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Mecanismo de eliminación del nitrógeno proteico
- 1. EJÉRCITO DE NICARAGUA UNIDAD I: MECANISMO DE ELIMINACIÓN TEMA: MECANISMO DE ELIMINACIÓN DEL NITRÓGENO PROTEICO Julio,2022 MSC.Marilú Cerda Lira
- 2. MECANISMO DE ELIMINACIÓN DEL NITRÓGENO PROTEICO
- 3. ▪Introducción ▪Digestión y absorción de las proteínas ▪Destino de los aminoácidos ▪Catabolismo de los aminoácidos ▪Vías de eliminación del NH3 ▪Ciclo de la Urea (ubicación, reacciones, regulación, ecuación global) ▪Relación del Ciclo de la Urea y el Ciclo de Krebs ▪Regulación del Ciclo de la Urea ▪Reacción de la Glutamina Sintetasa ▪Reacción de la Glutaminasa ▪Aspecto Clínico: Hiperamonemia MECANISMO DE ELIMINACIÓN DEL NITRÓGENO PROTEICO
- 4. Objetivos: Tomar en cuenta los aspectos generales de la digestión de las proteínas. Indicar el destino metabólico de los aminoácidos de acuerdo a su origen. Tomar en cuenta las reacciones que se incluyen en el catabolismo de los aminoácidos. Apropiarse de los aspectos generales del Ciclo de la Urea; reacciones, ecuación global, regulación y relación con el Ciclo de Krebs. Apropiarse de la importancia de las reacciones de la glutamina sintetasa y glutaminasa. Relacionar los aspectos teóricos con la hiperamonemia.
- 5. Introducción •Las proteínas suministran los bloques estructurales (a.a.) necesarios para la síntesis de nuevas proteínas constituyentes del organismo, y por ello, se dice que tienen una función plástica o estructural •La calidad o valor biológico de las proteínas de la dieta, depende de su contenido en aminoácidos esenciales.
- 6. ELIMINACION DEL AMONIACO AMONIOTELICOS: Especies acuáticas (NH3) URICOTELICOS: Aves y reptiles (Ácido urico) UREOTELICOS: Animales terrestres (Urea) En el hombre: Urea→ compuesto no tóxico y muy soluble. A nivel renal parte del amoníaco se excreta como ión amonio siendo muy importante este mecanismo para el mantenimiento del equilibrio ácido-base.
- 7. Digestión y absorción La hidrólisis de proteínas se inicia en el estómago, con la presencia de los zimógenos (enzimas digestivas de las proteínas en forma inactiva). El primer zimógeno liberado por el estomago es el pepsinógeno, luego este es activado por el HCl estomacal pasando a pepsina. Se continua a nivel del intestino delgado por acción de la enterocinasa se activa al tripsinógeno a tripsina. La tripsina es el activador común de los demás zimógenos.
