9. Biosíntesis de proteínas
El ordenamiento de los nucleótidos en el ADN indica la secuencia de aminoácidos de una proteína por sintetizar. Este mensaje esta cifrado en la disposición de las bases A; G; C y T, es trascripto al ARN. El ARNm expresado con las bases A, C, G y U, debe ser traducido en secuencia de aminoácidos.
Código Genético La unidad de información en el ARNm es jun terno o triplete de bases llamado codón. Cada aminoácido está representado por un triplete. UAA, UAG y UGA indican la terminación de la cadena polipeptídica.
El código genético tiene validez universal para todos los seres vivos. La información completa para la síntesis de una cadena polipeptídica se denomina cistrón (exones + intrones). Los exones son partes del cistrón que contienen información genética para una proteína, NO ES UN GEN; y un intrón es porción de ADN que no posee información para la síntesis proteica.
ARNm Se transcribe los exones e intrones para formar el ARNhn. A este ARNmhn se le agrega el capuchón de 7-metil-GTP, en el extremo 5´ y la cola poli"A" en el extremo 3´. Se realizan cortes y empalme de exones, proceso llamado Splicing, jugando un papel importante las RNPnp. Cada intrón posee secuencias co9nsenso en sus extremos y una porción intermedia donde se fijan las RNPnp; formándose un splicesome, que procede al corte exacto en él limite entre el intrón y los exones. Luego los exones son unidos, extremo a extremo, en el orden correcto, formando el ARNm, que posee información para la síntesis de proteínas. En eucariotas es monocistrónico y en bacterias puede ser policistrónico.
Mecanismo De Biosíntesis De Proteínas
- Activación de aminoácidos: requiere de aminoácidos libres, aminoacil-ARNt sintetasa, Mg y ATP. El aminoácido reacciona con el ATP para formar aminoacil-AMP-enzima. Se libera PPi, y el aminoácido activado es transferido al ARNt especifico.
- Iniciación de la cadena: interviene un ribosoma, un ARNt iniciador, ARNm y factores de iniciación. La subunidad menor del ribosoma se fija al ARNm. Varios factores de iniciación interaccionan con el capuchón del extremo 5’ y luego desplaza a la partícula ribosómica pequeña sobre el ARNm hasta ubicar el codón de iniciación AUG. El Fle-2 forma un complejo con GTP y un ARNt iniciador que transporta metionina. El metionil-ARNti se adhiere al sitio P. La entrada de Fle5’ provoca la liberación de otros factores y la hidrólisis de GTP quedando formado un complejo de iniciación de 80S.
- Elongación: se realiza en un ciclo que se repite en cada aminoácido agregado. Unión de aminoacil-ARNt al sitio A del ribosoma el factor de elongación FEe-1 se une a GTP y a aminocil – ARNt cuyo anticodón se adapta al codón correspondiente en el ARNm y se fija al sitio A del ribosoma. El grupo carboxilo de la metionina del ARNti en el sitio P se une a la función amina del aminoácido fijado al ARNt en el sitio A cuya reacción es catalizada por la peptidil transferasa. Se forma un dipeptidil que queda unido al ARNt ubicado en el sitio A. El ARNti, del sitio P descargado de su metionina es liberado. La traslocación requiere GTP y FEe-2. El dipeptidil-ARNt se desplaza del sitio A al P. El ribosoma avanza al siguiente codón sobre el ARNm en el sentido 5’ ® 3’y se inicia otro ciclo.
El gasto energético de la formación de un enlace peptídico es de cuatro uniones de alta energía. Cuando se ha completado la cadena, se llega a un codón de terminación que puede ser UAA, UAG, y UGA, que es reconocido por el factor de liberación. La cadena polipeptídica es separada del ARNt por hidrólisis. Se libera el ARNt descargado y las subunidades ribosómicas.
Al terminar la síntesis se producen modificaciones de postraducción que consisten en la eliminación del residuo N-terminal, formación de puentes Disulfuro, modificaciones covalentes diversas, adición de oligosacáridos y/o adición de grupos prostéticos.
