METABOLISMO DE COMPUESTOS NITROGENADOS

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24/05/2018
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• Cátedra de Bioquímica. 
• Facultad de Ciencias Médicas.
• Universidad Nacional del Comahue.
METABOLISMO METABOLISMO DE COMPUESTOS 
NITROGENADOS
METABOLISMO DE COMPUESTOS 
NITROGENADOS
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Digestión de Digestión de 
Proteínas de la Proteínas de la 
dietadieta
Adulto normal requiere: 
30 a 60 g de proteína 
al día (0,8 g por Kg de 
Peso corporal).
Absorción de aminoácidos y péptidosAbsorción de aminoácidos y péptidos
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DESTINO DE LOS AMINOÁCIDOS
• Síntesis proteica
• Síntesis de compuestos nitrogenados no 
proteicos: catecolaminas, aminas biógenas, creatina, 
glutatión, bases púricas y pirimídicas, etc.
• Catabolismo: cadena carbonada para obtención 
de energía (o glucosa) y grupo NH2 al ciclo de la 
urea.
� Los aminoácidos en exceso NO se acumulan, se degradan
• Opciones metabólicas de los aminoácidos y de los esqueletos 
carbonados y grupo amino constituyente.
ORIGEN UTILIZACIÓN
Metabolismo de los aminoácidos en el organismoMetabolismo de los aminoácidos en el organismo
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BALANCE NITROGENADO
Es el balance entre el anabolismo y catabolismo 
proteico
• Es neutro en adultos normales
• Es positivo durante el crecimiento, embarazo y 
lactancia
• Es negativo en inanición, enfermedades, dieta 
deficiente en un aminoácido esencial
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CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS
REACCIÓN DE TRANSAMINACIÓNREACCIÓN DE TRANSAMINACIÓN
Aminotransferasa
o transaminasa
Alfacetoácido Aminoácido Aminoácido Alfacetoácido
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Las Las transaminasastransaminasas poseen poseen piridoxal piridoxal 
fosfatofosfato como grupo prostéticocomo grupo prostético
Reacción catalizada por la Alanina amino Reacción catalizada por la Alanina amino 
transferasa (ALT o GPT)transferasa (ALT o GPT)
Alanina αααα-cetoglutarato
Piruvato Glutamato
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Reacción de transaminación acoplada
AspartatoAspartato
aminotransferasaaminotransferasa
(AST o GOT)(AST o GOT)
AlaninaAlanina
aminotransferasaaminotransferasa
(ALT o GPT)(ALT o GPT)
DESAMINACIÓN OXIDATIVA DEL DESAMINACIÓN OXIDATIVA DEL 
GLUTAMATOGLUTAMATO
Glutamato
deshidrogenasa
ATP y
y GDP
Ocurre en la matriz mitocondrial. Reacción reversible
Reacción directa: NAD+
Reacción inversa: NADPH
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GLUTAMATO DESHIDROGENASAGLUTAMATO DESHIDROGENASA
�Cataliza una reacción reversible
�Localizada en la matriz mitocondiral
�Regulada por la carga energética de la célula
�En la reacción directa (desaminación) usa NAD+
�En la inversa usa NADPH
DPG COMPUESTOS NITROGENADOS
• Los pacientes con deficiencia en las enzimas del ciclo de la 
urea pueden entrar en coma cuando la concentración de 
amonio es alta ya que disminuye la concentración de 
intermediarios del ciclo de Krebs. La terapia para estas 
deficiencias se basan en:
a) limitar la ingesta proteica e incluso reemplazarlas por alfa-
cetoácidos equivalentes para que sean transaminados in vivo.
b) eliminar el exceso de amonio.
c) reemplazar los intermediarios faltantes del ciclo de la urea.
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• Ocurre únicamente en el hígado: en 
mitocondria y citosol
• Alimentadores del ciclo: 
– amoníaco, 
– CO2 
– aspartato
• Requiere 4 enlaces fosfato de alta energía 4 enlaces fosfato de alta energía por 
molécula de urea 
CICLO DE LA UREACICLO DE LA UREA
UREA
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Formación de carbamil fosfato
CO2 + NH3 carbamilfosfato
�Se consumen dos ATP. 
�La enzima requiere Mg2+ y N-acetilglutamato como 
activador alostérico
2 ATP 2 ADP + Pi2 ATP 2 ADP + Pi
Mg2+
N-acetilglutamato
Carbamilfosfato
sintetasa
Formación de carbamilfosfato
y ciclo de la urea
Carbamil
fosfato sintetasa
Carbamil 
fosfato sintetasa
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2. Ornitina
transcarbamilasa
3. 
