1) La fijación de nitrógeno requiere el complejo nitrogenasa que consta de dos proteínas (dinitrogenasa y dinitrogenasa reductasa) y NADH como fuente de electrones. 2) Una vez sintetizado el amoniaco, se utiliza para sintetizar glutamina. 3) Las legumbres producen leghemoglobina que atrapa oxígeno y evita que inactiva la nitrogenasa.

1. METABOLISMO DEL
NITROGENO I Y II
Capitulos 14 y 15

2. DIGESTION DE PROTEINAS
2

4. Proteínas aminoacidos

6.  Debido a la estabilidad química del gas atmosférico di
nitrógeno(N2), su reducción para formar NH3 requiere un gran
aporte de energía.
 Todas las especies que pueden fijar el nitrógeno poseen el
complejo nitrogenasa, que consta de dos proteínas que se
denominan dinitrogenasa y dinitrogenasa reductasa.
 El NADH(o NADPH) es la fuente final de los electrones que se
requieren para la reducción del nitrógeno.
FIJACIÓN DEL NITRÓGENO

8. Una vez sintetizado el amoniaco, se utiliza para
sintetizar glutamina.
El O2 inactiva irreversiblemente a los 2
componentes del complejo nitrogenasa. Las
cianobacterias producen células que contienen
nitrogenasa y que se llaman: Heteroquistes
Las gruesas paredes de los heteroquistes aíslan a
la enzima del oxigeno atmosférico.
Las legumbres producen una proteína ligadora de
oxigeno llamada: Leghemoglobina que atrapa
oxigeno antes de que pueda interaccionar con el
complejo nitrogenasa.

9. 9
AMINOACIDOS
Funciones:
a. Síntesis de proteínas.
b. Fuente principal de los átomos de nitrógeno que
se requieren en diversas rutas de reacción de
síntesis.
c. Esqueletos carbonados (las partes no
nitrogenadas).
 Son una fuente de energía
 Precursores de varias rutas de reacción.

10. Las moléculas de aminoácidos de
disposición inmediata proceden
de:
A. Degradación de las proteínas del alimento.
b. Degradación de las proteínas de los tejidos.
• Dependiendo de las necesidades metabólicas se
sintetizan determinados aminoácidos o se
interconvierten y luego se transportan a los tejidos en
los que se utilizan.

11. 11
NITROGENO EN NUESTRO ORGANISMO
• Equilibrio nitrogenado.
• Balance positivo de nitrógeno; (niños que crecen, mujeres
embarazadas, pacientes que se recuperan de una enfermedad).

12. Balance negativo de nitrógeno
 Cuando no se puede sustituir las pérdidas de nitrógeno con las
fuentes alimenticias. Ejemplo: kwashiorkor, forma de desnutrición
que produce una ingestión insuficiente y prolongada de proteínas.
12

13. Marasmo

14. 14
METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS
SÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS
• Una vez que los aminoácidos están dentro de la
célula, sus grupos amino pueden utilizarse para
las reacciones de síntesis, mediante dos
reacciones:
a. Reacciones de transaminación:
Los grupos amino se transfieren desde un alfa-
aminoácido a un alfa-cetoácido.
b. Aminación reductora: el NH4+ o el nitrógeno
amida de la glutamina o la asparagina se
utilizan para suministrar el grupo amino o el
nitrógeno amida de determinado aminoácido.

15. Transaminación

16. Aminación reductora

17. Para las reacciones de
transaminación se requiere del
cofactor:

18. 18
METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS
TRANSAMINACIÓN
• Rutas de Novo. Son las rutas de reacción que
sintetizan los aminoácidos a partir de intermediarios
metabólicos; no sólo por transaminación.
• No existe en las células animales las rutas de
reacción para sintetizar: fenil piruvato, alfa – ceto –
Beta – hidroxibutirato e imidazol piruvato; deben
proporcionarse en la alimentacion: fenil alanina,
treonina y la histidina.

19. METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS
SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS
FORMACIÓN DE AMIDAS
19
Enzima: glutamina
sintasa
riñon

20. Las células cerebrales fuente abundante de
glutamina sintasa convierten el NH4+ en
glutamina, que es una molécula neutra y no
toxica. La gultamina se va hasta el hígado
donde se libera el nitrogeno amida en forma
de NH4+ mediante su incorporacion a la
urea,el principal productó de desecho de los
mamiferos.

21. SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS
 AA ESENCIALES (9): isoleucina, leucina, lisina,
metionina, fenilalanina, treonina, valina, arginina e
hisitidina. Los últimos son en realidad semiesenciales
(esenciales en etapa de crecimiento infantil).
 AA NO ESENCIALES (12): alanina, asparagina,
aspartato, cisteína, glutamato, glutamina, glicina, serina,
tirosina, prolina, hidroxiprolina e hidroxilisina.
21

22. BIOSINTESIS DE AMINOACIDOS
arginina

23.  Sintesis de aminoácidos.
En los animales el esqueleto carbonado de los
ANE proceden del:
• glicerato-3-fosfato
• Piruvato
• α-cetoglutarato
• Oxaloacetato
La tirosina se sintetiza a partir del aminoácido
fenilalanina que es una excepción en esta
regla.

24. 24
METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS
SÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS
FAMILIAS
• De acuerdo a la semejanza de las rutas de síntesis
hay 6 familias:
A. glutamato.
B. serina.
C. aspartato.
D. piruvato.
E. aromáticos.
F. histidina

26. A. Inicia con la eliminación del grupo
amino.
B. Degradación de los esqueletos
carbonados.
CATABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS.

27. CATABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS.

29. • Los productos metabólicos de la
degradación de esqueletos carbonados,
de acuerdo a requerimientos, se utilizan
para:
a. Síntesis de ácidos grasos
b. Síntesis de glucosa
c. Producción de energía
CATABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS

30. A. Aminoácidos cetogénicos pueden convertirse
en ácidos grasos o cuerpos cetónicos.
B. Aminoácidos glucogénicos se degradan a:
1. Piruvato
2. Intermediario del ciclo del ácido cítrico
(gluconeogénesis).
CATABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS

31. 31
FUNCION FISIOLOGICA DEL GLUTAMATO
1. Componente de
proteínas
2. Precursor de
aminoácidos
3. Neurotransmisor
excitador
4. Precursor del GABA
( ácido gamma
amino butírico); por
descarboxilación

32. GLUTAMINA
• Funciones fisiologicas:
a. Síntesis proteica
b. Donador del grupo amino en reacciones de
biosíntesis;
 Síntesis de purinas.
 Síntesis de pirimidinas.
 Amino azúcares.
c. Almacenamiento y transporte de NH4+
d. Riñón e intestino; fuente de energía.
32

33. 33
Arginina
A. Su síntesis comienza
con la acetilación del
grupo alfa-amino del
glutamato
B. El N-acetil-glutamato se
convierte en ornitina
C. La ornitina se convierte
en arginina (ciclo de la
urea)
D. LA ARGININA ACTIVA
LA HORMONA DEL
CRECIMIENTO

34. 34
METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS
FAMILIA AROMÁTICA
 Triptófano:
• es el precursor de la
serotonina
• Varias células dentro
del sistema nervioso
central
• Tubo digestivo
• Plaquetas sanguíneas
• Mastocitos

35. 35
METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS
FAMILIA DE LA HISTIDINA
 Histidina : precursor
de la histamina
1. Mediador de
reacciones alérgicas
2. Estimulador de la
producción de ácido
gástrico
3. Neurotransmisor
encefálico