Señalización Del Tránsito De Proteínas La síntesis siempre comienza en el citoplasma y sigue dos vías:
- Los ribosomas permanecen libres en el citoplasma, y al completarse la cadena polipeptídica ésta es liberada al citosol. Esta vía comprende a las proteínas del citoplasma, núcleo, mitocondrias y peroxisomas. Estas moléculas destinadas a las organelas poseen péptido señal.
- Los ribosomas son atraídos hacia la membrana del retículo endoplásmico. Siguen éstas vías las proteínas de exportación, siendo éstas del retículo endoplásmico, Golgi y lisosomas.
La ubicuitina se une a las proteínas y las señala para su degradación.
Regulación De La Expresión Génica Existen genes estructurales, operadores y reguladores. En los procariotas la actividad de los genes estructurales, es controlada por un gen operador. Junto al gen operador esta el gen promotor, el cual se une al ARNt polimerasa para iniciar la transcripción. La actividad del opéron es controlada por genes represores. Cuando el represor se une al operador, se dice que el opéron esta reprimido.
En eucariotas existen proteínas reguladoras que reconocen secuencias especificas en los sitios promotores y pontenciadores. En estos, han descripto dedos de zinc, hélice-giro-hélice y cremallera de leusina.
Mutaciones Son cambios en la secuencia del ADN del genoma. Pueden ser PUNTUALES cuando afecta a un par de bases, o comprender cambios estructurales en los cromosomas.
Los TRANSPOSONES son secuencias de ADN capaces de insertarse en una nueva localización en el genoma.
Acción De Los Antibióticos Existen antibióticos que bloquean el proceso de transcripción como la actinomicina-D, rifamicina y la rifampicina; otros afectan a la traducción como la puromicina, estreptomicina, tetraciclinas, cloranfenicol y la cicloheximida.
Oncogenes Son genes que producen que la sufra una transformación cancerígena. Los proto-onco genes codifican proteínas quinasas, razón por la cual poseen gran importancia para su crecimiento y desarrollo.
Un proto-onco-gen, puede transformarse en oncogen por mutación, traslocación, amplificación o por activación de retrovirus.
Son compuestos orgánicos distintos a proteínas, glúsidos y lípidos, esenciales para el desarrollo y la salud. No se sintetizan en el organismo, por esta razón se las incorpora con la dieta.. Muchas actúan como coenzimas forman parte de ellas. Se las clasifica según el tipo de solubilidad en liposolubles que corresponden a las vitaminas A, D, E y K; y en hidrosolubles que son el complejo B y la vitamina C.
Vitaminas liposolubles Su absorción requiere la presencia de bilis y se realizan en el intestino.
Vitamina "a" o retinol Las vitaminas A1 y A2 son isómeros todo-trans de la vitamina A. El retinal y el ácido retinóico son derivados activos de la vitamina. Fuentes naturales: en vegetales son los carotenos, encontrándose en zanahoria, zapallo, acelga, espinaca, batata, tomate, hígado leche, manteca y huevo. Las necesidades diarias son: 5.000 UI. Es vehiculizada en sangre por proteínas especificas. En la célula se asocia a un receptor de membrana, penetrando al citoplasma, pasa al núcleo y se adhiere en sitios específicos del ADN.
La avitaminosis produce lesiones epidérmicas y oculares como la xeroftalmia (ceguera nocturna).
En su papel funcional, participa en la regulación de la división y diferenciación celular; y en la síntesis de glicoproteinas. El retinol se produce en los bastoncitos.
Vitamina "D" O Calciferol Deriva del grupo de los esteroides. Existen 2 vitámeros, uno vegetal D2 o ergocalciferol y otro animal D3 o colecalciferol. Fuentes naturales: en el organismo se sintetiza una provitamina que es el 7-dehidrocolesterol, que se convierte en D3 por acción de la luz UV. Las necesidades diarias son de 400 UI.
