¿Hay amoníaco en nuestro cuerpo? CF Nº 71

Autora: María Cristina Chaler.

CIENCIA FÁCIL Número: 71
Bioquímica, la química de la vida.
Vías que conducen la salud

¿Hay amoníaco en nuestro cuerpo? (NH3)
Ya sabemos que tanto los aminoácidos como las proteínas y otras bioimoléculas que constituyen nuestro organismo vivo, poseen átomos de nitrógenos, de modo que cuando se degradan entre otros productos generan amoníaco (NH3), además las bacterias intestinales de alimentan de las sustancias nitrogenadas que llegan al lugar, de modo que también generarán dicho producto.
El amoniaco es altamente tóxico para el hombre y sobre todo para su sistema nervioso.
Cuando un individuo es sano los niveles normales de amoníaco en sangre (amoniemia) son sumamente bajos 0,000010 a 0,000050 gramos por decilitro (la décima parte de 1 litro).
Es importante que El Gran Laboratorio mantenga bajo el nivel de esta sustancia tan tóxica, y para que ello suceda, se producen una serie de reacciones químicas que tienden a transformar al amoniaco (NH3) en productos no dañinos que se puedan eliminar o reutilizar.
El órgano principal de remoción del amoníaco es el hígado, porque en él se dan algunas de las reacciones químicas de enorme importancia para disminuirlo.

Formación de glutamina
Una molécula llamada Lglutamato que posee la formula:
COO-CH2CH2CH (NH3+) COO- con el amoniaco (NH3) reacciona y forma glutamina CONH2CH2CH2CH (NH3+) COO-
En símbolos
COO-CH2CH2CH (NH3+) COO- + NH3 = CONH2CH2CH2CH (NH3+) COO-

Observemos que en la molécula de glutamato, un oxígeno es reemplazado por el grupo amino (NH2) de modo que esta reacción va consumiendo amoníaco del medio.
Esta vía consume energía en forma de ATP y es catalizada por una enzima llamada glutamina sintetasa.
Todo este proceso se da en los hepatocitos, que son las células especializadas del hígado que rodean a la vena central de los lobulillos (pequeños cuerpos de forma hexagonal)
También se produce en los músculos, riñones y cerebro para disminuir la cantidad de amoníaco en ellos.

Ciclo de la UreaEsta es una vía que también tiene el objetivo eliminar amoniaco (NH3), se produce en el hígado porque es el único órgano que tiene la totalidad de las enzimas para que el ciclo se desarrolle.
A través de él consumen moléculas de amoniaco, dióxido de carbono (CO2) y aspartato se produce con gasto de energía en forma de ATP y posee 5 (cinco) etapas.
En la quinta de estas etapas se libera urea (NH2CONH2) a partir de la hidrólisis de la arginina (aminoácido no esencial que también es producto del ciclo) la urea difunde desde el hígado a la circulación y llega a los riñones que se encargan de eliminarla, ya que el 75 por ciento de ella se excreta por orina y el 25 por ciento restante, se transforma en amoníaco en el colon por medio de la ureasa de las bacterias de ese lugar y vuelve al hígado para continuar su metabolismo.

La cantidad de urea eliminada depende de la alimentación, cuantas más proteínas ingerimos más urea se elimina.
En caso de insuficiencia renal el nivel de ésta (Uremia) aumenta en sangre porque los riñones pierden la capacidad de excreción de la misma.
El ciclo de la urea es otra vía que protege al organismo de la intoxicación por amoniaco cuando hay problemas genéticos que lo retardan o enfermedades que lo alteran aumenta su concentración en sangre (amoniemia) el sistema mas perjudicado por este incremento es el nervioso ya que el nivel normal de amoniaco en el cerebro es de 0,003 gramos y una pequeña suba provoca convulsiones y coma.

La acumulación de glutamina también produce exceso de amoníaco en los tejidos, sangre y en el líquido encéfalo raquídeo, esto hace que aumente la presión intercraneal y que se lesione el tejido nervioso por falta de oxigenación.

El exceso de amoniaco además acelera el ciclo de la glucólisis y retarda el ciclo del ácido cítrico de modo que altera completamente a las vías metabólicas.
Todo esto afecta enormemente al sistema nervioso no sólo a nivel celular sino en su total funcionamiento.