36. REACCIONES
BIOSINTETICAS DE LOS
AMINOACIDOS
36

37. Aminoacidos Precursores:
 Los aminoacidos ademas de ser los bloques
de construccion de las proteinas,
 Son precursores de neurotransmisores,
glutation, alcaloides, nucleotidos y el grupo
hemo.
 Muchos se producen por transferencia de
grupos de carbono =
METABOLISMO DE UN CARBONO
37

38.  Los átomos de carbono poseen varios estados
de oxidación. Aquellos de interés biológico se
encuentran en:
 Los transportadores de un grupo carbono más
importantes en las vías biosinteticas son:
el y la
.
Nivel de
oxidación
Metanol( mas
reducido)
Formaldehido Formato (mas
oxidado)
Grupo de un
carbono
Metilo (-CH3) Metileno
(-CH2-)
Formilo
–(CHO)
Metenilo
(-CH=)

39. Transportadores de grupos de Carbono mas
importantes:
 ACIDO FOLICO
 S-ADENOSIL METIONINA
 BIOTINA (transporta CO2)
 Coenzima A (Acetil)
39

40. THF:
 El folato va a reaccionar con la homocisteina y
la conviete en metioniana, disminuyendo asi
los niveles en sangre.
 Se requiere de la vitamina B12 y vitamina C
para la sintesis de THF.
 La cobalamina es una molecula compleja que
contiene cobalto.
 La deficiencia de B12 produce anemia
perniciosa.
 Puede producirse por deficiencia de Factor
Intrinseco.
40

41. Biosintesis de Metionina
41

42. Niveles de Homocisteina en sangre:
 NORMALES: 5-15 micromoles/l
 HIPERHOMOCISTINEMIA:
LEVE: 15-30 micromol/l
INTERMEDIA: 30-100 micromol/l
GRAVE: >100 micromol/l
42

43. Acido Folico y Cianocobalamina
43

44. Deficiencia de Acido Folico:
44

45. Deficiencia de Acido Folico
45

46. Deficiencia de Acido Folico
46

47. S- ADENOSIL METIONINA
 Es el principal donador de grupos metilo en el
metabolismo de un carbono.
 Se forma a partir de metionina y ATP
 Participa en la donacion de grupos metilo en
muchas reacciones de transmetilacion ej:
sintesis de fosfolipidos
sintesis de neurotransmisores
sintesis de glutation
47

48. GLUTATION:
 Molecula nitrogenada, tiol intracelular mas
comun.
 Formado por glicina, cisteina y acido
glutamico.
 Funcion principal: sintesis de ADN y ARN,
eicosanoides, etc.
 Protege a las celulas de la radiacion, toxicidad
del oxigeno, toxinas ambientales, impulsa el
tranporte de aminoacidos.
48

49. GLUTATION:
 La sintesis comienza con la condensacion del
glutamato con la cisteina para producir la δ-
glutamil cisteina.
 Ese producto se combina con la glicina para
formar GSH. (cataliza la Glutation sintasa)
 Reacciones dependientes de ATP
 La deficiencia de Glutation Sintasa produce
una enfermedad conocida como 5-
oxoprolinuria.
49

50. SINTESIS DEL GLUTATIÓN
50

51. NEUROTRANSMISORES
51

53. NEUROTRANSMISORES
 Son moléculas de señalización liberadas por
las neuronas, pueden ser exitadoras o
inhibioras.
 GABA: neurotransmisor inhibitorio
 CATECOLAMINAS: en el cerebro
neurotransmisores excitatorios.
 SEROTONINA. En celulas del SNC
 Inhibe la alimentación
 Implicado en transtornos de la alimentación
 Asociado a trastorno afetivo estacional (SAD)53

54.  Catecolaminas : adrenalina, noradrenalina y
dopamina.
 Se inactivan por oxidacion por accion de la
Monoaminooxidasas (MAO)
 Se inactivan tambien por metilacion por las
Catecol-o-metiltransferasas
 Recaptacion: proceso por el cual se
transportan los neurotransmisores de vuelta a
sus celulas nerviosas de forma que puedan
reutilizarse o degradarse
NEUROTRANSMISORES

