N2) es muy abundante en la atmosfera e inerte debido a su triple enlace y en esa forma no se puede consumir. El Nitrógeno debe ser fijado mediante una serie de reacciones faces como son : Fijación : reduce al N2a NH3(Amoníaco) o nitratos NO3 Por microorganismos y cargas eléctricas en la naturaleza.

CICLO DEL NITROGENO Nitrificación o Mineralización : El NH3 es oxidado a nitritos y nitratos (NO22- y NO34=)por bacterias saprófitas Asimilación :En el suelo, estas formas oxidadas son “asimiladas” por los vegetales incorporando el N en forma de NO3 y NH3 a estructuras biológicas, los aminoácidos, proteínas y demás compuestos.

Ciclo del Nitrógeno Los desechos de las aves (ácido úrico), así como de los organismos muertos, éstos son descompuestos por bacterias presentes en el suelo . El amonio se degrada a compuestos aminados, como proteosas, peptonas y al final, en aminoácidos. Es por esta razón que el proceso se llama aminificación o aminización.

CICLO DEL NITROGENO Inmovilización. Es el proceso contrario a a la mineralización, por medio del cual las formas inorgánicas (NH4+ y NO3-) son convertidas a nitrógeno orgánico y, por tanto, no asimilables. Desnitrificación. Es la reducción de los nitratos (NO3-) a nitrógeno gaseoso (N2), y amonio (NH4+) a amoniaco (NH3), y es llevado a cabo por las bacterias desnitrificadoras que revierten la acción de las fijadoras de nitrógeno,

Equilibrio Nitrogenado. La principal fuente de sustancias nitrogenadas son las proteínas de la dieta Estos compuestos no se almacenan como reserva, sus niveles en las células se regulan por el equilibrio entre anabolismo y catabolismo, balance entre biosíntesis y degradación de proteínas (recambio normal de proteínas).

Equilibrio nitrogenado: Estado en el que la cantidad de nitrógeno ingerida cada día es equilibrada por la cantidad excretada por heces, orina y sudor equilibrio nitrogenado negativo: se excreta mayor cantidad de nitrógeno del que se ingiere. equilibrio nitrogenado positivo: cuando lo ingerido supera a lo excretado

Balance Nitrogenado situaciones de desequilibrio Equilibrio Nitrogenado Negativo: Inanición Desnutrición proteica Senectud Fiebre severa Diabetes no controlada Neoplasias avanzadas Período post-quirúrgico Traumatismos Quemaduras extensas Sepsis e infecciones Equilibrio Nitrogenado Positivo Niñez (crecimiento y desarrollo) Mujeres gestantes Período post-inanición

Ciclo de la urea Reacciones: 1.  El primer grupo amino que ingresa al ciclo proviene del amoníaco libre intramitocondrial. El amoníaco producido en las mitocondrias, se utiliza junto con el bicarbonato (producto de la respiración celular), para producir Carbamoil- fosfato. Reacción dependiente de ATP y catalizada por la Carbamoil-fosfato-sintetasa I.  Enzima alostérica y modulada (+) por el N-acetilglutamato.

Ciclo de la urea 2.  El carbamoil-fosfato cede su grupo carbamoilo a la ornitina, para formar citrulina y liberar Pi. Reacción catalizada por la ornitina trans carbamoilasa. 3.  El segundo grupo amino procedente del aspartato (producido en la mitocondria por transaminación y posteriormente exportado al citosol) se condensa con la citrulina para formar arginino succinato.

Ciclo de la urea 4.  El arginino succinato se hidroliza por la arginino succinato liasa, para formar arginina libre y fumarato. 5.  El fumarato ingresa en el ciclo de Krebs y la arginina libre se hidroliza en el citoplasma, por la arginasa citoplasmática para formar urea y ornitina.

Ciclo de la urea 6.  La Ornitina puede ser transportada a la mitocondria para iniciar otra vuelta del ciclo de la urea. En resumen, el ciclo de la urea consta de dos reacciones mitocondriales y cuatro citoplasmáticas

ENERGÉTICA DEL CICLO El ciclo de la urea reúne dos grupos amino y un bicarbonato, para formar una molécula de urea:

ENERGÉTICA DEL CICLO 1.  La síntesis de la urea requiere 4 Pi de alta energía. 2 ATP para formar el carbamoil - P y un ATP para producir argininosuccinato. En la segunda reacción el ATP se hidroliza a AMP y PPi, que puede ser nuevamente hidrolizado para dar 2 Pi. 2.  Se ha calculado que los animales ureotélicos pierden cerca del 15% de la energía procedente de los aminoácidos en la producción de urea.

