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METABOLISMO DE COMPUESTOS NITROGENADOS. Profesor
Dra. Aurora Lara Nuñez 3 sesiones Objetivo
particular Este capítulo tiene como propósito
familiarizar a los estudiantes con las
estrategias generales para obtener y asimilar el
nitrógeno y los mecanismos generales para
desechar nitrógeno de compuestos nitrogenados. Se
buscará enfatizar la estrecha interrelación que
guardan las vías de asimilación y degradación de
nitrógeno orgánico con el metabolismo de carbono.
El estudio de todas las vías metabólicas se
enfocará a aspectos generales, como su función
dentro del metabolismo general, el tipo de
reacciones químicas de relevancia, el balance de
masa y energía, la regulación y la localización
intracelular. Se evitará el análisis detallado de
todas las reacciones parciales de la ruta
metabólica. Asimilación y fijación del
Nitrógeno. Formas de eliminación del
Nitrógeno. Relación entre el metabolismo del
Nitrógeno y el del Carbono.
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• Bibliografía
• Buchanan, Gruissem, Jones. Biochemistry and
  Molecular Biology of Plants. American Society of
  Plant Physiologists.
• Capítulos
• 8 - Amino ácidos
• 16 - Nitrógeno

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• Artículos
• Stitt M, Müller C, et al. Steps towards an
  integrated view of nitrogen metabolism. 2002. J.
  Exp. Bot. 53(370)959-970 (5 personas)
• Comparot S, Lingiah G, Martin T. Function and
  specificity of 14-3-3- proteins in the regulation
  of carbohydrate and nitrogen metabolism. 2003. J.
  Exp. Bot. 54(382) 595-604 (2 personas)
• Freshi L, Rodrigues MA, et al. 2010. Correlation
  Between citric acid and nitrate metabolism during
  CAM cycle in the atmospheric bromeliad Tillandsia
  pohliana. J. Plant Physiol. 1671577-1583 (3
  personas)
• Oldroyd GED, Downie JA. Coordinating Nodule
  Morphogenesis with Rhizobial Infection in
  Legumes. 2008. Annu. Rev. Plant Biol. 59219-46
  (5 personas)
• Provan F, Aksland L-M, Meyer C, Lillo C. Deletion
  of the nitrate reductase N-terminal domain still
  allows binding of 14-3-3 proteins but affects
  their inhibitory properties. 2000. Plant Physiol.
  123757-764. (2 personas)
• Schachtman DP, Shin R. Nutrient sensing and
  Signaling NPKS. 2007. Annu. Rev. Plant. Biol.
  5847-69. (2 personas)

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(No Transcript)
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Fijación de Nitrógeno
Ciclo de transformación de nitrógeno mineral a
orgánico
N es el 4to elemento más abundante en los
organismos vivos 0.1 de la corteza terrestre,
80 de la atmósfera (N2).
El fuego y los rayos combustión interna de
motores y fertilizantes químicos El mayor
suministro de nitrógeno inorgánico a orgánico (N2
a NH3) es a través de la fijación del carbono,
sólo por procariontes. El NH3 producido puede
ser asimilado en aminoácidos y otros compuestos
nitrogenados ó se puede convertir en nitratos y
nitritos por bacterias nitrificantes. El NO3-
puede entrar al organismo a través de su
reducción a NH4 o puede ser un aceptor de
electrones
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Ciclo del nitrógeno
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Panorama general de asimilación de nitrógeno en
plantas
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Reducción enzimática de N2 Filogenias de
eubacterias y algunas arqueas metanogénicas
Nitrogenasa
Única reacción bioquímica que consume compuestos
ricos en energía y requiere al mismo tiempo
reductores biológicos fuertes ? nitrogenasa
sensible a O2 ? anaerobiosis
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Enzimología de la fijación del nitrógeno
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Fijación de nitrógeno
Costos 12-17 g de carbohidratos por g de N
fijado Formación de nódulo, fijación, transporte
de amonio.
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Eventos que conducen a la formación de la
simbiosis Rhizobium-leguminosa

1. Bact. gram negativas (Rizhobia). Asociaciones con
   leguminosas.
2. Bact. gram positivas. (actinomicetos Frankia) y
   dicotiledóneas. Árboles o arbustos leñosos.
3. Cianobacterias y dicotiledóneas. Ej. Anabaena en
   arroz.

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Formación de nódulos fijadores de nitrógeno
Invasión de pelos radiculares
Meristemo nodular
Nódulo indeterminado
Nódulo determinado (esférico)
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Liberación de bacterias de un hilo de infección
en una célula blanco
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Genes que se expresan sólo durante la formación
del nódulo
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Genes Nod
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Elicitores que segrega la planta para inducir
genes nod
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Factores Nod
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Mecanismo de producción de ATP en un ambiente
bajo de oxígeno
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Rutas de asimilación primaria de nitrógeno en
nódulos I
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Síntesis de aminoácidos
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Rutas de asimilación primaria de nitrógeno en
nódulos II
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Transporte de nitrato y su asimilación
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Transportadores de Amonio
AMT
SAT
Km 5 mM
Km 10-70 µM
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Cinética de entrada de nitrato a la planta
Baja afinidad
Alta afinidad
Familia NTR1
Familia NTR2
HATS o mecanismo I Km 10-100 µM
LATS o mecanismo II No saturación
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Nitrato reductasa
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Regulación de la expresión del gen de NR
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Modelo de regulación de la actividad de NR
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Los aminoacidos no pueden excretarse
directamente, en consecuencia se utilizan como
combustible metabólico
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En vertebrados terrestres
Los grupos alfa-amino (de los aminoacidos) se
convierten en urea mientras que sus esqueletos
carbonados se transforman en acetil-CoA,
acetoacetil-CoA, piruvato o algun intermediario
del ciclo de Krebs
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• Esqueleto de carbono de aa que queda ?-ceto ácido
  son degradados

