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Compuestos NitrogenadosAminoacidos: Eliminación del Nitrógeno
14 de Noviembre del 2011
Contenido:
• Metabolismo global del nitrogeno
• Digestion de las proteinas de la dieta
• Trasporte de aminoacidos al interior de las celulas
• Eliminacion de nitrogeno de los aminoacidos
• Ciclo de la urea
• Metabolismo del amoniaco
• Aminoacidos
Los aminoacidos NO se almacenan en el organismo.
Se obtienen de la dieta, se sintetizan de novo o se producen por la degradacion de proteinas.
Si exceden las necesidades de la celula se degradan.
Metabolismo globlal del Nitrogeno
El nitrogeno entra al organismo principalmente por los aminoacidos y lo abandona en forma de urea & amoniaco.
Las proteinas corporales implican dos conceptos en estas transformaciones: Conjunto de
AA’sSe le llama asi a todo el conjunto de Aas libres encontrados en el cuerpo (celulas, sangre & liquido extracelular).
Abastecido por:
AA’s de la degradaci
on de proteinas
Las proteinas de la dieta
La sintesis de AA’s no esenciales
Se agota por:
La sintesis de proteinas corporales Se consumen como
precursores de moleculas
nitrogenadas
Conversion de AA’s en glucosa, glucogeno, AG,
cuerpos cetonicos o CO2 + H2O
Apox. 400g/dia
Porfirinas, creatina,
neurotransmisores, purinas, pirimidinas,
ect.
Las proteinas del cuerpo se estan sintetizando y degradando continuamente.
En adultos sanos la cantidad de proteinas permanece constante. Esto es porque la velocidad de sintesis es suficiente para reemplazar la proteina que se degrada (velocidad de recambio).
La velocidad de recambio varia para cada proteina. Pueden tener semividas de minutos/horas a dias/semanas. Las proteinas estructurales presentan semividas de semanas o años (colageno).
Recambio de proteinas
Hay 2 sistemas enzimaticos para la degradacion de proteinas: sist. de ubiquitina-proteasoma & sist. de enzimas degradadoras de los lisosomas.
Ubiquitina-proteasoma
• El grupo carboxilo α de la glicina C-terminal lo de la ubiquitina se une al grupo ɛ-amino de la lisina de la proteina sustrato.
Se degradan con preferencia las proteinas que han sido oxidadas o
marcadas por la ubiquitina.
Señales químicas para la degradación de proteínasProteínas con serina como AA N-terminal tienen
vida larga y semivida de mas de 20hrs
Proteínas con aspartato como AA N-terminal poseen semivida de 3min
Proteínas con secuencias que tienen prolina, glutamato, serina y treonina se degradan rápido, tienen semividas intracelulares cortas.
Digestión de las proteínas de la dieta
Las enzimas de la degradación se producen en el estomago, páncreas e intestino delgado.
Comienza en el estomago:- El HCl sirve para destruir bacterias y desnaturalizar
proteínas haciendo mas fácil la hidrolisis.- La pepsina es secretado como cimógeno, es
activado por el HCl o por otras pepsinas. Libera péptidos y pocos AA’s.
En el intestino los polipéptidos ahora son degradados a oligopéptidos y AA por proteasas pancreáticas
- También se secretan como cimógenos y están mediadas por las hormonas colecistocina (CCC) y secretina.
- La enzima enteropeptidasa activa a la tripsina eliminando un hexapéptido del AA N-terminal
La aminopepsidasa del intestino genera péptidos mas pequeños y AA libres.
Los AA’s ya libres entran a los enterocitos por un sist. de transporte secundario ligado a Na. Los tripeptidos y dipeptidos son trasportados por un sist. ligado a H.
Solo se encuentran AA libres en la vena porta.
Trasporte de AA’s al interior de las células
Por la diferente concentración de iones fuera y dentro de la célula se necesita un sist. de transporte activo.
Defectos en estos sistemas provoca incapacidad de absorber AA’s en el intestino y los túbulos renales.◦ Ej: sist. de la cisteina, ornitina,
arginina & lisina (COAL).
Eliminación del nitrógeno de los AA’s
Eliminacion del grupo α-amino es esencial para generan energia a partir de los AA’s y es etapa obligatoria para su catabolismo.
Transaminacion
Transferencia grupo amino al α-cetoglutarato produciendo un α-cetoacido y el glutamato, catalizado por familia de enzimas : aminotransferasas que se encuentran en el citosol & mitocondrias.
Las aminotransferasas se denominan en función del dador especifico de grupos amino: alanina aminotrasnferasa (ALT) & aspartato aminotransferasa (AST).
Las aminotransferasas requieren de la coenzima fosfato de piridoxal que se une covalentemente al grupo ɛ–amino de un residuo de lisina.