Argininosuccinato
sintetasa
4. Arginino succinasa o 
argininosuccinato liasa
5. Arginasa
1. Ornitina
transcarbamilasa
2. Argininosuccinato
sintetasa
3. Arginino succinasa o 
argininosuccinato liasa
4. Arginasa
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1. Reacción catalizada por 1. Reacción catalizada por 
OrnitinaOrnitina transcarbamilasatranscarbamilasa
2. Reacción catalizada por 2. Reacción catalizada por 
ArgininosuccinatoArgininosuccinato sintetasasintetasa
�En la síntesis del argininosuccinato se consumen dos enlaces fosfatos 
de alta energía (el ATP pasa a AMP y Pirofosfato).
�El aspartato es el segundo compuesto que provee N para la síntesis de 
UREA
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33. Reacción catalizada por . Reacción catalizada por 
ArgininosuccinatoArgininosuccinato liasaliasa
�Esta es la única reacción en el organismo por la cual se sintetiza el 
aminoácido ARGININA
�El esqueleto carbonado del aspartato sale como fumarato.
44. Reacción catalizada por . Reacción catalizada por 
ArginasaArginasa
Se lisa la ARGININA para dar UREA y restituir la ORNITINA 
(que da comienzo al ciclo nuevamente)
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Conexión entre Conexión entre KrebsKrebs y el Ciclo de la Ureay el Ciclo de la Urea
(citosol)
(mitocondria)
Conexión entre Krebs y el Ciclo de la UreaConexión entre Krebs y el Ciclo de la Urea
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GASTO ENERGÉTICO
1) Ciclo Urea aislado: consume 4 
enlaces fosfato de alta energía
2)Ciclo urea en combinación con ciclo 
de Krebs: restar 2,5 o 3 ATP 
(que rinde en la cadena respiratoria el NADH generado 
en la reacción de la malato deshidrogenasa: de malato a 
oxalacetato)
REGULACIÓN DEL 
CICLO DE LA UREA
�La enzima Carbamil fosfato sintetasa I
es activada alostericamente por:
N-acetilglutamato
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Carbamilfosfato 
sintetasa I
N-acetilglutamato 
sintasa
�� La enzimaLa enzima NN--
acetilglutamatoacetilglutamato
sintasasintasa es activada es activada 
porpor argininaarginina
�� La enzimaLa enzima CarbamilCarbamil
fosfato fosfato sintetasasintetasa I I 
es activada pores activada por
NN--acetilglutamatoacetilglutamato
�A largo plazo: aumenta la síntesis de las enzimas del
ciclo de la UREA y de la Carbamil P sintetasa I y de las
transaminasas: en AYUNO o con dietas
HIPERPROTEICAS
�Se regula por Disponibilidad sustratos:
Llegada de aminoácidos
- en periodo postprandial
- y también durante el ayuno por acción del glucagón
(estimula el transporte de aminoácidos)
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Acción hormonal sobre el metabolismo 
nitrogenado
�El GLUCAGÓN:
� Estimula la entrada de aminoácidos provenientes 
del músculo al hígado, 
�Estimula también la transaminacióntransaminación y el uso de 
esqueletos carbonados de los aminoácidos para 
formar glucosa incrementando la producción de NH3
� lo cual estimula al ciclo de la urea
�La INSULINA estimula la captación de aminoácidos 
en los tejidos y la síntesis proteica
Tabla de Excreción de Compuestos Tabla de Excreción de Compuestos 
NitrogenadosNitrogenados
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Glutamina
GlutaminaGlutamina
La La glutaminaglutamina sintetasasintetasa es es 
activa en músculoactiva en músculo, , 
cerebro cerebro e hígado e hígado 
La La glutaminaglutamina transporta transporta 
amoníaco al hígadoamoníaco al hígado
para el ciclo de la para el ciclo de la urea urea 
((GlutaminasaGlutaminasa en hepatocitos en hepatocitos 
periportalesperiportales))
La La glutaminasaglutaminasa en en riñonriñon
genera NHgenera NH44
++ que se excreta que se excreta 
directamente por orinadirectamente por orina
Glutamina
sintetasa
Glutamina
sintetasa
Glutaminasa
(mitocondrias 
hepáticas)
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La síntesis de glutamina
por la 
Glutamina sintetasa
requiere NH4
+ y ATP
�En cerebro
�En músculo
�En Hígado la formación de glutamina
ocurre principalmente en los hepatocitos 
que rodean la vena central de los 
lobulillos-> va a riñón
Mg2+
Rutas de 
transporte de 
Nitrógeno entre 
órganos 
Músculo
Hígado
Riñón
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Ciclo de la Ciclo de la 
glucosa glucosa -- alaninaalanina
La alanina transporta La alanina transporta 
amoníaco desde los amoníaco desde los 
músculos al hígado y músculos al hígado y 
da piruvato para la da piruvato para la 
gluconeogénesisgluconeogénesis
Destinode GDestino de Glutaminalutamina y y AlaninaAlanina en hepatocitos en hepatocitos periportalesperiportales
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Destino de GDestino de Glutaminalutamina en diferentes órganosen diferentes órganos
Deficiencias de enzimas del ciclo de la urea
�La falta total de cualquiera de las enzimas del 
ciclo de la urea es letal
�Deficiencias parciales generan 
hiperamoninemia y retardo mental
�Deficiencias de las enzimas 1 y 2: cuadros más 
severos
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TOXICIDAD DEL AMONÍACO
�Una alta [NH3] drena el α-cetoglutarato de Krebs
para formar glutamato => se deprime Krebs y la 
generación de ATP
�Acumulación de glutamina en cerebro (astrocitos) 
produce aumento de la presión intracraneal e 
hipoxia
� Inhibición de la lanzadera malato-aspartato (por �
de glutamina y � glutamato y alfacetoglutarato ) => 
aumenta la relación NADH/NAD+ citosólica y => el 
lactato.
