Guía de problemas de compuestos nitrogenados

CÁTEDRA: BIOQUÍMICA
Carreras: Farmacia
Profesorado en Química
Licenciatura en Química
Licenciatura en Alimentos
METABOLISMO DE COMPUESTOS NITROGENADOS
1) La hidrólisis de las proteínas ingeridas comienza en
....................... por acción de la enzima ....................... que produce péptidos y pocos aminoácidos libres. Los péptidos son hidrolizados por enzimas producidas en
....................y...................... , por ejemplo ......................
...............,.................y....................... Estas enzimas pueden clasificarse en: ..............................
(que liberan aminoácidos terminales) y ......................... (que hidrolizan uniones peptídicas no
necesariamente liberando aminoácidos).
2) Defina y dé ejemplos de aminoácidos esenciales, no esenciales, cetogénicos y glucogénicos.
3) Complete el esquema:
Citrulina
...................
-
H4N+ + ...............
................
............................
Argininsuccinato
Oxalacetato
.................
Urea
Malato
...........................
.........................
4) Defina organismos ureotélicos, uricotélicos y amonotélicos. Dé ejemplos.
5) Cuáles son las supuestas bases de la toxicidad del H4N+ para que éste no sea eliminado como
tal en los animales ureotélicos?
6) ¿Qué es el ciclo de la glucosa- alanina? ¿Qué función cumple?.
7) Nombre el  -cetoácido que es formado por transaminación de cada uno de estos aminoácidos:
a) Ala. b) Asp. c) Glu. d) Leu. e) Phe. f) Tyr.
1
8) ¿Cuáles de los 20 aminoácidos pueden ser sintetizados en un sólo paso directamente de los
intermediarios glucolíticos y del ciclo de Krebs? Escriba estas reacciones utilizando el Glu como
dador para la transaminación.
9) Cuando el Glu marcado en C2 con 14C y 15N+ en el grupo amino se degrada oxidativamente en
hígado ¿Dónde aparecen los isótopos en: a) Urea, b) Succinato, c) Arg, d) Citrulina, e) Ornitina,
f) Asp?.
10) Val, Leu e lleu son aminoácidos ramificados. Indique en que órgano(s) son catabolizados y
que característica posee la enzima deshidrogenasa que actúa sobre ellos.
11) Calcule la cantidad de ATP generado por la degradación completa de 1 mmol de alanina en
células animales, descontando el gasto energético producido por la excreción del NH4+ formado.
12) a) Escriba la síntesis de serina, empleando CO2, NH4+ y cualquier otro compuesto que usted
necesite. Calcule el consumo de ATP. b) Degrade completamente la serina a CO2 y NH4+ . Calcule
la producción de ATP. c) ¿Cuál sería el saldo de ATP si ambas reacciones ocurrieran
simultáneamente?.
13) Describa el ciclo del nitrógeno. Escriba la ecuación de fijación biológica del N2 a través del
complejo de la nitrogenasa.
14) Explique qué es la leghemoglobina y el papel que.cumple la misma en la simbiosis plantabacteria fijadora de N2.
15) Control alostérico de biosíntesis de aminoácidos: Explique y dé al menos un ejemplo de los
términos siguientes: retroinhibición, inhibición concertada y retroinhibición secuencial.
16) Indique qué aminoácidos están involucrados directamente en la síntesis de moléculas con
importancia biológica, a saber purinas, pirimidinas, esfingolípidos, vasodilatadores, neurotransmisores, pigmentos, hormonas, NAD, glutatión, porfirinas, etc.
17) Los 3 átomos de C del lactato y de la Ala presentan el mismo estado de oxidación y los
animales pueden usar uno u otro como fuente de C. Compare el rendimiento de ATP (moles de
ATP/mol de sustrato) por la oxidación completa a CO2 y H20 de ambos, incluyendo la excreción
del N2 como urea.
18) Un cultivo de Rhizobíurn utilizó el 15% del ATP producido por la degradación anaeróbica completa de la glucosa para fijar N2. ¿Cuántos milimoles de H4N+ incorporó si tenía un volumen de
500 ml y la glucosa descendió de 3,0 a 1,2 mM?.