La reacción puede funcionar en el sentido de la degradación de AA’s o en su biosíntesis.
Las aminotransferasas son intracelulares, los bajos niveles que se hayan en el plasma son por la liberación del contenido celular durante el recambio celular normal.
La AST & ALT están elevadas en casi las enfermedades hepáticas.
Desaminación oxidativaEs la liberación del grupo amino en forma de
amoniaco libre por la glutamato deshidrogenasa.
Se produce en el hígado y el riñón.Usa como coenzima al NAD & NADP.GTP es inhibidor alostérico & ADP es un
activador
El sentido de la reacción depende de las concentraciones de:
- Glutamato- α-cetoglutarato- Amoniaco- NAD / NADH- NADP / NADPH
Transporte del amoniaco al hígado
Existen dos mecanismos:
Conversión del NH3 & glutamato a glutamina (no toxica) por la glutamina sintetasa.
Transaminacion del piruvato a alanina por la
alanina aminotrasnfera
sa.
Ciclo de la urea
La urea es la principal forma de eliminación de grupos amino.
Se produce en el hígado luego es transportado por la sangre a los riñones.
Los dos nitrógenos de la urea provienen de un amoniaco libre y de un aspartato.
Rx1 Formación de Carbamoil-fosfato por la carbamoil-fosfato sintetasa I es impulsado por la disociación de 2 mol. ATP. Requiere de N-acetilglutamato como activador alostérico positivo.
CO2 + NH3 + ATP Carbamoil-P
Rx2 Formación Citrulina. El carbamoilo se transfiere a la ornitina por la ornitina transcarbamoilasa (OTC). El producto se transporta al citosol.
+
3H + 2ADP + Pi
Pi
Rx3 Síntesis del argininosuccinato por la argininosuccinato sintetasa que combina la citrulina (sale al citosol) con aspartato. Se utiliza la tercera y ultima mol. de ATP.
+
Rx4 Disociación del argininosuccinato por la argininosuccinato liasa produciendo arginina (precursor inmediato de la urea) y fumarato (se hidrata a malato).
+
ATPAMP + PPi
Rx5 Disociación de arginina en ornitina y urea por la arginasa (presente solo en hígado).
+ H2O +
Destino de la urea La urea llega a los riñones que la filtran y
excretan junto con la orina. Una parte de la urea difunde desde la sangre
al intestino y se disocia en CO2 y NH3 por la ureasa bacteriana. Ese amoniaco se pierde en
las heces o se reabsorbe hacia la sangre.
Por cada mol. de urea se consumen 4 fosfatos de alta energía por lo tanto el ciclo de la urea es IRREVERSIBLE.
Estequiometria del ciclo de la urea:
Aspartato + NH3 + CO2 + 3APT + H2O urea + fumarato + 2ADP + AMP + 2Pi + PPi
• El N-acetilglutamato es el activador de la carbamoil –P sintetasa I, la etapa limitante de la velocidad. Se sintetiza a partir de la acetil-CoA & glutamato por la N-acetilglutamato sintetasa.
Meta
bolis
mo d
el
am
onia
co
Fuentes del amoniaco
AA’s (fuente principal)
Hidrolisis de la glutamina por la glutaminasa
intestinal.
Glutamina
Formada por los riñones a partir de la glutamina por la glutaminasa renal
y la glutamato deshidrogenasa
El amoniaco se extreta en la
orina en forma de NH4+
Se forma a partir de la urea por la
ureasa bacteriana
en luz intestinal
Se forma a partir de aminas,
procedentes de la dieta, por la amina oxidasa
Se forma en el catabolismo de
purinas y pirimidinas
Transporte del amoniaco en la circulación
La urea es la ruta mas importante para la eliminación del amoniaco.
La glutamina proporciona una forma no toxica de almacenamiento y transporte del amoniaco. ◦Se produce en musculo, hígado y en el sistema nervioso central .◦Su concentración en el plasma es superior a la de los AA’s.
El amoniaco se produce
constantemente, su presencia en la
sangre es muy reducida debido a que es muy toxico y por eso tiene una rápida eliminación
por el hígado.
HiperamoniaquemiaLa capacidad del ciclo de urea supera la generación del
amoniaco.
Los niveles normales de amoniaco en plasma son de 5-50μmol/l. Si la funcion hepatica esta comprometida los niveles subiran a 1000 μmol/l provocando sintomas de una intoxicacion por amoniaco.
Los dos tipos de hiperamoniaquemia mas importanes son: La adquirida por hepatopatias como hepatitis virica & hepatotoxinas (alcohol). La hereditaria causada por deficiencias en las enzimas del ciclo de la urea. La mas comun siendo la ornitina transcarbamoilasa. El tratamiento incluye reduccion de la ingesta de proteinas y administracion de fenilbutirato.
