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Bioquímica Metabolismo de compuestos nitrogenados

Héctor Escribano

Catabolismo de proteínas Las proteínas que provienen de la dieta, de la síntesis de aminoácidos no esenciales o de proteína muscular se degradan en aminoácidos simples que se utilizan en recambiar la proteína muscular y para la síntesis de porfirinas, creatina, neurotransmisores, purinas, pirimidinas y otros compuestos que contienen nitrógeno. El resto de aminoácidos que no se utilizan se degradan en urea y en glucosa o glicógeno y en cuerpos cetónicos, ácidos grasos y esteroides. Cuando se ingiere proteína, las enzimas intestinales junto con el bajo pH del conducto gástrico, degradan las proteínas en oligopéptidos, péptidos y aminoácidos. Estos son absorbidos por las células intestinales y transformados en tripéptidos, dipéptidos y péptidos que pasaran al torrente sanguíneo. Los aminoácidos al degradarse dan lugar a Acetil-CoA e intermediarios de del ciclo de Krebs, produciendo ácidos grasos a partir del Acetil-CoA y energía. Algunos aminoácidos también son precursores de la Gluconeogénesis.

Metabolismo de los grupos amino de los aminoácidos Los grupos amino de los aminoácidos pueden sufrir dos tipos de reacciones: las transaminaciones (se intercambian los grupos amino entre moléculas) y las desaminaciones (se eliminan los grupos amino). Transaminaciones La mayoría de tejidos pueden producir transaminaciones, así se pueden crear nuevos aminoácidos a partir de alfa-ceto ácidos. Un ejemplo podría ser la interconversión de Alanina y alfa-cetoglutarato en Piruvato y en Glutamato. O en sentido inverso. Otro ejemplo es la conversión de Aspartato y alfa-cetoglutarato en Oxalacetato y Glutamato (Transaminación catalizada por la Aspartato Transaminasa). En un infarto de miocardio, los niveles de Aspartato Transaminasa suben en sangre. Desaminaciones Existen 4 tipos de desaminaciones: la oxidativa, la hidrolítica, la no oxidativa y la catalizada por la D-aminoácido oxidasa. Desaminación oxidativa Tiene lugar en las mitocondrias del hígado ayudada por una deshidrogenasa que cambia el grupo amino por un grupo carbonilo, reduciendo un NADP+ a NADPH. Desaminación hidrolítica Se utiliza agua para quitar el grupo amino pasando de Asparragina o Glutamina en Aspartato y Glutarato. Desaminación no oxidativa Se quita el grupo amino consiguiendo una molécula de agua y un alfa-cetoácido. D-aminoácido oxidasa Es una reacción catalizada por una oxidasa en los tejidos hepáticos, renales y en los peroxisomas. En las que se reduce un FAD y se forma un alfa-cetoácido que luego que se puede utilizar para formar glucosa, ácidos grasos y L-aminoácidos que son las formas más activas metabólicamente.

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Héctor Escribano

El total de amonio que se elimina en el cuerpo se hace en un 86% en urea, el 5% en creatinina y el 3% en iones amonio libres. La creatinina proviene de la creatina muscular, que el riñón no la reabsorbe y, por tanto, se puede analizar la cantidad de creatina como marcador de salud. Ya que si se encuentra menos de la normal, puede significar que el riñón no filtra tan bien como debería. Ruta del amonio Cuando no hay glucosa en sangre, la proteína muscular puede degradar para ser una fuente de energía. Los grupos amino de los aminoácidos son recogidos por el Glutamato a través de una transaminación en la que se transforma Piruvato en Alanina. Así la Alanina puede ir desde el musculo hasta el hígado para convertirse en glucosa. El grupo amino que se pierde en la transaminación muscular vuelve al hígado para pasar el grupo amino de la Alanina al alfacetoglutarato y convertirlos en Piruvato y Glutamato. Así, el Glutamato puede desviarse e ir a formar urea, eliminando el grupo amino (ya que en el músculo no se puede eliminar en urea). ste ciclo es importante ya que es un mecanismo para reducir los niveles de nitrógeno en el cuerpo. La enzima que transforma la Alanina y el alfa-cetoglutarato en Piruvato y Glutamato, la Glutamina sintasa, permite reducir la cantidad de amonio en sangre, al añadirlo al Glutamato para formar Glutamina que se puede degradar en urea. Por otro lado, el Piruvato, al encontrarse en el hígado será utilizado como metabolito para dar lugar a glucosa en la Gluconeogénesis, y regresar al músculo para ser degradado en la Glicólisis y ser utilizado como combustible.