En el organismo, precisamente en el hígado, la D3 es hidroxilada a 25-(OH)2-colecalciferol, este pasa a sangre unido a proteínas especificas y llega al riñón, donde es hidroxilado formando 1,25-(OH)2-colecalciferol, que es el metabolito mas activo.
En su papel funcional participa regulando la homeostasis del Ca y fosfatos. En el intestino aumenta la absorción del Ca; en el hueso el 1,25-(OH)2-colecalciferol aumenta la resorción del Ca y la 24,25-(OH)2-colecalciferol incrementa la mineralización; en el riñón activa la reabsorción del Ca y fosfatos en los túbulos renales. Actúa como hormona esteroide en el núcleo.
Vitamina "k" Deriva de la naftoquinona, es sensible a la luz, sus fuentes naturales son: repollo, coliflor, espinaca, queso, hígado, etc. Esta vitamina es sintetizada por la flora intestinal.
La falta o disminución de esta vitamina una disminución de la protrombina (retardo de la coagulación). Existen antivitaminas como la warfarina y el dicumarol.
Esta vitamina juega un importante papel en la coagulación sanguínea, ya que sin ella no se pueden formar los factores de coagulación (II, VII, IX y X).
Vitamina "e" Esta constituida por el núcleo cromano que posee una cadena de 16C. Las fuentes naturales son los aceites vegetales y las nesecidades diarias son de 10 a 15mg de tocoferol. La avitaminosis produce un aumento en la fragilidad de los glóbulos rojos y creatinuria. Esta vitamina actúa como antioxidante.
Vitaminas hidrosolubles. Vitamina "b1" (timina)o factor antiberibérico Constituida por el núcleo pirimidina. Se la encuentra en granos de cereales enteros y en carne de cerdo. Las necesidades diarias son de 1 a 1,2mg, pero aumenta cuando la ingesta de glúsidos es mayor en la dieta; en alcohólicos el requerimiento es mayor.
La avitaminosis es conocida como beriberi, patología caracterizada por debilidad muscular, fatiga, cefaleas, insomnio, mareos, inapetencia y taquicardia.
La forma activa de esta vitamina es el pirofosfato de tiamina, actuando como coenzima para la descarboxilación de a -ceto-ácidos, y también es coenzima de transcetolasas.
Vitamina "B2" (Riboflavina) Se descompone por acción de la luz, sus fuentes naturales son: leche, hígado, riñón, carnes, espinaca y zanahoria, siendo las dosis diarias de 1 a 2mg.
La avitaminosis produce glositis, queilitis, fisuras en las comisuras de los labios, descamación de la piel, y varias patologías dérmicas. Posee un papel funcional importante, ya que integra moléculas como FMN y FAD, coenzimas oxido-reductasas.
Vitamina "B3" O Ácido Pantoténico Formada por ácido pantoténico y b -alanina. Las fuentes naturales se encuentran en todos los alimentos.
Integra a moléculas de gran importancia metabólica como a la fosfopanteteína y a la coenzima A.
Vitamina "b5" o nicotinamida. La niacina es un derivado del núcleo pirimidina, el triptófano puede convertirse en nicotinamida. Se la suele encontrar en hígado, huevos, carnes y granos enteros.
La deficiencia de esta vitamina produce una patología denominada Pelagra, que se caracteriza por dermatitis, glositis, estomatitis, nauseas, emesis, diarrea, enteritis, signos y síntomas neurológicos.
Esta vitamina integra moléculas como NAD y NADPH, coenzimas redox. Sus nesecidades diarias son de 13 a 19mg por día.
Vitamina "b6" o piridoxina Derivado de la pirimidina, que se oxida a piridoxal o se adiciona una amina para formar piridoxalamina. Se la encuentra en granos enteros. Las necesidades diarias son de 2mg aproximadamente.
La avitaminosis casi no se produce en el hombre, pero puede producir dermatitis, trastornos gastrointestinales, anemia y confusión mental.
La forma activa de la vitamina es el piridoxal fosfato, coenzima que participa en reacciones del metabolismo de aminoácidos y biosíntesis de hemo.