Reacción catalizada por la Reacción catalizada por la 
GlutamatoGlutamato deshidrogenasadeshidrogenasa
Glutamato 
deshidrogenasa
ATP y
y GDP
Reacción reversible, si aumenta el amonio se desplaza 
hacia la formación de glutamato
Reacción inversa: coenzima NADPH, consume alfa 
cetoglutarato.
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Lanzadera del malato-aspartato
Citosol Matriz
(Aumenta el 
lactato)
TRATAMIENTOS
�Limitar la ingesta proteica
�Suministrar alfacetoácidos de aminoácidos
�Suministrar intermediarios del ciclo de la urea
�Eliminar el exceso de amoníaco 
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REVERSIBILIDAD DE TRANSAMINACIÓN 
• Limitar la ingesta de proteínas y suministrar alfa-
cetoácidos para que sean transaminados in vivo
Eliminación del exceso de amonio
Benzoato de sodio
Fenilacetato de sodio
Se conjuga con glicina
Se conjuga con glutamina
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REEMPLAZAR INTERMEDIARIOS
excretado
Enfermedades Humanas relacionadas con el Enfermedades Humanas relacionadas con el 
catabolismo de aminoácidoscatabolismo de aminoácidos
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DESTINO DE LA CADENA CARBONADA DESTINO DE LA CADENA CARBONADA 
DE AMINOÁCIDOSDE AMINOÁCIDOS
Aminoácidos cetoAminoácidos ceto-- y glucogénicosy glucogénicos
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Lisina
BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS
• Los aminoácidos esenciales se obtienen de la 
dieta 
• Los aminoácidos NO esenciales se sintetizan en 
el organismo (se sintetiza el α-cetoácido
correspondiente y luego se agrega el grupo 
amino por transaminación)
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METABOLISMO DE BASES NITROGENADAS
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Síntesis de Bases Nitrogenadas
• PURINAS:
– Glicina, amina del aspartato, amida de glutamina, 
Formilo y CO2
• PIRIMIDINAS
– Aspartato y carbamil P
Biosíntesis de Novo del anillo purínico
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Anillo de Anillo de PirimidinaPirimidina
Ribosa 5 P 5 fosforribosil 1 pirofosfato
PRPP sintasa
Biosintesis de purinasBiosintesis de purinas
PRPP
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Biosíntesis de purinas
El anillo se arma por reacciones sucesivas a partir de fosforribosil pirofosfato 
formando Inosina mono fosfato (IMP) precursor de AMP y GMP
Fosforribosil
amina
Regulación de la biosíntesis de Purinas
IMP, GMP y AMP 
inhiben por 
retroalimentación 
negativa (reacción 
de aminación de 
PRPP)
ATP estimula 
síntesis de GMP y
GTP estimula 
síntesis de AMP
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Regulación
• Por retroinhibición
Catabolismo de Purinas: 
genera ácido úrico
El alopurinol inhibe la 
enzima xantina oxidasa
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GOTA
• Gota primaria: causada por trastornos metabólicos 
de origen genético, que lleva a la formación excesiva 
de ácido úrico o de sus precursores
• Aumento de actividad de PRPP sintetasa => aumento 
de síntesis de purinas => aumento de ácido úrico
• Hiperuricemia, lleva a la formación y precipitación de 
cristales de urato sódico que se depositan 
principalmente en las articulaciones de las 
extremidades, produciendo artritis
Alopurinol
• Inhibe a la enzima xantina oxidasa impidiendo la 
formación de ácido úrico 
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Regulación de la síntesis de pirimidinas
• CarbamilP sintetasa II (citosolica)
Glutamina + CO2 + 2 ATP carbamil P
Inhibida por UTP
Activada por ATP y PRPP
• Aspartato transcarbamilasa (+ importante)
Carbamil P Carbamil Aspartato
Inhibida por CTP y UTP (productos)
Activada por ATP, aspartato, carbamilP
Biosíntesis y regulación
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Acido folico
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Antibiótico que inhibe la síntesis 
bacteriana de ácido fólico