Ciclo de la urea El Glutamato proveniente de la degraciación proteica le transfiere el grupo amino al Oxalacetato dando lugar a Aspartato y alfa-cetoglutarato. El Aspartato puede entrar en el ciclo de la urea, uniéndose a la Citrulina para formar Argininosuccinato. El Argininasucinato da lugar a Fumarato que se expulsa y a Arginina. La Arginina puede convertirse en urea y Ornitina. El Glutamato también puede reaccionar con NAD+ para reducirlo dando lugar a alfa-cetoglutarato y en amoníaco. El amoníaco se une a CO2 creando Carbamoil Fosfato. El Carbamoil Fosfato se puede unir a la Citrulina. La unión del Carbamoil Fosfato con la citrulina se da en el interior de las mitocondrias. El paso de Citrulina a Arginosuccinato consume ATP. El paso de Aspartato a Urea y Fumarato gasta un total de 3 ATP, un ion amonio, dos aguas y un CO2. La enzima que transforma el CO2 y el ion amonio en Carbamoil Fosfato, la Carbamoil Fosfato Sintasa 1, es activada por Glutamato, Acetil-CoA y N-Acetilglutamato (Acetil-CoA + Glutamato); y consume un total de 2ATP.

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Relación entre el Ciclo de Krebs y el Ciclo de la Urea El Aspartato es intercambiable mediante transaminación con el Oxalacetato. El Oxalacetato puede convertirse en Fosfoenolpiruvato en el citoplasma y pasar a Glucosa. El Aspartato si sigue el ciclo de la Urea, dará lugar a Fumarato. El Fumarato se transforma en Malato en el citoplasma, dando lugar a Oxalacetato (convertible en Glucosa) o directamente pasando a dentro de la mitocondria. En la Mitocondria, el Malato, se puede integrar en el Ciclo de Krebs, al ser uno de sus intermediarios y así utilizarse como combustible o para convertirse en glucosa a partir de Oxalacetato proveniente del Ciclo de Krebs. Destinación de los esqueletos carbonatados de los aminoácidos Aunque el grupo amino se elimina en el ciclo de la Urea, los esqueletos carbonatados se utilizan para conseguir energía. Existen dos tipos de aminoácidos según el tipo de energía que pueden proporcionar: los cetogénicos y los glucogénicos. Los cetogénicos son aquellos que se convierten en Acetil-CoA y en Acetoacetil-CoA para dar lugar a cuerpos cetónicos y ácidos grasos, mientras que los glucogénicos se convierten en Piruvato o en algún otro intermediario del Ciclo de Krebs para dar lugar a Glucosa.

La fenilcetonuria La fenilcetonuria es una enfermedad causada por una mutación que provoca la degradación prematura de la Fenilalanina-hidroxilasa. Esta enzima es la encargada de transformar la Fenilalanina en Tirosina. La fenilalanina se acumula en los tejidos, y como no puede seguir la vía normal reacciona con cetoácidos convirtiéndose en Fenilpriuvato y en Fenilacetato. Es Fenilacetato es una sustancia altamente neurotóxica, provocando un retraso mental irreversible si no se trata a tiempo disminuyendo los niveles de Fenilalanina en la dieta.

La interconvertibilidad de los aminoácidos Existen ciertas sustancias que pueden dar lugar a aminoácidos, y aminoácidos que se pueden transformar en otros. Las equivalencias entre éstos son las siguientes:

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Otros compuestos nitrogenados y su metabolismo La Glicina y el Succinil-CoA se pueden unir para formar grupos de Protoporfirina y grupos Hemo. Los grupos Hemo, se pueden abrir y dar lugar a Biliverdina y Bilirrubina y excretarse en la bilis. La bilis es la que da la coloración a los excrementos. La acumulación de bilirrubina provoca ictericia, una coloración amarilla en la piel y unas excreciones de color más suave. El glutatión es un antioxidante de las células sanguíneas. Por eso hay una va que se encarga de mantener el glutatión reducido para que pueda seguir actuando como antioxidante. Síntesis y degradación de cretina La creatina es un almacén de fosfato en el músculo. La creatina fosfato se puede degradar en Creatinina (que se elimina en la orina) y en creatina. De esta forma puede ceder energía rápidamente al romper los enlaces de alta energía del fosfato....