Metabolismo de Compuestos Nitrogenados - UNNE

1 Universidad Nacional del Nordeste Facultad de Medicina C tedra de Bioqu mica Metabolismo DE Compuestos Nitrogenados . Brandan, Nora C. Profesora Titular. C tedra de Bioqu mica. Facultad de Medicina. UNNE. Aispuru, Gualberto Ayudante Alumno por Concurso. C tedra de Bioqu mica. Facultad de Medicina. UNNE. INTRODUCCI N. El Nitr geno (N) junto a otros elementos, como Carbono, Oxigeno e Hidrogeno participan en la constituci n de las mol culas org nicas fundamentales de la materia viva. Entre los Compuestos constituyentes del organismo, el N forma parte de un grupo de Compuestos org nicos de gran jerarqu a biol gica a los cuales est n asignadas funciones muy importantes, como lo son las prote nas y los nucle tidos.

2 Este elemento constituye por si solo el 3% del peso corporal. En la atm sfera, el N molecular (N2), es muy abundante. Esta mol cula es casi no reactiva o inerte debido a su triple enlace que la estabiliza. Antes de poder ser utilizado por los animales, el N atmosf rico debe ser fijado mediante una cadena de reacciones. En primer lugar el nitr geno debe ser reducido de N2 a NH3 (amoniaco) en un proceso llamado amonificaci n, llevado a cabo por microorganismos y descargas el ctricas en la naturaleza. Posteriormente, el NH3 es oxidado a nitritos y nitratos (NO2- y NO4=) por bacterias saprofitas, proceso llamado nitrificaci n. En el suelo, estas formas oxidadas son asimiladas por los vegetales incorporando el N a estructuras biol gicas, los amino cidos, prote nas y dem s Compuestos ; de sta manera este elemento pasa a formar parte de la cadena alimentar a, en la cual el ser humano es un eslab n m s.

3 El estudio del Metabolismo de los Compuestos Nitrogenados dentro del organismo comprende uno de los grandes temas de la Bioqu mica. En esta gu a nos ocuparemos en forma pr ctica, por un lado del Metabolismo de las prote nas y los amino cidos; y por otro del Metabolismo de nucle tidos Equilibrio Nitrogenado. En el ser humano, la principal fuente de sustancias nitrogenadas son las prote nas de la dieta. Como estos Compuestos , a diferencia de carbohidratos y grasas, no se almacenan como reserva, los niveles en las c lulas se regulan por el equilibrio entre anabolismo y catabolismo, es decir un balance entre bios ntesis y degradaci n de prote nas, a lo que tambi n se conoce como recambio normal de prote nas.

4 Por tanto, un adulto sano que ingiere una dieta variada y completa se encuentra generalmente en situaci n de equilibrio nitrogenado , un estado en el que la cantidad de nitr geno ingerida cada d a es equilibrada por la cantidad excretada por heces, orina y sudor, sin que se produzca ning n cambio neto en la cantidad de nitr geno del organismo. Sin embargo, en ciertas condiciones, el organismo se halla en equilibrio nitrogenado negativo o positivo (Cuadro 1). Cuadro 1. Balance nitrogenado. Situaciones de desequilibrio. Equilibrio Nitrogenado NegativoEquilibrio Nitrogenado Positivo Inanici n Desnutrici n proteica Senectud Fiebre severa Diabetes no controlada Neoplasias avanzadas Per odo post-quir rgico Traumatismos Quemaduras extensas Sepsis e infecciones Ni ez (crecimiento y desarrollo) Mujeres gestantes Per odo post-inanici n En la situaci n de equilibrio nitrogenado negativo se excreta mayor cantidad de nitr geno del que se ingiere.

5 Esto tiene lugar en la inanici n, la desnutrici n proteica y en ciertas enfermedades que cursan con catabolismo aumentado. Durante la inanici n prolongada las cadenas carbonadas de los amino cidos son necesarias para la gluconeog nsis; el amoniaco (nitr geno) liberado de los amino cidos es excretado principalmente en forma de urea y no se reincorpora a las prote nas. Tambi n puede darse un equilibrio negativo durante la vejez, la fiebre severa, proteolisis de la diabetes no controlada y, de gran importancia m dica, en neoplasias, donde el catabolismo se encuentra exaservado. En el otro extremo, puede hallarse equilibrio nitrogenado positivo cuando lo ingerido supera a lo excretado, tal caso se da en ni os en edad de crecimiento, puesto que est n aumentando su peso corporal e incorporando m s amino cidos en las prote nas som ticas.