55. ALCALOIDES:
 Grupo heterogeneo de moleculas
nitrogenadas que se producen en hojas,
semillas o corteza de algunas plantas.
 Se producen a partir de aminoacidos.
 Tienen propiedades fisiologicas importantes
cuando son consumidos por humanos.
55

56. ALCALOIDES:
 Se clasifican de acuerdo al anillo heterociclico:
a. Alcaloides del Tropano: cocaina y atropina
(relajante muscular)
b. Alcaloides de la Piridina: nicotina
c. Alcaloides de la Isoquinolina: codeina y
morfina
d. Alcaloides de la Xantina: Cafeina
56

57. ALCALOIDES:
Nucleos :
57

58. Alcaloides: cafeina, morfina
58

59. NUCLEOTIDOS:
 Son moleculas nitrogenadas complejas
necesarias para el crecimiento y
diferenciacion celular.
 Bloques de construccion de los acidos
nucleicos.
 Formados por: base nitrogenada, azucar
pentosa, grupos fosfato.
59

60. SINTESIS DE NUCLEOTIDOS DE LA
PURINA:
 La sintesis comienza con la Ribosa – 5 – fosfato
dependiente de ATP para formar la ribosa-5-
fosfato-ribosil-pirofosfato (PRPP sintetasa).
 Ocurren una serie de reacciones en las que se
construye el anillo de purina utilizando atomos
de carbono del Formato.
 Hasta que se forma la Inosina-5-monofosfato
(IMP).
60

61.  El catabolismo termina formando Acido urico
 Varias enfermedades son consecuencia de
defectos en las rutas catabolicas de las
purinas:
 1. gota
 2. deficiencia de adenosina desaminasa: se
afecta los linfocitos T y B
 3. deficiencia de purina fosforilasa: se elevan
las concentraciones de nucleotidos de purina
y disminuyen la sintesis de acido urico. Se
deterioran las celulas T
Catabolismo de Purinas:

62. SINTESIS DE NUCLEOTIDOS DE LA
PIRIMIDINA
 En esta sintesis el anillo de pirimidina se ensambla
primero y luego se une la Ribosa fosfato.
 Los carbonos del anillo proceden del bicarbonato, el
aspartato y la glutamina.
 Reacciones dependientes de ATP
 Se sintetiza UMP
 La deficiencia de una de las enzimas que cataliza esa
sintesis puede causar una enfermedad llamada Aciduria
Orotica
62

63.  En los seres humanos el anillo de pirimidinas
se puede degradar.
 Se convierte en otros metabolitos que
finalmente terminan en:
 B-alanina ------ acetil CoA
 B-aminoisobutirato ---- succinil CoA
Catabolismo de Pirimidinas:

64. Degradación de los nucleótidos
Los nucleótidos de purinas y pirimidina en los seres vivos se
están degradando constantemente, esta degradación se
produce al recambio normal de los ácidos nucleicos y los
nucleótidos, y la digestión de los ácidos nucleicos de los
alimentos.
Durante esta los ácidos nucleicos se hidrolizan a
oligonucleótidos por las enzimas denominadas nucleasas.
(son segmentos cortos de ácidos nucleicos que contienen
menos de 50 nucleótidos)
En el ADN las enzimas especificas de la rotura de enlaces
internucleotidos se denominan Desoxirribonucleasas
(DNasas).
Y en el ARN se llaman Ribonucleasas (RNasas).
Los oligonucleótidos se siguen degradando por varias
fosfodiesterasas.

