Este documento describe los procesos de eliminación de nitrógeno proteico en el hígado, incluyendo la transaminación, desaminación oxidativa y el ciclo de la urea. Estos procesos convierten el nitrógeno de las proteínas ingeridas en urea, un compuesto no tóxico que puede ser excretado por el riñón. La regulación de estos procesos asegura que el nitrógeno sea eliminado de manera segura del cuerpo.
1. R.Silva
ELIMINACIÓN DE NITRÓGENO
PROTEÍCO
DEFINICIÓN
LOCALIZACIÓN CELULAR Y TISULAR
FUNCIÓN BIOLÓGICA
ESQUEMA
INTEGRACIÓN
REGULACIÓN
RELACIONES CLÍNICAS
DEFINICIÓN:
Es un mecanismo consistente en la pérdida del nitrógeno proteico
en forma de amonio por medio de la urea, que consta de tres etapas:
transaminación, desaminación oxidativa y ciclo de la urea.
LOCALIZACIÓN CELULAR Y TISULAR:
Transaminación: Citosol y mitocondrias de las celulas hepáticas.
Desaminación oxidativa: Citosol de las celulas hepáticas.
Ciclo de la urea: Parte de las reacciones son mitrocondriales y las
restantes son citosolicas.
FUNCIÓN BIOLÓGICA
Transaminación: Recoger los grupos amino de los diversos
aminoácidos en forma de un solo alfa aminoácido, particularmente el
acido glutámico.
Desaminación oxidativa: Liberar el grupo amino captado por rl
glutamato para que sea incorporado al ciclo de la urea.
Ciclo de la urea: Eliminación del amonio toxico, en forma de urea,
compuesto hidrosoluble no toxico.
21. 1
3. R.Silva
DIGESTIÓN DE LAS PROTEINAS:
Las proteinas de la dieta, antes de incorporarse a las rutas
catabólicas, experimentan hidrólisis hasta transformarse en
aminoácidos, ya que estos son absorbidos fácilmente por la membrana
celular. Las proteinas son hidrolizadas por acción de las enzimas
proteoliticas y peptidasas en el tracto intestinal. A excepcion de las
peptidasas intestinales, todas las enzimas proteoliticas son activadas
por conversión de cimógenos, precursores proteicos grandes e inactivos.
El primer cimógeno que entra en accion es el pepsinógeno que se
produce en las células de la pared del estómago. Este cimógeno
secretado, es activado de forma autocatalítica por el bajo pH del
contenido del estomágo. en condiciones acidas del estomago, el
pepsinógeno se convierte en pepsina y en péptidos inertes. Las
pepsinas producidas activan la conversión del resto de las moléculas de
pepsinógeno en pepsina. La hormona gástrica, secretada por el
estómago desempeña un papel importante en el proceso anterior, pues
actua como un disparador de la secreción de pepsina.
El jugo pancreático tambien contiene cimógenos
como:quimiotripsina, tripsinógeno, proelastasa y procarboxipeptidasa.
Estas enzimas proteolíticas tienen una notable especificidad para romper
las cadenas protéicas en determinadas localizaciones de aminoácidos.
Por ejemplo:
LOCALIZACION
TRIPSINA INTESTINO
QUIMIOTRIPSINA INTESTINO
PEPSINA ESTÓMAGO
Por acción combinada de todas estas enzimas, segregadas por el
páncreas, estomago e intestino delgado, las proteínas ingeridas se
hidrolizan por completo a aminoácidos, luego son estos son enviados a
todos los tejidos por medio de la sangre. Al entrar nuevamente en
células individuales se incorporan a los canales metabólicos por un
proceso de transporte que requiere energía.
1) Transaminación oxidativa:
Consiste en la separacion enzimatica del grupo alfaamino de un alfa-
oxocacido (piruvato, alfa-cetoglutamato o el oxalcetato) siendo este
transferido al atomo de carbono alfa de otro alfa-oxocacido diferente,
dando lugar a la aminacion del alfa-oxoacido aceptor para formar el
alfa-aminoacido. Esta reaccion es catabolozada por las transaminasas
(glutamato transaminasa o alanin-transaminasa.
21. 3
4. R.Silva
2) Desaminación oxidativa:
El l-glutamato (alfa-oxoacido) experimenta una desaminacion oxidativa
rapida, catabolizada por la glutamato-deshidrogenasa ligada a la
piridina, descargando en forma de iones de amonio los grupos aminos,
recogidos de las demas aminoacidos.
Con este proceso de desaminacion podemos concluir la degradacion de
los diferentes aminoacidos para transformarse en los productos
desaminados, que puedan ser incorporados al ciclo del acido
tricarboxilico.