- 8. -NH2 NH2 NH2 Pepsinógeno H Cl Pepsina + restos de aas Proenzima Enzima activa pH 1,5-2,5 ACETIL COLINA GASTRINA HISTAMINA Células Parietales Células Principales HCl Pepsinógeno
- 9. HCl FORMACIÓN DEL HCl PARA LA ACTIVACIÓN DEL PEPSINOGENO Acetilcolina Gastrina Histamina
- 10. Tripsinógeno Tripsina Quimotripsinógeno Procarboxipeptidasas A y B Enteroquinasa Proelastasa Quimotripsina Carboxipeptidasas A y B Elastasa T R I P S I N A INACTIVOS ACTIVOS
- 11. Hígado y tejídos periféricos AMINOÁCIDOS Intestino delgado ESTOMÁGO Pancreas PROTEÍNAS DIETARIAS Acetilcolina, Gastrina, histamina Producción de HCl y activación del pepsinogeno a pepsina Liberación de la gastrína, HCO3 para que se activen los zimógenos CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS Tripsinógeno Quimotripsinógeno Proelastasa Procarboxipeptidasa Proaminoapeptidasa Síntesis de biomoléculas y proteínas RESUMEN DE LA DIGESTIÓN Y ABSORCION DE LAS PROTEÍNAS Torrente sanguíneo Polipéptidos
- 12. TRANSPORTE DE AMINOACIDOS Los a.a. atraviesan las membranas a través de mecanismos de transportadores específicos. Pueden hacerlo por: a) Transporte activo secundario b) Difusión facilitada
- 13. FONDO COMÚN DE AMINOÁCIDOS Exógena Absorción Síntesis de proteínas, bioaminas y aminoácidos no proteicos Endógena Degradación de proteínas tisulares Gluconeogénesis y cetogénesis Ciclo de la Urea
- 14. Destino del esqueleto carbonado de los aminoácidos Excepto:Leucina y lisina
- 15. AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Histamina Acido γ- aminobutirico (GABA) Catecolaminas (Dopamina, Noradrenalina y Adrenalina) Hormonas Tiroideas Melanina Serotonina Fosfocreatina
- 16. CATABOLISMO DE AMINOACIDOS La degradación se inicia por procesos que separan el grupo a- amino. Estos procesos pueden ser reacciones de: 1. Transaminación 2. Desaminación. 3. Ciclo de la Urea
- 17. TRANSAMINACIÓN Es la transferencia reversible de un grupo amino a un a- cetoácido, catalizada por una aminotransferasa, utilizando piridoxal fosfato como coenzima. En las reacciones de transaminación ocurre la transferencia de un grupo amino desde un a- aminoácido dador a un a- cetoácido aceptor. Estas enzimas son de naturaleza ubicua, están presentes tanto en el citosol como en las mitocondrias de las células de todos los seres vivos, animales y vegetales. Todos los a.a. excepto lisina y treonina, participan en reacciones de “transaminacion” con piruvato, oxalacetato o alfa- cetoglutarato.
- 18. GPT (Glutámico Pirúvico Transaminasa)= ALT GOT (Glutámico Oxalacetico Transaminasa) = AST
- 19. DESAMINACIÓN •El grupo amino del glutamato, puede ser separado por desaminacion oxidativa catalizada por la glutamato deshidrogenasa, utilizando NAD y NADP como coenzimas. •Se forma a-cetoglutarato y NH3 •La mayoría del NH3 producido en el organismo se genera por esta reacción.
- 21. REGULACION DE LA GLUTAMATO DESHIDROGENASA Regulación alostérica ( + ) ADP Y GDP ( - ) ATP Y GTP Cuando se acumula ATP y GTP en la mitocondria, como consecuencia de una actividad elevada del ciclo de Krebs, se disminuye la desaminación del glutamato para no incorporar más a-cetoglutarato al ciclo. Por el contrario, cuando aumentan los niveles de ADP y GDP se activa la enzima y de esa forma se produce NADH que es utilizado para la síntesis de ATP e ingresa el α-cetoglutarato al Ciclo de Krebs. Es una enzima mitocondrial (hígado y riñón)
- 22. Fuentes de NH3 en el organismo
- 23. Todo el NH3 originado por desaminación, es convertido a UREA en el hígado. Se lleva a cabo en los hepatocitos, en un mecanismo llamado “ ciclo de la urea”, en el cual intervienen cinco enzimas y como alimentadores ingresan NH3, CO2 y aspartato, el cual cede su grupo amino. Se da en dos compartimentos en la mitocondria y el citosol. El proceso consume 4 enlaces fosfato (ATP) por cada molécula de UREA. CICLO DE LA UREA
- 24. COMPRENDE LAS SIGUIENTES REACCIONES: 1. Síntesis de Carbamoil fosfato (carbamoil fosfato sintetasa I) 2. Síntesis de Citrulina (Ornitina transcarbamilasa) 3. Síntesis de Argininsuccinato (Arginino succinato sintetasa) 4. Ruptura de argininsuccinato (Argininasuccinasa) 5. Hidrólisis de Arginina (Arginasa)
- 26. Ecuación Global del Ciclo de la Urea NH3 + CO2 + 3ATP +Aspartato Urea + 2 ADP + 2 Pi + AMP +PPi + fumarato Recordar: ATP → AMP + Ppi equivale a 14 Kcal lo que equivale a 2 ATP
- 27. REGULACION DEL CICLO DE LA UREA Regulación a corto plazo Regulación a largo plazo Carbamil fosfato sintetasa I (+) N-Acetil glutamato Biosíntesis de las enzimas del ciclo (+) Aumento proteínas de la dieta Aumento degradación proteínas endógenas (Inanición )
- 28. La regulación del ciclo ocurre principalmente en la CPS-I, que esta relativamente inactiva en ausencia de su activador alostérico N-acetilglutamato. La concentración del N- acetilglutamato esta determinado por la concentración de sus componentes acetil-CoA y glutamato y por la arginina, la cual es un efector alostérico positivo de N-acetilglutamato sintetasa.