65. Las nucleotidasas eliminan los grupos fosfato de
los nucleótidos dando nucleósidos = estas
ultimas moléculas se sintetizan por las enz.
Nucleosidasas a las bases libres y ribosa o
desoxirribosa, que posteriormente se absorben
de forma alternativa por los enterocitos
intestinales.
Las bases puricas y las pirimidinas del alimento no
se utilizan en cantidades significativas para
sintetizar los ácidos nucleicos celulares, sino que
se degradan dentro de los enterocitos.
En el ser humano las purinas se degradan a acido
úrico. Las pirimidinas se degradan a Beta-
alanina o a acido beta – Aminoisobutirico , así
como a NH3 y CO2.
A diferencia de otros procesos catabólicos, el de las
purinas y pirimidinas no produce la síntesis de

66. HEMO:
 Es una de las moleculas mas complejas que
sintetizan las celulas de los mamiferos.
 Posee un anillo de porfirina que contiene
hierro.
 Es el componente esencial de la hemoglobina,
mioglobina y citocromos.
 Casi todas las celulas aerobias lo sintetizan ya
que se necesitan los citocromos en la CTE
mitocondrial.
66

67. HEMO:
 La biosintesis del hemo se destaca mas en las
celulas del higado, medula osea, intestinos y
reticulocitos (celulas con nucleo precursoras
de los eritrocitos)
 Se sintetiza a partir de glicina y succinil CoA.
67

68.  Varias hemoproteinas degradan el grupo
hemo en un conjunto de reacciones.
 Como producto de estas reacciones se forma
la bilirrubina (pigmento color naranja)
 La mayor cantidad se produce en la
degradacion de eritrocitos envejecidos.
Biotransformacion del Hemo

69.  1. El grupo se oxida por la hemo oxigenasa ---
- los productos son el pigmento verde
oscuro llamado biliverdina y monoxido de
carbono (se elimina por respiracion).
 2. la biliverdina por accion de la
biliverdina reductasa ---producto es la
bilirrubina.
 La bilirruvina se elimina por la bilis.
FASES DE LA DEGRADACION
DEL GRUPO HEMO:

70.  Síntesis de la Bilirrubina

71. CICLO DE LA UREA DE
KREBS

72. • Organismos ureotélicos: organismos que producen
urea.
• Ciclo de la urea ( ciclo de la urea de Krebs o ciclo de
Krebs – Henseleit) la urea se forma a partir de :
A. Amoníaco
B. CO2
C. Aspartato
• La síntesis tiene lugar en el hepatocito
• Una vez formada difunde al torrente sanguíneo y se
elimina por el riñón.
• En la síntesis de una molécula de urea se consumen
cuatro fosfatos de energía elevada( 4 ATP)
SÍNTESIS DE UREA

73. SÍNTESIS DE LA UREA
1. Comienza con la
formación de
carbamoilfosfato en la
matriz mitocondrial
 Los sustratos ;
A. NH4+
B. HCO3
 Cataliza la enzima
 Reacción irreversible

74. SÍNTESIS DE LA UREA
2. Reacción de
carbamoilfosfato
con la ornitina para
formar citrulina;
cataliza la enzima
ornitinatranscar-
bamoilasa

75. CICLO DE LA UREA
3. La citrulina es
transportada al
citoplasma donde
reacciona con el
aspartato para formar
arginosuccinato por la
arginosuccinato sintasa
4. La arginosuccinato
liasa rompe el
arginosuccinato para
formar arginina,
precursor inmediato de
la urea, y fumarato

76. 5. La hidrólisis de la
arginina por la
arginasa, sólo
presente en los
hepatocitos, para
formar ornitina y
urea

77. BICICLO DE KREBS
 El fumarato se
hidrata para formar
malato,componente
del ciclo del ácido
cítrico
 El oxaloacetato del
ciclo del ácido cítrico
puede utilizarse para
convertirse en
glucosa o aspartato

78.  Es muy controlado para evitar la
hiperamonemia
 Ya que el amoniaco es toxico, existen
reguladores a corto y largo plazo.
 Las 5 enzimas que participan se alteran
alostericamente por variaciones en el
consumo de aminoacidos.
 Estas enzimas estan controladas a corto plazo
por las concentraciones de sustrato.
Control del Ciclo de la Urea: