Metabolismo de compuestos nitrogenados

METABOLISMO DE COMPUESTOS NITROGENADOS

• D1.- INTRODUCCIÓN

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 sí solo el 3% del peso corporal.

En la atmósfera, el N molecular (N2), es muy abundante. Esta molécula es casi no reactiva o inerte debido a su triple enlace que la estabiliza. Antes de poder ser utilizado por los animales, el N atmosférico debe ser "fijado" mediante una cadena de reacciones. En primer lugar el nitrógeno debe ser reducido de N2 a NH3 (amoniaco) en un proceso llamado amonificación, llevado a cabo por microorganismos y descargas eléctricas en la naturaleza. Posteriormente, el NH3 es oxidado a nitritos y nitratos (NO2- y NO4=) por bacterias saprofitas, proceso llamado nitrificación. En el suelo, estas formas oxidadas son "asimiladas" por los vegetales incorporando el N a estructuras biológicas, los aminoácidos, proteínas y demás compuestos; de ésta manera este elemento pasa a formar parte de la cadena alimentaria, en la cual el ser humano es un eslabón más.

El estudio del metabolismo de los compuestos nitrogenados dentro del organismo comprende uno de los grandes temas de la Bioquímica. En esta guía nos ocuparemos en forma práctica, por un lado del metabolismo de las proteínas y los aminoácidos; y por otro del metabolismo de nucleótidos

• POOL DE AMINOÁCIDOS

El pool de aminoácidos. Está constituido por los aminoácidos libres en los diferentes líquidos corporales como el intersticial, el plasma y la linfa, entre otros.

Existe un continuo intercambio entre estos a través de las distintas barreras, membranas celulares, capilares y otras.

La cantidad y concentración de cada uno de los aminoácidos del pool es biológicamente constante, ya que sus variaciones se producen dentro de límites más o menos estrechos.

La constancia del pool refleja un equilibrio dinámico entre los procesos que le aportan y le sustraen aminoácidos.

Otro proceso que aporta aminoácidos al pool es el catabolismo de proteínas hísticas, que consiste en la degradación de las proteínas de nuestro propio organismo, catalizado por enzimas proteolíticas, muchas se localizan en los lisosomas y se han denominado genéricamente catepsinas. El catabolismo de proteínas hísticas está sometido a regulación, resulta inhibido por diferentes aminoácidos y por la insulina, el glucagón y los glucocorticoides aceleran este proceso. Esta posibilidad de regulación tiene poder adaptativo en situaciones tales como el ayuno, la fiebre y otros.

• EQUILIBRIO DE NITRÓGENO

El balance de nitrógeno se afecta por factores como: la edad, las alteraciones fisiológicas, determinadas hormonas, procesos traumáticos, por la energía de la dieta y por la calidad de las proteínas dietéticas. Los estudios de balance de nitrógeno han servido para establecer los requerimientos promedios de proteínas, porque en realidad cada persona, igual que para la energía, tiene sus propios requerimientos pues está afectado por diferentes factores.

La ingesta desproporcionada de aminoácidos individuales es exceso o defecto puede producir diferentes alteraciones. Dentro de las desproporciones de aminoácidos individuales en la dieta las más comunes son la eficiencia, el antagonismo y la toxicidad.

Hay deficiencia cuando existe algún aminoácido que no se ingiere en las cantidades requeridas para la síntesis. De la proteína ingerida se agota el aminoácido deficitario y el resto de los aminoácidos se excretan (su grupo amino se excreta en forma de urea en la orina).

• TOXICIDAD DEL AMONIACO

El amoníaco es un compuesto nitrogenado, gaseoso, de olor muy penetrante, incoloro y alcalino, cuya molécula consiste en un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H). Es más liviano que el aire y se evapora con mucha rapidez.

Su presencia en la naturaleza se origina en la fase de amonificacion del ciclo del nitrogeno, y es el resultado de la descomposición de la materia organica que contiene el nitrógeno en moléculas mas complejas, por lo general, de origen proteico.

Tambien es sintetizado artificialmente (proceso Haber-Bosch). Lo encontramos con facilidad en multitud de productos de limpieza, utilizado como abrasivo y en la mayor parte de los fertilizantes, como nutriente.

Aun siendo un compuesto imprescindible para el desarrollo de la vida en nuestro planeta, puesto que es uno de los principales nutrientes de plantas y algas, resulta toxico, dependiendo de la dosis, para casi todo el reino animal, y, sobre todo, para peces e invertebrados

A altas concentraciones tiene un efecto caustico muy importante, ya sea por contacto o por inhalación, generando, en muchas ocasiones, una emergencia medica, por lo que es un producto que hay que usar con mucha atencion y cuidado.

• D2.- REACCIONES FUNDAMENTALES DEL METABOLISMO AMINOÁCIDOS (TRANSAMINACIÓN, DESAMINACIÓN OXIDATIVA)

Aspectos generales de la degradación de aminoácidos: Reacciones de desaminación, transaminación y descarboxilación

La digestión de proteínas de la dieta comienza en el estómago.

La ingesta de proteínas estimula la síntesis de la hormona gastrina que estimula la liberación de pepsinógeno, forma inactiva de la pépsina, una endopeptida gástrica que produce fragmentos peptídicos.

El proceso continua en el intestino delgado por acción de las peptidasas pancreáticas: quimotripsina y tripsina y otras enteropeptidasas.

Los AA se absorben en los enterocitos del intestino y se distribuyen por la sangre hasta los órganos y tejidos.

La degradación de AA excedentes supone que el grupo α-amino se convierta en urea para su excreción, mientras que los esqueletos carbonados se transformen a Acetil-CoA, piruvato o intermediarios del ciclo del Ac. Cítrico y la energía consiguiente de su oxidación.

La cadena carbonada de los AA podrá transformarse finalmente en cuerpos cetónicos (AA cetogénicos) o glucosa (AA glucogénicos).

• REACCIONES

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