6 Puede darse equilibrio nitrogenado positivo durante el embarazo y durante la alimentaci n post-inanici n. La determinaci n del balance de nitr geno en un paciente es un par metro bastante eficaz para establecer catabolismo, deficiencias o excesos de prote nas en su dieta y conocer, junto a otros indicadores, su estado nutricional. Metabolismo DE PROTE NAS Y AMINO CIDOS. ALIMENTACI N, DIGESTI N Y ABSORCI N. Requerimiento de prote nas. Las prote nas dietarias deben proveer los amino cidos necesarios para mantener el balance nitrogenado. Un adulto debe incorporarse de prote nas por kg de peso corporal por d a. En embarazadas deben adicionarse al requerimiento para un adulto 30gr por d a durante toda la gestaci n.

7 Durante la lactancia debe agregarse 20gr por d a para cubrir la necesidad de s ntesis de prote nas de la leche. Lactantes menores de 1 a o deben recibir 2gr/kg/d a, ni os de 1 a 10 a os a y adolescentes 1gr/kg/d a. En todos los grupos de edades el requerimiento aumenta ante procesos que acrecienten el catabolismo. Alimentos ricos en prote nas. Entre estos tenemos a los de origen animal: carnes, huevos y leche; y a los de origen vegetal, donde la soja ocupa el primer lugar en contenido proteico, seguida por los cereales. Los alimentos de origen animal son tambi n llamados alimentos con prote nas de alto valor biol gico, debido a que contienen gran cantidad de amino cidos que el cuerpo requiere en forma indispensable por no poder sintetizarlos (esenciales); por el contrario, las prote nas aportadas por la soja, por ejemplo, son de muy bajo valor biol gico por su bajo contenido en amino cidos esenciales.

8 Una alimentaci n pobre en prote nas es la causa m s frecuente de desnutrici n. Los cuadros m s serios de malnutrici n proteica son el kwashiorkor, observado en ni os con dietas pobres en prote nas de buen valor biol gico y dietas ricas en carbohidratos, caracterizado por retardo del crecimiento, abdomen globoso, disminuci n de alb mina en plasma, anemia y hepatomegalia; y el marasmo, producido por d ficit cr nico de prote nas y calor as en la dieta, con perdida del tejido graso y gran parte de la masa muscular en un proceso de consumici n severo. Digesti n. La hidr lisis de las prote nas de los alimentos se inicia en el est mago. Aqu la pepsina, una endopeptidasa secretada como pepsin geno por las c lulas parietales de la mucosa g strica, escinde las prote nas en segmentos de menor peso molecular.

9 Estos pasan al duodeno donde se encuentran tres endopeptidasas: tripsina, quimiotripsina y elastasa del jugo pancre tico, que los degradan en trozos menores, del tipo polip ptidos. Hasta aqu no se han producido amino cidos libres; estos comienzan a aparecer gracias a la acci n de dos exopeptidasas que van atacando los p ptidos desde sus extremos. La carboxipeptidasa, de origen pancre tico, y la aminopeptidasa intestinal. Finalmente quedan tri- y dip ptidos, cuya hidr lisis es catalizada por tripeptidasas y dipeptidasas del borde en sepillo del intestino. De esta manera, las prote nas de la dieta son degradadas hasta amino cidos libres, di- y trip ptidos.

10 Absorci n. Los productos finales de la digesti n de prote nas son incorporados a los enterocitos utilizando distintos mecanismos. Un grupo de amino cidos libres se incorporan por un cotransporte activo estereoespec fico. El proceso es similar al de absorci n de la glucosa. Se trata de un cotransporte con Na+, dependiente del funcionamiento de la Bomba Na+/K+ ATPasa. Este sistema es utilizado por los amino cidos neutros, arom tico, alif ticos, fenilalanina, metionina , amino cidos cidos y prolina. Un grupo menor de amino cidos (b sicos y neutros hidr fobos) ingresan a la c lula por difusi n facilitada (Na+ independiente). Por otro lado, los di- y tripeptidos son transportados por sistemas propios que dependen del gradiente 2qu mico del Na+ y una vez dentro de la celula son escindidos a amino cidos libres por peptidasas intracelulares.