19) Un niño de 2 años presenta vómitos frecuentes especialmente después de las comidas. El
peso del niño y su desarrollo físico están por debajo de lo normal. Su cabello, aunque oscuro,
presenta regiones de color blanco. Una muestra de orina tratada con FeCl3 dio un característico
color verde debido a la presencia de fenilpiruvato. Los resultados cuantitativos de la muestra
fueron los siguientes:
Compuesto
Fenilalanina
Fenilpiruvato
Fenilacetato
Concentración en el paciente
(mM)
7,0
4,8
10,3
Concentración normal
(mM)
0,01
0
0
2
a) Sugiera qué enzima estaría en defecto y proponga un tratamiento adecuado. b) ¿Por qué
aparece alta concentración de fenilalanina en la orina?. c) ¿Cuál es la fuente del fenilacetato y
fenilpiruvato?. d) ¿Por qué los cabellos del niño presentan regiones de color blanco?
20) ¿Por qué los fenilcetonúricos son prevenidos de la ingesta de productos que contengan el
endulzante artificial Aspartamo (Nutrasweet®)?. Nombre químico: L-aspartil-L-fenilalaninametiléster.
Indique si estas afirmaciones son verdaderas o falsas. Si son falsas justifique su respuesta.
1) Los aminoácidos excedentes de necesidades metabólicas, como ser síntesis de proteínas y
otras biomoléculas, se excretan en parte como clorhidratos por riñón y en parte se almacenan
como complejos proteicos en músculo.
2) La degradación de los aminoácidos la realizan los mamíferos principalmente en el hepatocito.
3) El ciclo de la urea se realiza exclusivamente en mitocondrias.
4) Los grupos prostéticos que intervienen en todas las reacciones de transaminación son: FAD y
FMN.
5) En la degradación de aminoácidos, el grupo  -amino se canaliza por transaminación hasta  cetoglutarato para formar Glu, que es desaminado oxidativamente por la glutamato-deshidrogenasa para dar H4N+- y  -cetoglutarato.
6) En los mamíferos, el H4N+ de los aminoácidos se libera como ácido úrico, dando la enfermedad
llamada gota.
7) Los esqueletos carbonadas (de aminoácidos que han perdido su grupo H4N+) que son degradados a piruvato,  -cetoglutarato, succinil CoA, fumarato y oxalacetato pertenecen a
aminoácidos denominados cetogénicos.
8) Los esqueletos carbonadas (de aminoácidos que han perdido su grupo H4N+) que son degradados a acetil CoA y acetoacetil Coa pertenecen a aminoácidos denominados cetogénicos.
9) Los aminoácidos procedentes de la hidrólisis de proteínas de la dieta, se incorporan al
organismo por vía sanguínea. Por ésta se incorporan a las células y se mezclan con los
producidos por la hidrólisis intracelular de proteínas realizada por las catepsinas.
10) El N entra en la síntesis de aminoácidos, purinas, pirimidinas y otras biomoléculas como H4N+,
que es reducido desde N2 por bacterias y algas verde-azuladas mediante el complejo enzimático
denominado nitrogenasa.
11) La Asp deshidrogenasa y la Asn sintetasa incorporan el H4N+a oxaloacetato y a Asp,
respectivamente, iniciando el proceso de incorporación de los grupos  -amino al resto de los
aminoácidos.
12) Los precursores de la biosíntesis de aminoácidos aromáticos son intermediarios del ciclo del
glioxilato y del cielo de Krebs.
13) Aunque Phe es un aminoácido esencial en el hombre, Tyr no lo es ya que es sintetizado a
partir del anterior.
14) La glutamato deshidrogenasa utiliza NADPH como reductor en las reacciones de biosíntesis.
15) La vía para la biosíntesis de aminoácidos es única. Los esqueletos carbonados proceden
exclusivamente de intermediarios de la oxidación de ácidos grasos.
16) La mayoría de las vías de biosíntesis de aminoácidos están reguladas por inhibición feedback, en la que el paso crucial se inhibe alostéricamente por el producto final de la vía.
Respuestas:
1) Estómago. Pepsina. lntestino delgado, páncreas. Tripsina, carboxipeptidasa, quimotripsina.
Exopeptidasas. Endopeptidasas.
3
3) C02, Carbamil fosfato, Ornitina, Arg, Asp, Fumarato,  -aminoácido.
7) a) piruvato. b) oxalacetato. c)  -cetoglutarato. d)  -cetoisocaproato. e) fenilpiruvato. f) phidroxifenilpiruvato.
8) Ala, Asp, Glu.
9) a) Urea con los 2 N marcados. b) Succinato con los 2 -COOH marcados. c) Arg con los 2 N
marcados (que luego van a dar urea). d) Ornitina con el N marcado que luego, pasando por Arg,
va a dar urea. e) Sin marca. f) Asp con 14C en C1 y C4. El grupo  -amino con 15N .
17) 17 moles de ATP/mol de lactato; 15 moles de ATP/mol de Ala.
18) 0,225 mmoles de H4N+.