Vitamina "b7" o biotina Está formada por los núcleos tiofeno e imidazol condensados con una cadena lateral de ácido valérico. Sus fuentes naturales son hígado, riñón, leche, yema de huevo, tomate y levadura. Esta vitamina es sintetizada por la flora intestinal. Los requerimientos diarios son de 130 a 300m g. La avidina que esta en la clara del huevo impide su absorción. La avitaminosis produce dermatitis, anorexia, somnolencia, nauseas y dolores musculares.
Esta vitamina participa en la constitución de coenzimas de carboxilasas.
Ácido Fólico Formado por el núcleo pteridina, ácido p-amino-benzoico y ácido glutámico. Las fuentes naturales son las legumbres, carnes y vísceras. Esta vitamina es sintetizada por la flora intestinal. La avitaminosis ocasiona la anemia megaloblástica. Participa en la transferencia de restos monocarbonados, constituye parte de coenzimas como el ácido tetrahidrofólico, participa en la síntesis de purinas y metabolismo de aminoácidos. Las antivitaminas frenan la mitosis.
Vitamina B12 O Cianocobalamina Compuesta por el anillo tetrapirrólico corrina con un átomo de cobalto en el centro. Las fuentes naturales son la leche, el hígado, riñón, carne, huevos, pescados y mariscos. Es absorbida en él estomago por el factor intrínseco de la mucosa. La falta de factor intrínseco produce la anemia perniciosa y / o megaloblástica y lesiones del sistema nervioso. Actúa en la conversión de homocisteína en metionina y en la isomerización de L-metil-malonil-CoA en succinil-CoA.
Vitamina C O Ácido Ascórbico El ácido ascórbico biológicamente activo es el isómero L, siendo un energético reductor que se inactiva por calentamiento o en solución neutra y o alcalina. Se encuentra en los cítricos. La necesidad diaria es de 75mg por día. La avitaminosis produce una patología denominada Escorbuto que se caracteriza por dolores ósteo-artro-musculares, anemia, inflamación de las encías y aflojamiento de piezas dentarias. Esta enzima es un antioxidante que participa en procesos redox.
El agua constituye el 60% del peso corporal en el hombre adulto; el 55% en la mujer y el 77% en el lactante. Esta masa de agua está distribuida en un compartimiento intracelular e extracelular. Él liquido extracelular constituye el medio interno. En el hombre adulto el 45% del peso corresponde al agua intracelular y el 15% al liquido extracelular, del cual el 10% corresponde al liquido intersticial y el 5% al liquido intravascular.
El Na es el principal catión extracelular, el K es el principal catión intracelular. Entre los aniones, el Cl y los fosfatos son extracelulares, los proteinatos y sulfatos son intracelulares.
El equilibrio de Gibbs-Donnan se refiere a la presencia de proteínas confinadas en espacios cerrados por membranas semipermeables, determina una distribución desigual de los iones difucibles. : la concentración total de los aniones es igual a la concentración de cationes en cada lado de la membrana; en el compartimiento que contiene proteínas, la concentración de aniones difucibles es menor y la de es cationes mayor que en la que no tiene proteínas; la presión osmótica en el lado con proteínas es ligeramente superior al del lado que no posee proteínas.
La osmolaridad del plasma sanguíneo es de 300 miliosmoles por litro, que corresponde a los electrolitos de bajo peso molecular. El Na y el K son los iones más importantes. Su movimiento a través de la membrana es condicionado por sistemas de transporte activo(Na, K ATPasa). La regulación de la osmolaridad del liquido extracelular depende de la actividad renal, reguladas por la vasopresina, aldosterona y péptido natiurético atrial. Los cuadros de deshidratación y de hiperhidratación pueden ser isotónicos o acompañarse de cambios de osmolaridad (hipotónicos o hipertónicos).