Hay niños que nacen con errores genéticos del ciclo de la urea por falta total de alguna de las enzimas que intervienen en el mismo, al principio aparentan totalmente normales pero entre la 24 y 48 horas entran en un cuadro irreversible de hipotermia (baja temperatura corporal), letargia (sueño continuo y patológico) y apnea (dificultad para respirar) y esto resulta fatal.
Si el error genético es sólo la disminución de alguna de las enzimas y no la falta total, el cuadro pude ser menos grave pero trae retardo mental progresivo.

Es de esperar que con correr del tiempo y el avance de la ciencia muchas de las enfermedades genéticas se puedan revertir y hasta evitar. Para ello debemos impulsar la investigación científica y para poder hacerlo esta debe ser valorada por la sociedad.
Un país sin educación científica será dependiente de aquel que la posee.

De los aminoácidos a las proteínas CF Nº 70

Autora: María Cristina Chaler.

CIENCIA FÁCIL Número: 70

Bioquímica, la química de la vida.
Vías que conducen la salud

De los aminoácidos a las proteínas

Las proteínas son los constituyentes primordiales del organismo vivo y se forman por la unión de varios aminoácidos.
Las diferencias entre unas y otras se deben exclusivamente a la secuencia de estos bloques que las constituyen el cambio de alguno de ellos, modifica la disposición o geometría en el espacio y fundamentalmente la función de las mismas.
La síntesis de las proteínas se produce en los ribosomas del citoplasma, en el orden en que los genes indican, una vez elaboradas tienen diferentes destinos según el requerimiento y función que deban cumplir de modo que se dirigirán a través de diferentes señales al punto indicado según la necesidad.

Su vida no es eterna
Las proteínas no pueden tener vida eterna, porque al envejecer dejarían de cumplir con sus funciones en forma eficiente, de modo que en el organismo vivo existen una serie de procesos cuya finalidad es degradar a las mismas. Los productos de degradación se volverán a reciclar para generar nuevas proteínas.
La duración de la vida dependerá de las funciones que cumplan.
Aquellas que se “exportan” como las enzimas digestivas, hormonas, anticuerpos viven sólo unos días o apenas horas.
Las enzimas que canalizan etapas metabólicas y regulan los diferentes ciclos viven mucho menos que estas.
La s que tienen un papel estructural importante viven un poco más como por ejemplo el colágeno que puede resistir meses.
Además algunas de ellas se deterioran por diferentes factores, de modo que deben ser degradadas y renovadas.
Cuando dejan de cumplir su función hay agentes especializados en degradarlas como los Lisosomas, que son pequeños órganos encargados de romper (hidrolizar) a aquella proteína que ha concluido su vida útil.
Estos órganos en general destruyen a las proteínas que ingresan a la célula desde el exterior, también aquellas del citosol que han cumplido con sus funciones y la de los órganos del citoplasma. El proceso es llamado autofagia o digestión de proteínas celulares. Se forman vesículas que se fusionan a los lisosomas y en una cavidad común se destruye la proteína inservible.
También los Proteosomas son complejos multienzimáticos encargados de degradarlas al igual que las calpainas activadas por el calcio (Ca++) y las caspasas que intervienen en la muerte celular programada (apotopsis) que resulta muy importante para evitar el mal funcionamiento celular por envejecimiento o la formación de tumores.

Cuando la alimentación es pobre las proteínas se degradan para servir como combustibles generalmente son sacrificadas a fin de proveer la energía necesaria para la vida celular.
La máquina destructora
Ubicuitina_proteasomas

La ubicuitina (Ub) es un polipéptido de 76 aminoácidos que se encuentra en todas la células y que marca a aquellas proteínas que deben ser destruidas.
El proceso tiene varias etapas:
Se activa la Ub
Se une en cadena a varias enzimas.
Se inserta en las proteínas a degradar
Las habilita para penetrar a los proteasomas que son complejos con forma de tubo en donde se encuentran las proteasas que atacan a las proteínas y las reducen a pequeñas cadenas que salen por el extremo opuesto del tubo al citosol y allí se continúan degradando mediante otras enzimas.
Este sistema degrada una serie de proteínas reguladoras como las
· Ciclinas: que regulan del ciclo celular
· P27: una proteína que junto con las ciclinas regula la vida celular
· Quinasas: enzimas que interaccionan con el ATP quitándoles grupos fosfatos y transfiriéndolos en diferentes reacciones químicas.
· P53: la súper proteína llamada el guardián del genoma que es antitumoral.
· Factores de trascripción: participan en el reconocimiento del código genético del ADN
· Proteínas reparadoras del ADN: Arreglan los errores genéticos y evitan enfermedades.
· Antígenos: inducen la formación de anticuerpos para protegernos de muchas enfermedades
· Proteína quinasa dependiente del AMP: es una enzima involucrada en procesos vitales como el funcionamiento de las neuronas, la adquisición de la memoria o en el crecimiento o diferenciación de la célula, entre otros.

