Metabolismo de Compuestos Nitrogenados PDF

Compuestos nitrogenados y grupo Hemo MSc. Pamela Huanambal Esquén Resultado de aprendizaje  Comprende el metabolismo de los carbohidratos, lípidos, proteínas, compuestos nitrogenados y ácidos nucleicos, valorando su importancia en la actividad celular. INDICADORES:  Define el metabo...

Compuestos nitrogenados y grupo Hemo MSc. Pamela Huanambal Esquén Resultado de aprendizaje  Comprende el metabolismo de los carbohidratos, lípidos, proteínas, compuestos nitrogenados y ácidos nucleicos, valorando su importancia en la actividad celular. INDICADORES:  Define el metabolismo y función de los carbohidratos, lípidos, proteínas, compuestos nitrogenados y ácidos nucleicos a través de organizadores visuales. Contenidos Metabolismo de urea Metabolismo de creatina Metabolismo de grupo hemo METABOLISMO DE LA UREA M. Tesen Alternativas metabólicas de los aminoácidos Transformación en Utilización sin Degradación para su compuestos no modificación alguna en aprovechamiento con proteicos de síntesis de proteínas fines energéticos importancia fisiológica específicas M. Tesen Visión general del catabolismo de aminoácidos en mamíferos Los grupos amino y los esqueletos de carbono toman vías separadas, pero interconectadas. M. Tesen  Excreción urinaria de nitrógeno 7 M. Tesen  Urea La diamida del ácido carbónico es generada por las enzimas del “Ciclo de Krebs-Henseleit” Es el producto de degradación más importante del metabolismo proteico en el hombre, se forma en el hígado y constituye la mayor parte de las sustancias orgánicas presentes en la orina. Su proceso metabólico se altera en varias condiciones, como por dietas, hormonas y enfermedades. El nitrógeno ureico en sangre (BUN) se ha utilizado para evaluar la función renal durante décadas. 8 M. Tesen  Formación de urea 1. Síntesis de cabamilfosfato 2. Síntesis de citrulina 3. Síntesis de argininosuccinato 4. Ruptura de argininosuccinato 5. Hidrólisis de arginina 9 M. Tesen  1. Síntesis de carbamilfosfato 10 M. Tesen  2. Síntesis de citrulina 11 M. Tesen  3. Síntesis de arginosuccinato El segundo grupo amino procedente del aspartato se condensa con la citrulina para formar argininosuccinato. El proceso es irreversible. 12 M. Tesen  4. Ruptura del arginosuccinato El esqueleto carbonado del aspartato ingresado en la reacción anterior es liberado como fumarato y el grupo amina pasa a formar parte de la cadena lateral de arginina. 13 M. Tesen  5. Hidrólisis de la arginina Se hidroliza el grupo guanidina de arginina y se forma urea y ornitina. Se regenera ornitina, primer intermediario del ciclo. 14 M. Tesen  Ciclo de la urea CITOPLASMA MITOCONDRIA CO2 + NH3 + 3 ATP + Aspartato + H2O → Urea + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi + Fumarato 15 M. Tesen  Compartimentalización celular del ciclo de la urea La ornitina inicia otra serie de reacciones uniéndosela a un resto carbamilo. Para ello debe penetrar en las mitocondrias utilizando un sistema de contratransporte (antiporta) citrulina/ ornitina de membrana interna. 16 M. Tesen  Excreción de la urea El 25% de urea pasa al colon, donde es hidrolizado por ureasa de bacterias de la flora normal y se produce amoníaco, que vuelve al hígado por la vena porta. Transportadores de urea en enterocitos E. Coli Clostridium Klebsiella Proteus Providencia Morganella https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/ajpcell.00363.2003 17 M. Tesen  Excreción de la urea La urea liberada en el ciclo, se difunde desde el hígado a la circulación general. Siendo el riñón, el principal órgano de excreción; por orina se elimina alrededor del 75% de la urea formada. 