ENERGÉTICA DEL CICLO 3.  Algunos animales compensan esta perdida (bovinos) por transferencia de la urea al rumen, donde los microorganismos la utilizan como fuente de amoníaco para la síntesis de aminoácidos. Este proceso incluso disminuye el consumo de agua. La conexión entre ambos ciclos, de la urea y de los ácidos tricarboxílicos, reducen el coste energético de la síntesis de urea.

ENERGÉTICA DEL CICLO El ciclo de la urea conlleva la conversión de oxalacetato en fumarato y la posterior conversión del fumarato hasta oxalacetato producirá un NADH, que podrá generar 3 ATP en la respiración mitocondrial, lo que reduce el coste de la síntesis de urea

Regulación de ciclo de la urea Existe una regulación a corto plazo sobre la primera enzima de la ruta: Carbamoil fosfato sintetasa I es activada por N- A cetil glutamato Una regulación a largo plazo, sobre la expresión de las enzimas del ciclo. Así, una dieta rica en proteínas estimula la síntesis de las enzimas del ciclo de la urea

Enzimas del ciclo de la urea: Carba mil-fosfato sintetasa I Ornitina transcarbamilasa Arginosuccinato sintetasa Arginosuccinato liasa Arginasa Para formar un mol de urea se utilizan 4 ATPs

Destino del grupo amino 1. El amonio es tóxico, sobre todo para el tejido nervioso. 2. El amonio se convierte en urea en el hígado. 3. El amonio se ha de transportar al hígado en una forma distinta de NH4+.

Destino del grupo amino Fases terminales de la intoxicación por AMONÍACO: Estado comatoso acompañado de edema cerebral y aumento de la presión craneal (posible agotamiento del ATP) AA : GLU GLN y ALA (tejido) GLN y ALA NH4, Urea (Hígado) GLU ,GLN , ALA , ALA NH4 Urea (Sangre)

Transporte del ión amonio desde los tejidos hasta el hígado

Transporte del ión amonio desde los tejidos hasta el hígado El hígado aporta glucosa a los músculos que lo degradan por la vía glicolítica hasta piruvato. Éste capta un grupo amino por Transaminación y en forma de ALA lo transporta hasta el hígado donde lo libera para que se transforme en urea. El piruvato en el hígado puede entrar en la gluconeogénesis para formar glucosa de nuevo.

Transporte del ión amonio desde los tejidos hasta el hígado

Transporte del ión amonio desde los tejidos hasta el hígado

Almacén y movilización del ión amonio El grupo amino de los AA se debe eliminar debido a su alta toxicidad. En los animales UREOTÉLICOS, entre los que se incluye el hombre, se hace formando urea a partir del ión amonio, procedente de la desaminación oxidativa del GLU o de la GLN por la acción de la glutaminasa

Niveles de amonio y urea en sangre SIGNIFICADO FISIOLÓGICO: UREMIA: Urea en sangre. Índice de funcionamiento renal AMONEMIA: Amoníaco en sangre. Prueba de la función hepática La deficiencia de alguna de las enzimas del ciclo de la urea suelen conllevar hiperamonemia y alcalosis respiratoria

CONEXIÓN ENTRE LOS CICLOS DE LA UREA Y DE KREBS

El destino de las cadenas carbonadas de los aminoácidos

Reacción de Transaminación: L-Glutamato a- cetoácido a-cetoglutarato L- Aminoácido Glutamato Aminotransferasa

Reacción de Transaminación: En las reacciones de Transaminación ocurre la transferencia de un grupo amino desde un a-aminoácido dador a un a-cetoácido aceptor. Las enzimas que catalizan estas reacciones se denominan AMINOTRANSFERASAS o TRANSAMINASAS. Estas enzimas son de naturaleza ubicua, están presentes tanto en el citosol como en las mitocondrias de las células de todos los seres vivos, animales y vegetales.

Reacción de Transaminación: Las reacciones de transaminación son fácilmente reversibles y son muy importantes en el metabolismo proteico. Todos los aminoácidos (excepto lisina y treonina) participan en reacciones de transaminación con los α-cetoácidos: piruvato _______alanina oxalacetato aspartato α-cetoglutarato glutamato

Reacción de Transaminación: Infarto de Miocardio  Glutámico Oxalacetico Transaminasa (GOT) o Aspartato aminotransferasa (AST) Aumentada en afecciones cardíacas y hepáticas (principalmente hepatitis con necrosis) Afecciones Hepáticas  Glutámico Pirúvico Transaminasa (GPT) o Alanina aminotransferasa (ALT) Los mayores aumentos se producen como consecuencia de alteraciones hepáticas: colestasis, hepatitis tóxicas o virales. Relación Normal: GOT/GPT = 1  COCIENTE DE RITIS Hepatitis alcohólicas c/necrosis de tejido: GOT/GPT> 1