- 30. REACCIONES DE ELIMINACIÓN DEL AMONIACO
- 31. REACCION DE LA GLUTAMINA SINTETASA Glutamato Glutamina NH4 + + ATP ADP + Pi Glutamina sintetasa
- 32. REACCION DE LA GLUTAMINASA Glutamina Glutamato Glutaminasa NH4 + + + H2O Enzima Mitocondrial Muy activa a nivel intestinal, riñón, cerebro (Isoforma K) y en el hígado (isoforma L)
- 33. Aspecto Clínico: Hiperamonemia El amoniaco (NH3) en su forma gaseosa, puede presentarse como base como un ion amonio (NH4+), cuando se junta a un ion H+, siendo que un 98 % se encuentra ionizado. El amoníaco es neurotóxico. Se observa un marcado daño cerebral en casos de falla a nivel intestinal, hepática y renal. El resultado de cualquiera de estos acontecimientos es una acumulación de niveles circulantes del ion de amoniaco.
- 35. Aparte de su efecto sobre el pH sanguíneo, el amoníaco atraviesa fácilmente la barrera hematoencefálica y en el cerebro es convertido a glutamato por vía de la glutamato deshidrogenasa, agotando al cerebro de α-KG. Mientras que la α-KG se agota, el oxaloacetato cae correspondientemente, y la actividad del ciclo de Krebs se disminuye. En ausencia de fosforilación oxidativa aeróbica y de actividad del ciclo de Krebs, los irreparables daños a nivel del cerebro dependiendo de la etiología puede ser reversible e irreversible.
- 36. Conclusiones ▪La transaminación y desaminación son procesos que acontecen tanto en el catabolismo como en el anabolismo de los aminoácidos. ▪Si la ingesta de nitrógeno es igual al que se elimina hay un balance nitrogenado en equilibrio. ▪El nitrógeno proteico se eliminan principalmente en forma de urea un compuesto altamente soluble. ▪La enzima reguladora es la Carbamoil Fosfato Sintetasa I. ▪El ciclo de la urea funciona en cualquier condición metabólica del individuo, la deficiencia de cualquier enzima del ciclo conlleva a hiperamonemia que es nocivo para el organismo.
- 37. Bibliografía Robert K. Murray et al. (2018). Bioquímica Ilustrada de Harper. 31ª Edición. México. Editorial Manual Moderno. Champe, P.; Harvey, R. y Ferrier, D. (2006). Bioquímica (3° ed.).México: McGraw-Hill. Interamericana Editores. Trudy M., James R., M. (2009). Bioquímica “Las Base Moleculares de la Vida” (4ª ed.). México: McGraw-Hill. Interamericana Editores. Bioquímica Médica de John W. Baynes (2011). Elsevier Mosby. 3ª Edición
- 38. Muchas Gracias