18 M. Tesen  Reabsorción de urea Aproximadamente el 50% de la urea filtrada en el glomérulo se reabsorbe como resultado de un gradiente de concentración creado por la reabsorción de agua. 19 M. Tesen  Reabsorción de urea Se reabsorbe en el túbulo proximal a través de una vía transcelular por un mecanismo pasivo de arrastre de solventes. El resto, continua sin ser absorbida por la estructura tubular que es impermeable a la urea, hasta llegar a la parte distal del tubo colector, donde se expresan transportadores de urea que hacen a esta región de nuevo permeable a la urea. 20 M. Tesen  La vasopresina regula la reabsorción de urea en las células del conducto colector medular La vasopresina se une al receptor V2R, ubicado en la membrana plasmática basolateral, y activa la subunidad α de la proteína C heterotrimérica Gsa. La activación de la proteína G estimula a AC para sintetizar AMPc. El aumento del AMPc intracelular estimula varias proteínas posteriores, incluidas PKA y Epac, que fosforilan UT-A1 y aumentan su acumulación en la membrana plasmática apical. La urea ingresa a la célula IMCD a través de UT-A1 y sale por la membrana plasmática basolateral a través de UT- AC: adenilil ciclasa A3. Epac: proteína de intercambio activada directamente por AMPc Gs: subunidad estimuladora de la proteína G PKA: proteína quinasa A V2R: receptor de vasopresina V2 21 M. Tesen  Regulación del ciclo de la urea El ciclo de la urea está regulado en parte por el control de la concentración de N- acetilglutamato, un activador alostérico esencial de la CPS I. La arginina es un activador alostérico de la N -acetilglutamato sintasa y también es una fuente de ornitina (a través de la arginasa) para el ciclo de la urea. Las concentraciones de las enzimas del ciclo de la urea también aumentan o disminuyen en respuesta a una dieta con mucha o poca proteína. 22 M. Tesen  Enfermedades relacionadas al ciclo de la urea 23 M. Tesen  Enfermedades relacionadas al ciclo de la urea La hiperamoniemia grave suele asociarse a daño neurológico irreversible, sobre todo si los niveles han estado por encima de 800 μmol/l durante > 24 horas. En individuos con concentraciones elevadas de amoníaco en sangre debe practicarse hemodiálisis. 24 M. Tesen METABOLISMO DE LA CREATINA M. Tesen  Creatina La creatina es un compuesto nitrogenado presente en músculo esquelético, miocardio y cerebro, tanto libre como unida a fosfato (fosfocreatina). La determinación de actividad creatinafosfato quinasa en suero o plasma sanguíneo es útil en el diagnóstico de infarto de miocardio. El nivel de enzima en plasma aumenta 6 a 8 horas después de producido el infarto y llega a un máximo a las 24-48 horas. 26 M. Tesen  Síntesis de creatina AGAT GAMT AGAT → Glicina amidinotransferasa GAMT→Guanidinoacetato N-metiltransferasa 27 M. Tesen  Formación de fosfocreatina y creatinina (4) La captación celular de Cr está mediada por un transportador de creatina (CRT). (5) La CR celular puede transformarse en fosfocreatina (PCr) por la creatina quinasa mitocondrial (mtCK) que se acopla a la fosforilación oxidativa (OP) a través de la cadena de transporte de electrones (ETC). (6) La CR se puede convertir en PCr mediante la creatina quinasa citosólica (Cyt. CK) acoplada a la glucólisis. (9) Tanto la CR como la PCr se metabolizan naturalmente en creatinina a través de una reacción espontánea no enzimática. 28 M. Tesen Formación de fosfocreatina y creatinina La creatinafosfato es un compuesto inestable, se cicliza espontánea e irreversiblemente para formar creatinina y fosfato libre. La creatinina se produce espontáneamente de forma endógena a partir de la creatina y el fosfocretina en una reacción no catalizada. 