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Aminotransferasas o transaminasas
Transferencia del grupo amino. Dependientes de
NAD o de NADP
Ejemplo aspartato aminotransferasa, alanina
aminotransferasa.
Reacción catalizada por la glutamato
deshidrogenasa desaminación oxidativa (Matriz
mitocondrial)?
L-glutamato NAD(P) H2O ? ?-Cetoglutarato
NH4 NAD(P)H H Enzima de seis subunidades
identicas, grupo prostético llamado pirodoxal
fosfato Activadores de la enzima GDP y
ADP Inhibidores alostéricos GTP y ATP
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Procedente de la pirimidina (vitamina B6)
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Aminotransferasas

• Aspartato aminotransferasa
• L-aspartato ?-Cetoglutarato ? Oxalacetato
  L-glutamato
• Alanina aminotransferasa
• L-alanina ?-cetoglutarato ?   Piruvato
  L-glutamato

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Ciclo de la UREA
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Ecuación balanceada del ciclo de la urea
HCO3- 2ATP NH4 ? carbamilfosfato 2 ADP
Pi Carbamilfosfato ornitina ? citrulina
Pi Citrulina ATP Aspartato ? PPi AMP
argininosuccinato Argininosuccinato H2O ?
Arginina fumarato Arginina H2O ? Urea
Ornitina HCO3- NH43ATPAspartato2H2O ? ?
Urea2ADPAMP2PiPPifumarato
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La estrategia de la degradación de aminoácidos es
transformar los esqueletos carbonados en
intermediarios metabólicos que pueden convertirse
en glucosa o en intermediarios del ciclo de Krebs
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Destino de la degradación de amino ácidos
Amino ácidos cetogénicos 1.- acetil-CoA 2.-
Acetoacetil-CoA (leucina y lisina)? Amino ácidos
glucogénicos 3.- piruvato 4.- alfa
cetoglutarato 5.- succinil-CoA 6.- fumarato 7.-
oxalacetato (14 amino ácidos restantes)? Animoact
idos ceto y glucogénicos Pueden dar cualquiera de
los siete intermediarios del ciclo de
Krebs (isoleucina, fenilalanina, triptófano y
tirosina)?
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Biosíntesis de nucleótidos
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Piridiminas y purinas
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Procesos metabólicos en los que participan los
nucleótidos

• Precursores activados de ADN y ARN
• Intermediarios activados UDP-glucosa,
  CDP-diacilglicerol, S-adenosilmetionina
• El ATP es un acarreador de energía, el GTP
  participa en la síntesis de proteínas.
• Los nucleótidos de la adenina son componentes de
  NAD, FAD y coenzima A.
• Son reguladores metabólicos AMPc, adenilación de
  la glutamina sintetasa.

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Diferencias entre nucleósido y nucleótido
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Purinas
Piridiminas
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Origen de cada uno de los átomos de una purina
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Formación de ribonucleótidos y desoxirribonucleóti
dos
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Qué molécula dona la ribosa fosfato en la
síntesis de purinas?
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10 pasos formación del anillo de purinas

• 1. Gln (grupo amida) N9
• 2. Gli C4, C5 y N7
• 3. N10 formiltetrahidrofolato C8
• 4.Gln (grupo amida) N3
• 5. Formación del primer anillo
• 6. CO2 C6
• 7. Asp N1
• 8. Eliminación de fumarato
• 9. N10 formiltetrahidrofolato C2
• 10. Formación del segundo anillo

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Síntesis del AMP y GMP
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Vía de salvamento (reutilización) de purinas
Adenina fosforribosil transferasa Adenina PRPP
? Adenilato PPi Hipoxantina guanina
fosforribosil transferasa Hipoxantina PRPP ?
Inosinato PPi Guanina PRPP ? Guanilato PPi

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Diferencias entre la síntesis de novo y la vía de
salvamento
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Origen de cada uno de los átomos de una piridimina
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Carbamoilfosfato sintetasa II

• Glutamina 2 ATP HCO3- ?
• Carbamoilfosfato 2 ADP Pi Glu
• Diferencias con la carbamoilfosfato sintetasa I.
• El donador de N es Gln y no NH4.
• Reacción citosólica.
• El N-acetilglutamato no es un activador
  alostérico.

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Paso regulatorio
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Precursores de la síntesis de ADN
NADPH H
NADP H2O
Deoxiribonucleósido difosfato
Ribonucleósido difosfato
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Timidilato sintasa
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Regeneración de N5, N10 - metilen H4folato
Aplicaciones clínicas
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