Por algo le damos el nombre del Gran laboratorio.
La complejidad de organismo vivo maravilla día a día a cada uno de los científicos que lo estudian. Aún es muy poco lo que se sabe y mucho falta por conocer pero lo poco conocido nos hace respetar enormemente a la naturaleza.

Los aminoácidos CF Nº 69

Autora: María Cristina Chaler.

CIENCIA FÁCIL Número: 69

Bioquímica, la química de la vida.
Vías que conducen la salud

Los aminoácidos


Ellos son los bloques fundamentales que componen a cada una de nuestras proteínas

Los aminoácidos son compuestos químicos cuyas moléculas poseen en su estructura grupos amino (NH2) y ácido (COOH) son fundamentales para la formación de las proteínas y de otras sustancias que son necesarias para vivir.
Los llamados aminoácidos esenciales son aquellos que el organismo no es capaz de biosintetizar de modo que se deben ingerirse con la alimentación.
Se denominan:
Fenil alanina
Isoleucina
Leucina
Lisina
Metionina
Treonina
Triptofano
Valina.

Los aminoácidos semi esenciales son los que se producen en cantidad insuficiente para respaldar el crecimiento de los niños como:
Arginina
Histidina
Y el resto de los aminoácidos son no esenciales ya que el organismo es capaz de sintetizarlos pero a partir de la metabolitos de otros que sirven como base.
Su nombre:
Alanina
Aspargina
Aspartato
Cisterna
Glicina
Glutamato
Glutamina
Prolina
Serina
tirosina

Los aminoácidos provienen de la alimentación, de la degradación de las proteínas de los diferentes tejidos y de la biosíntesis de aminoácidos no esenciales que se realiza principalmente en el hígado.
Se utilizan:
para renovar las proteínas de los tejidos corporales. Sin ellos no habría salud ya que la síntesis de éstas requiere que estén todos presentes en adecuada cantidad y en caso de que hubiese algún faltante el proceso se frena.

para sintetizar compuestos nitrogenados que son esenciales para la vida pero que no son proteínas como:

hormonas: sustancias que tienen la función de afectar determinados órganos y tejidos a distancia o en zonas contiguas de donde se sintetizan, son mensajeros químicos que intervienen en la comunicación celular
colina: sustancia importante para el buen funcionamiento del corazón, cerebro y membrana celular. Su fórmula: (CH3)3N+CH2CH2OH-
creatina: se sintetiza en hígado riñones y páncreas y se almacena en el músculo como precursora de la fosfocreatina, constituye una fuente de energía muscular
purinas: bases nitrogenadas que son partes del ADN (ácido desoxi nucleico). Su nombre: Adenina y Guanina
pirimidinas: como uracilo, citosina y timina. Se encuentran en el ADN y se unen en forma complementaria con las purinas
coenzimas: compuestos no proteicos que junto con una apoenzima constituyen la Holoenzima (ver notas de enzimas)
glutation: es una cadena de tres aminoácidos (tripéptido) glicina, cisteina y ácido glutámico que actúa como antioxidante celular.
melanina: pigmento de color negro que se encuentra en el protoplasma celular de la piel, el cabello, retina en glándula suprarrenal y en ciertas zonas profundas del cerebro y es el determinante del color de la piel humana, en el albinismo la cantidad de melanina es pobre. Se cree que tiene la función de protección frente a los rayos ultra violetas, pero también se cree que es una sustancia que actua frente a la invasión de patógenos.

En la producción de energía generando amoníaco que se transforma rápidamente en urea (en el ciclo de la urea) por ser tóxico al organismo y en cetoácidos que se trasforman a su vez en glucosa (glucogénicos) y cuerpos cetónicos (cetogénicos) que son los precursores del acetilCoA, y aquí otra vez encontramos el punto en común con el ciclo del ácido cítrico.

Los aminoácidos no se acumulan como las grasas o la glucosa sino que su balance depende de un buen equilibrio entre la degradación y la síntesis de proteínas.
En un humano sano el balance de nitrógeno deberá ser positivo es decir que el nitrógeno que proveen los alimentos debe superar al que se excreta.

Durante la digestión, las proteínas que provienen de los alimentos se degradan hasta convertirse en aminoácidos que son absorbidos en el intestino y transportados por la sangre al higado para luego entrar en vías metabólicas tanto catabólicas como anabólicas:
· la síntesis de las proteínas
· la transformación en otros compuestos no proteicos que ya mencionamos.
· degradación como fuente de energía

En un adulto normal se degradan alrededor de 400g de proteínas por día y el 75 % de los aminoácidos liberados en esta degradación son reutilizados para la síntesis de nuevas proteínas.

Órganos que intervienen en el metabolismo de aminoácidos
El intestino
Este órgano absorbe a los que provienen de la digestión de las proteínas de toda la absorbida usa la aspargina y glutamina como proveedores de energía.
Hígado
A este órgano llegan por la vena porta los aminoácidos proveniente de la digestión.
Una vez aquí arranca el grupo amino (NH2) y lo transforma en urea y a los carbonos e hidrógenos en CO2 y H2O.
Aquí se biosintetizan aminoácidos no esenciales. Se produce el movimiento del grupo amino de una molécula o otra (transaminación), este grupo no es eliminado sino transferido a otra molécula e intercambiado por el grupo ceto (CO). Este proceso es catalizado por las transaminasas y amino transferasas.
La descarboxilación (pérdida del grupo carboxilo COOH) es otra de las reacciones que se produce catalizada por una enzima llamada descarboxilasa y así se transforman los aminoácidos en aminas.
Músculo
También es los músculos hay vías metabólicas y los principales aminoácidos liberados en el mismo son la alanina y glutamina que aportan nitrógeno a los tejidos.
Riñón
Capta la glutamina que proviene del músculo y la transforma en amoníaco (NH3) que es eliminado como amonio (NH4+) por la orina.

Poco a poco a través de las diferentes notas vamos conociendo las distintas vías que utiliza el Gran laboratorio para sostener la vida con salud.
El hombre debe ser conciente de los diferentes procesos que ocurren en él y así respetar a su cuerpo y mantener su equilibrio.
La naturaleza a través de la evolución dotó al hombre de la maravilla que es el cuerpo human. Nuestro deber es cuidarlo.

Metabolismo de Lípidos CF Nº 68

Autora: María Cristina Chaler.

CIENCIA FÁCIL Número: 68

Bioquímica, la química de la vida.
Vías que conducen la salud
El metabolismo de los Lípidos

Los compuestos grasos son alimentos que ingeridos en la justa medida, resultan muy necesarios ya que contienen en su composición o bien disueltos en ellos las sustancias esenciales para el desarrollo de una salud equilibrada.

Lo que vulgarmente llamados grasas son moléculas insolubles en agua porque carecen de polaridad, es decir, las cargas eléctricas en ellas, están distribuidas simétricamente. Si recordamos la regla de la solubilidad que dice: “lo polar disuelve a lo polar y lo no polar disuelve a lo no polar” estos compuestos serán sólo solubles en solventes no polares y rechazan al agua, de modo que se denominan hidrofóbicos.
Algunos de ellos en su molécula poseen dos zonas: una polar y otra que no lo es. Estas moléculas se denominan anfipáticas por tener una parte hidrofóbica y otra hidrofílica. (Atracción por el agua). Estos son lípidos de gran importancia porque forman parte de las membranas.


Los lípidos cumplen dentro del organismo vivo funciones muy importantes, son reservorios de energía, actúan como aislantes térmicos y protegen a los órganos vitales. También resultan ser aislantes eléctricos ya que permiten la despolarización de los nervios mielinizados, por ello el sistema nervioso posee un alto contenido de lípidos en su constitución. Al ingerirlos ingresan al organismo las vitaminas liposolubles y los ácidos grasos esenciales que estos alimentos contienen.
Los lípidos de mayor importancia fisiológica son los ácidos grasos, sus ésteres (triacilgliceroles), los fosfolípidos que conforman la membrana de las células, son tensioactivos (antiespuma) e importantes en el tejido nervioso junto con los glucolípidos. El colesterol también es componente importante de las membranas y base para la formación del resto de los esteroides y otros esteroles como hormonas, corticoides, hormonas sexuales, vitamina D y ácidos biliares..