29 M. Tesen  Fosfocreatina y su enlace de alta energía La creatinafosfato tiene un enlace FOSFATO de alta energía. Constituye una reserva energética utilizada para mantener el nivel intracelular de ATP en músculo durante períodos Breves de actividad contráctil intensa. La reacción es reversible, cuando se requiere ATP, éste puede generarse a partir de creatinafosfato y ADP. 30 M. Tesen METABOLISMO DEL GRUPO HEMO M. Tesen M. Tesen Grupo Hemo M. Tesen PROTOPORFIRINA IX El hemo es una ferroprotoporfirina. Las porfirinas son compuestos ciclicos formados por cuatro anillos de pirrol unidos por puentes de metino (═HC—). Las porfirinas pueden formar complejos con iones metálicos que establecen enlaces coordinados con el atomo de nitrogeno de cada uno de los cuatro anillos de pirrol. M. Tesen PROTEÍNAS HEMO Las hemoproteínas son omnipresentes en la biología y cumplen diversas funciones por ejemplo: Hemoglobina Mioglobina Citocromo C Citocromo P450 Catalasa Triptófano pirrolasa Los hemo son tetrapirroles, y los predominantes son hemo b y hemo c. M. Tesen  Síntesis de Hemo El adulto normal produce alrededor de 300 mg de hemo por día para atender las necesidades de renovación de hemoproteínas 1. Síntesis de ácido en el organismo. aminolevulinico 85% de la síntesis → células precursoras de eritrocitos de la médula ósea y el resto en otros tejidos (hígado principalmente) 2. Síntesis de porfobilinogeno 3. Formación de porfirina 4. Adición de hierro 36 M. Tesen 1. Síntesis de δ-aminolevulinato (ALA) La delta-aminolevulinato sintasa es el principal sitio de control de la síntesis de porfirina. INHIBE la enzima ALAsintasa→ El producto final (acción alostérica inhibitoria) INDUCEN síntesis de ALAsintasa→ La hipoxia, la eritropoyetina, algunas hormonas esferoides, fármacos (barbitúricos) y alcohol. M. Tesen 2. Formación de porfobilinógeno. La porfobilinógeno sintasa citosólica (= ALA deshidratasa) convierte dos moléculas de δ-aminolevulinato en porfirinógeno. El hemo actúa como inhibidor de la porfobilinógeno sintasa (ALA deshidratasa) y también reprime la síntesis de la enzima. M. Tesen 3. Formación de porfirina M. Tesen 3. Formación de porfirina M. Tesen  4. Adición de hierro 42 M. Tesen  Porfiria eritropoyética: Deficiencia de uroporfirinógeno III cosintasa, consecuencia existe un desequilibrio en la producción de Uroporfirinógeno Enfermedad autosómica recesiva Síntomas: Orina de color rojo, fotosensibilidad cutánea, eritema, edema, vesículas, ampollas y ulceraciones en piel Porfiria aguda intermitente Por defectos en la síntesis de uroporfirinogeno I sintasa Es un carácter codominante Los pacientes excretan gran cantidad de porfobilinógeno y Aminolevulinato por orina Síntomas: Cólicos abdominales, vómitos y síntomas psiquiátricos 43 M. Tesen Porfiria cutánea tardía Enfermedad autosómica recesiva. Se debe por deficiencia parcial de uroporfirinógeno descarboxilasa. Síntomas: Principal síntoma fotosensibilidad cutánea. Basta una leve exposición a la luz para producir ampollas y lesiones en la piel La orina tiene color que puede ir de rojo a café cuando se la observa con la luz natural. Porfirias adquiridas Resultan de la acción de agentes tóxicos como plomo y otros metales pesados, que inhiben enzimas de la vía síntesis de hemo, especialmente aminolevulinato deshidratasa, uroporfirinógeno sintasa y ferroquelatasa. Se produce aumento de excreción de Aminolevulinato Se determina el Aminolevulinato y la Aminolevulinato deshidrasa para saber magnitud de la intoxicación. 44 M. Tesen  Catabolismo de Hemo Bilirrubina indirecta o no conjugada (INSOLUBLE) Bilirrubina directa o conjugada (SOLUBLE) 45 M. Tesen Catabolismo de Hemo Etapa intestinal M. Tesen  Ictericias 47 M. Tesen Referencias Blanco A. y Blanco G. Química Biológica. 9ª ed. Argentina: El Ateneo; 2011 Baynes , J. W., & Dominiczak , M. H. ( Bioquímica médica (4a ed.). M. Tesen