NH2
C
O
O P
O
O
O
CO2 + NH3 + 2ATP + H2O
+ 2ADP + Pi
Fosfato de carbamilo
3) Ciclo de la urea:
1.Síntesis de carbamil fosfato. El amoniaco
libre es utilizado junto con el dióxido de
carbono para formar fosfato de carbamilo.
NH2
NH2CH2CH2CH2CHCOOH
C NHCH2
O
NH2
C
O NH2
NH2 NH2CH2CH2CH2COOH + H3PO4
Fosfato de
carbamilo
Ornitina
Citrulina
+
2. Síntesis de la citrulina.
El fosfato del carbamilo sede su grupo
carbomilo a la ornitina, formando citrulina.
C
O NH2
NH2 NHCH2CH2CH2CHCOH
NH2
HCOCH2CHCOOH
C
NH
C COOH
CH2
COOH
NH2
H
HN NHCH2CH2CH2CHCOOH +AMP +PPi
Citrulina
Acido aspartico
Acido argeninosuccinico
+
+
ATP
3. Síntesis de argininosuccinato.
El grupo amino del aspartato se condesa
con el atomo de carbono carbolinico. Esta
reacción requiere de ATP.
C
NH
C COOHH
CH2
COOH
NH2
HN NHCH2CH2CH2CHCOOH
C
NH NH2
NH2 NHCH2CH2CH2CHCOOH
CCOOH
H
H
HOOCC
Acido argeninosuccinico
Arginina
Acido fumarico
+
4.Desdoblamiento del argininosuccinato en
arginina y fumarato.
El argininosuccinato forma arginina y
fumarato por transeliminación.
21. 4
5. R.Silva
C
NH NH2
NH2 NHCH2CH2CH2CHCOOH
NH2
NH2CH2CH2CH2CHCOOH
C NH2
O
NH2
Arginina
Urea+
5. Desdoblamiento de arginina en ornitina y
urea.
Esta reacción completa el ciclo de la urea y
regenera ornitina. Este desdoblamiento es
catalizado por la arginasa.
El mecanismo mas importante para la destoxificacion de
amoniaco en el tejido cerebral, es la formacion de glutamina.
La fijacion de CO2 a los aminoacidos se lleva a cabo en el tejido
cerebral. despues de la infusion de amoniaco, los intermediarios del
ciclo de Krebs se desvian hacia la sintesis de alfa-cetoglutarato y
subsecuentemente de glutamina.
21. 5
6. R.Silva
INTEGRACION:
21.6
Proteinas
Hidroxiprolina
Serina, Cisteina,
Treonina, Glicina
Acetil Co A
Aspartato
Arginasa
Arginosuccinasa
Arginosucc.sintasa
Carbamoilfosfatosintasa I
Carbamil-P
sintetasa
Transaminasas
Exopeptidasa
Aminoacidos
(Hígado)
Alanina
Alfa-kg
Piruvato
Glutamato
OA
Lactato
Endopeptidasa
UREA
NH3
Arginina
Ornitina
H+
NH4
CO2
FumaratoC. Krebs
Arginosucci.
NH4
+ CO2
Citrulina Carbamil P
ATP
ATPATP + P
C.Krebs
Transaminasas
7. R.Silva
REGULACIÓN DE LA SÍNTESIS DE UREA:
Los tejidos humanos contienen dos formas de carbamoil fosfato
sintasa: carbamoil fostato sintasa tipo I y tipo II.
La carbamoil fosfato sintasa I es la enzima mitocondrial hepática,
limitante de la velocidad del ciclo de la urea. Esta enzima reguladora se
activa solo en presencia del modulador alostérico n-acetilglutamato,
cuya unión induce un cambio conformacional que aumenta la afinidad de
la sintasa por el ATP.
La glutamato deshidrogenasa es una enzima omnipresente de los
tejidos, que emplea NAD+ o NADP+ como oxidante. La conversión total
de los grupos alfa amino a amoniaco requiere de su acción. Su
actividad se regula por los inhibidores alostéricos ATP, GTP , NADH y por
el activador ADP.
La accion conjunta de la glutamato deshidrogenasa y de la
carbamoil fosfato sintasa I, incorpora el nitrógeno al carbamoil fosfato,
un alto potencial para transferencia de grupos.
RELACIONES CLÍNICAS:
Hiperamonemia: Esta asociada con anormalidades hereditarias de
las enzimas del ciclo de la urea.
Existen dos tipos de hiperamonemia:
Hiperamonemia congénita tipo I: El defecto enzimático reside en
la carbamoil fosfato sintasa.
Hiperamonemia congénita tipo II: Consiste en una deficiencia de
la ornitin transcarbamilasa. los metabolitos de la pirimidina aparecen en
la orina.
Los síntomas clínicos de esta patología incluyen:
- Vómito
- Rechazo hacia los alimentos con alto contenido protéico
- Ataxia intermitente
- Irritabilidad
- Letargia
- Retraso mental.
21.7
