Metabolismo del Nitrógeno: Catabolismo de Aminoácidos, Ciclo de la Urea y Ciclo del Nitrógeno

Catabolismo de Aminoácidos

El catabolismo de aminoácidos es un proceso crucial en el metabolismo del nitrógeno. A continuación, se describen los pasos principales:

• En el músculo, los grupos amino excedentes se transfieren al alfa-cetoglutarato para formar glutamato.
• Los grupos amino del glutamato se transportan en la sangre al hígado mediante el ciclo de la glucosa-alanina.
• En el hígado, se forma glutamato al invertirse la reacción catalizada por la alanina transaminasa. La desaminación oxidativa del glutamato produce alfa-cetoglutarato y NH₄⁺.
• El ciclo glucosa-alanina es un mecanismo de transporte de NH₄⁺ al hígado.
• En los tejidos extrahepáticos, el glutamato se une a otro NH₄⁺ para formar glutamina por la glutamina sintetasa.
• El NH₄⁺ se transporta al hígado en forma del grupo amida de la glutamina.
• Tras su transporte al hígado, la glutamina se hidroliza por la glutaminasa para formar glutamato y NH₄⁺.
• Se genera otro NH₄⁺ al convertir la glutamato deshidrogenasa al glutamato en alfa-cetoglutarato.

Ciclo de la Urea

El ciclo de la urea es fundamental para la eliminación del exceso de nitrógeno en el organismo. Sus características principales son:

• Solo se da en el hígado, pues solo allí está presente la enzima arginasa.
• Se forma a partir de NH₄⁺, CO₂ y aspartato.
• Elimina aproximadamente el 95% del nitrógeno sobrante.
• Es llamado ciclo de Krebs-Henseleit.
• Ocurre en la matriz mitocondrial y en el citosol.

Control del Ciclo de la Urea

La concentración de las 5 enzimas del ciclo de la urea se ve alterada por variaciones en el consumo de proteínas en los alimentos. Las hormonas glucagón y glucocorticoide modifican la velocidad de síntesis de estas enzimas. Las enzimas del ciclo son controladas por sus sustratos. La carbamoil fosfato sintetasa es controlada alostéricamente por N-acetilglutamato (el NH₄⁺ es proporcionado por el glutamato en forma significativa).

Ciclo del Nitrógeno

El ciclo del nitrógeno es un proceso biogeoquímico esencial para la vida. A continuación, se describen sus etapas:

1. Nitrógeno atmosférico.
2. Entrada en la cadena alimentaria.
3. Descomposición de las materias animales (amonificación).
4. Devolución a la atmósfera por desnitrificación.
5. Ingreso en el medio acuático por lixiviación.
6. Humus.
7. Nitrificación.
8. Fijación del nitrógeno en las raíces por las bacterias simbióticas.
9. Absorción del nitrógeno producido por la actividad eléctrica de la atmósfera.
10. Descomposición de las materias vegetales (amonificación).

Ciclo de la Glucosa-Alanina

En los músculos, la glucosa se transforma en piruvato, que luego se convierte en alanina. La alanina se transporta al hígado, donde se transforma de nuevo en piruvato. Posteriormente, el piruvato se convierte en glucosa, la cual regresa al músculo.

Biciclo de Krebs

El biciclo de Krebs describe la relación entre el ciclo de la urea y el ciclo de Krebs, que comparten un metabolito común: el arginosuccinato.