Pregunta 43 · Bioquímica URV 2017

D'on obtenen el nitrogen que forma part essencial d'aquestes macromolècules? Argumenta la teva resposta exposant els mecanismes clau d'incorporació.

Solución: L'origen i la ruta d'incorporació del nitrogen cap a les proteïnes comprèn les fases següents: a. Origen ambiental i fixació biològica: L'origen primari del nitrogen és el gas $\mathrm{N_2}$ de l'atmosfera (78% de l'aire). Tanmateix, a causa de la gran estabilitat del seu triple enllaç ($\mathrm{N \equiv N}$), no és accessible directament per a la majoria d'organismes. Determinats microorganismes procariotes diazòtrofs (com ara *Rhizobium* o cianobacteris) duen a terme la fixació del nitrogen mitjançant el complex enzimàtic de la nitrogenasa, convertint el $\mathrm{N_2}$ en amoníac/ió amoni ($\mathrm{NH_4^+}$) amb gran despesa d'ATP. b. Organificació o assimilació primària: L'amoni és altament tòxic lliure i s'assimila ràpidament a les plantes i bacteris incorporant-se a esquelets carbonats procedents del metabolisme central: - A través de la *glutamina sintetasa* (GS), que amida el glutamat per donar glutamina consumint ATP. - A través de la *glutamat sintasa* (GOGAT), que transfereix el nitrogen amídic de la glutamina a l'$\alpha$-cetoglutarat per generar dues molècules de glutamat. - Addicionalment, la *glutamat deshidrogenasa* (GDH) pot condensar $\mathrm{NH_4^+}$ directament amb $\alpha$-cetoglutarat. c. Distribució per transaminació: Un cop el nitrogen forma part del glutamat i la glutamina, aquests actuen com a donadors universals de grups amino. Mitjançant reaccions de *transaminació* catalitzades per aminotransferases (que empren piridoxal-5-fosfat, PLP, com a coenzim), el grup amino és transferit a diferents cetoàcids per sintetitzar la resta dels aminoàcids. d. Animals: Els animals no poden fixar nitrogen ni sintetitzar determinats aminoàcids (essencials); per tant, depenen estrictament de la ingesta de proteïnes de la dieta (provinents de vegetals o altres animals) per obtenir el nitrogen aminoassimilable.