Verdadero- falso
1)Falso. Los aminoácidos no se almacenan ni excretan. Los aminoácidos excedentes se utilizan
como combustible metabólico.
2) Verdadero.
3) Falso. En mitocondrias y citoplasma. La citrulina es la que difunde al citoplasma.
4) Falso. El grupo prostético de todas las transaminasas es el piridoxal fosfato.
5) Verdadero.
6) Falso. Se elimina como urea.
7) Falso. Glucogénicos.
8) Verdadero.
9) Verdadero.
10) Verdadero.
11) Falso. El inicio es a partir de glutamato deshidrogenasa y glutamina sintetasa, que utilizan  cetoglurato y Glu como sustratos, respectivamente.
12) Falso. Ellos derivan de la vía glucolítica y de la vía del fosfogluconato.
13) Verdadero. La Tyr sólo es esencial en el hombre en la fenilcetonuria.
14) Verdadero.
15) Falso. Ellos derivan de la vía glucolítica, del ciclo de Krebs y de la ruta del fosfogluconato.
16) Verdadero.
Purinas,v pirimidinas:
1) Podría indicar Ud. en qué momento de la biosíntesis de las purinas y pirimidinas se incorpora el
PRPP?.
2) La carbamil fosfato sintetasa es una enzima que participa en el ciclo de la urea y en la síntesis
de pirimidinas. Indique a) Cuál es la fuente de N para esta enzima en los 2 procesos y b) La
ubicación intracelular de los mismos.
3) ¿Qué intermediario en la biosíntesis de las purinas se acumulará en mutantes incapaces de
sintetizar a) N5-N10-metenilFH4. b) Gly. e) Asp. d) Gln.?
4) Indicar la(s) principal(es) posición(es) en el anillo purínico que quedarán marcadas durante la
síntesis del mismo en células expuestas a a) 15N-Asp b)14C-Gly (grupo carboxilo) c) 14C-Ser (grupo
hidroximetilo).
5) Indicar la(s) principales) posición(es) en el anillo pirimidínico del UMP que quedarán marcadas
durante la síntesis del mismo en células expuestas a a) 14C-succinato (uniformemente marcado)
b) 15N-Asp c)3H-oxalacetato (uniformemente marcado).
6) Indicar el origen de los átomos de C y N en los anillos de purina y pirimidina.
7) Indique cuál es el destino final de las purinas en el hombre.
4
8) ídem para las pirimidinas.
9) Describa el mecanismo del alopurinol sobre la degradación de las purinas.
10) Indique brevemente las reacciones por las cuales el ATP es el precursor de NAD, FAD y la
coenzima A.
11) La aminopterina es un potente inhibidor de la dihidrofolato reductasa. Si se agrega este inhibidor a un cultivo de células, cuál de los siguientes procesos biosintéticos serán afectados : a)
Síntesis de hidratos de carbono; b) Síntesis de lípidos; c) Síntesis de DNA; d) Síntesis de RNA; e)
Síntesis de proteínas.
Respuestas:
3) a) Glicinamida ribonucleótido; b) 5-P-ribosilamina; c) 5-aminoimidazol-4-carboxilrribonucleótido;
d) 5-P-ribosilpirofosfato.
4) a) N1; b) C4 c) C2-C8.
5) a) C4, C5 y C6. Succinato es convertido a Asp, el cual se incorpora en el orotato con la subsecuente pérdida del -carboxilo. b) N1. e) H sobre C2. Dos átomos de 3H estarán presentes en el
carbono  del Asp, producto éste de la transaminación con el oxalacetato, y serán incorporados
en la posición 5 del dihidroorotato. Sin embargo, uno de ellos será eliminado en la deshidrogenación a orotato.
11) Al inhibir la producción de dTMP afectará la síntesis de DNA.
BlBLIOGRAFíA
-) Lehninger A.L., Nelson D.L., Cox M.M. "Principios de Bioquímica". Ediciones Omega.
-) Stryer L. "Bioquímica". W.H. Freeman and Co.
-) Lehninger A.L. "Bioquímica". Ediciones Omega.
-) Horton H.A., Moran L.A., Ochs R., Rawn S.D., Scrimgeour K.G. "Bioquímica". Prentice Hall
Hispanoamericana.
-) Wood, Wilson, Benbow, Hood. "Biochemistry".
Ciclo de la alanina
5
Ciclo de la urea. Lo sombreado es ornitina.
6
Interrelaciones entre ciclos de la urea y el de los ácidos tricarboxílicos
Reacción de la nitrogenasa
7
Ciclo del nitrógeno
8