Sus moléculas de estos compuestos están formadas por alcoholes “unidos” (esterificados) con ácidos grasos (ácidos de cadena larga) de modo que al ser digeridas se rompen y liberan sus componentes que son productores de gran cantidad de energía cuando se oxidan en el ciclo del ácido cítrico y así se constituyen en buenos combustibles para los tejidos y en fuente de átomos de carbonos para la fabricación de colesterol y esteroles.

Luego de la digestión, los triacil gliceroles formados por glicerina unida a tres ácidos grasos, pierden dos de ellos y forman mono acil gliceroles y ácidos grasos, estos en el intestino se combinan con proteínas (lipoproteínas) formando los llamados quilomicrones o micro esferas transportadoras de grasas y colesterol desde la sangre, mediante el plasma, hacia los tejidos.
El hígado no capta este tipo de moléculas, tampoco lo hace el sistema nervioso, ni los eritrocitos (glóbulos rojos) pero sí lo hacen los tejidos extra hepáticos en donde una enzima (ver notas de enzimas) la lipoproteína lipasa, los hidroliza (ruptura a través del agua) y pueden ser usados como combustibles.

En el hígado se producen dos procesos:
Lipogénesis o fabricación de lípidos a partir de glucosa donde se producen triacilgliceroles y lipólisis que es el proceso inverso. El de estas sustancias sale del higado hacia los tejidos y se transporta en sangre en forma de lipoproteínas.
De muy baja densidad, (VLDL) (very low density lipoprotein), es lo que comúnmente en medicina se lo denomina colesterol malo porque cuando pasa de cierto límite en sangre, tiene la capacidad depositarse en las arterias formando ateromas que son causantes de la ateroesclerosis.
De baja densidad (LDL) (low density lipoprotein) transportadora de colesterol desde el hígado a los tejidos para ser utilizado en la construcción de las membranas.
De densidad intermedia (IDL) (Intermediate density lipoprotein) transportadora de los metabolitos de las sustancias anteriores.

Hay una lipoproteína de alta densidad (HDL) (High density lipoprotein) que interviene en el transporte inverso desde los tejidos hacia el hígado. Vulgarmente llamado colesterol bueno, por eliminar colesterol de los tejidos.


Los ácidos grasos libres formados se oxidan a cuerpos cetónicos para ser transportados a los tejidos para que en caso de ser necesario son usados como reserva de combustible, siendo oxidados en las celulas de los diferentes tejidos en el ciclo del ácido cítrico (vía en común con la glucólisis) sobre todo cuando la alimentación es deficiente.

El tejido adiposo
Se ha comprobado en los últimos años que el tejido adiposo no es una fuente de energía pasiva sino que en el mismo hay vías metabólicas de lipogénesis /lipólisis, de modo que este tejido se renueva en forma constante.
En resumen
De la digestión de las grasas se producen en el intestino monoacil gliceroles, y ácidos grasos que pasan como quilomicrones al torrente sanguíneo donde una parte de ellos son transportados hacia los tejidos extrahepáticos (adiposo y músculo) que en caso de necesidad los usaran como combustible siendo degradados en el ciclo del ácido cítrico. Otra parte entra en la vía de lipogenesis/lipólisis.
En el hígado, la glucosa genera ácidos grasos, algunos de ellos entrarán en la vía de lipogénesis y producirán grasas parte de ellas se descompondrán en sus productos primarios (lipólisis) y otra parte será transportada como lipoproteínas hacia el músculo o tejido adiposo, otros se transformarán en cuerpos cetónicos y serán llevados a los tejidos para ser usados como combustibles en caso de necesidad.
Al músculo llegan ácidos grasos libres provenientes de la digestión o del tejido adiposo que también entran en la vía de la lipogenesis/lipolisis y también llegan cuerpos cetónicos que provienen del hígado y se usan como combustible en caso de inanición.
En el tejido adiposo la glucosa también activa la lipogenesis/lipolisis y los ácidos grasos libres de este proceso alimentan al resto de los tejidos. A su vez este tejido recibe triglicéridos provenientes del proceso digestivo.
El ciclo del ácido cítrico es común a la vía de la glucólisis y de la lipogénesis /lipólisis

El conocimiento de la química de nuestro cuerpo nos da una idea de cómo funciona el Gran Laboratorio.
Los avances de la investigación en bioquímica han dado a la medicina las armas necesarias para el tratamiento de muchas enfermedades que hasta hace poco resultaban desconocidas.
Aún queda mucho camino por recorrer