Equilibrio ácido-base Para hacer frente a la continua adición y remoción de ácidos y bases, el organismo cuenta con:
Mecanismos amortiguadores: En el espacio intracelular están representados por proteínas (Prot – / HProt) y fosfatos (HPO42- / H2PO4). En las proteínas sanguíneas, especialmente al hemoglobina, actúan como buffers. Los fosfatos tienen poca importancia en él liquido extracelular. El sistema de mayor importancia es el de bicarbonato / ácido carbónico. El dióxido de carbono formado por la actividad celular se disuelve en los líquidos y se hidrata por acción de la anhidrasa carbónica para dar ácido carbónico, el cual se disocia en los iones bicarbonato y H+. La concentración de ácido carbónico depende de la cantidad de CO2 disuelta y ésta de la presión parcial de CO2. Por esta razón se puede hablar de un sistema HCO3- / CO2. El pK es de 6,1. A pH fisiológico de 7,4 la relación [HCO3-] / [CO2] tiene un valor de 20.
La mayor parte del CO2 se transporta como bicarbonato en sangre, mientras un 5% como carbamino de hemoglobina. La oxihemoglobina es un ácido relativamente fuerte con respecto a la hemoglobina, esto ocasiona intercambios iónicos asociado al transporte de gases. Ambos componentes del sistema HCO3- / CO2 pueden ser regulados.
El centro respiratorio es sensible a cambios de pH y de PCO2 de la sangre. Una caída en el pH o aumento de PCO2 provoca un incremento en la frecuencia y profundidad de los movimientos respiratorios, intensificando la eliminación del CO2.
Una reducción de PCO2 o aumento de pH deprime la frecuencia y amplitud de los movimientos respiratorios con lo cual, favorece la acumulación de CO2 en sangre.
De esta manera se procura mantener el pH próximo a su valor normal, tratando que la [HCO3-] / [CO2] se acerque a 20.
Otro regulador es el riñón, que pone en marcha para contrarrestar el exceso de ácidos mediante: la reabsorción de bicarbonato; acidificación de la orina; y producción de amonio. La acidez titulable es mas la cantidad de amonio, menos la de bicarbonato en orina, dan la excreción neta de ácidos y sirve para dar el índice de la contribución del riñón a la regulación de [H+], frente a los excesos de ácidos en el organismo.
Trastorno Del Equilibrio Ácido-Base Según cual sea la modificación de los componentes del sistema HCO3- / CO2 se distinguen 4 tipos de alteraciones: 1) Acidosis respiratoria; 2) Acidosis metabólica; 3) Alcalosis respiratoria; 4) Alcalosis metabólica. Estas pueden ser compensadas o descompensadas. Si se determina la concentración de hemoglobina, se puede calcular el exceso de bases. Los aniones restantes se obtienen de la suma de: ([Na+] + [K+]) – ([Cl-] + [HCO3-]), cuyo valor normal es de 15 a 20 mEq/L.
Componentes minerales del organismo Sodio: Catión extracelular, su concentración en el plasma es de 135 a 145 meq/l. Este es el responsable de la mitad de la presión osmótica del liquido extracelular. La principal vía de excreción es por riñón, la aldosterona activa la excreción, mientras el péptido natiurético atrial la inhibe.
Potasio: Catión intracelular, en él liquido extracelular su concentración es de 150 meq/l, y en el plasma los valores normales son de 4 a 5,5 meq/l. La secreción de k+ en los túbulos distales del riñón es activada por la aldosterona.
Cloruro: Anión extracelular cuya concentración en el plasma es de 102 mEq/L, cuyos niveles suelen ser paralelas a la de sodio.
Calcio: El calcio iónico es la forma fisiológicamente activa. Cuando aumenta la alcalosis, el calcio disminuye, y así vise versa.
Su concentración es de 2 a 2,3 mEq/L. Su absorción se realiza en el intestino . La homeostasis del calcio, depende de la hormona paratiroidea, que se secreta cuando los niveles de calcio en el pasma son bajos, actuando sobre la resorción en el hueso, en los túbulos renales incrementa la reabsorción del calcio, induce a la 1a -hidroxilasa a la formación de 1,25-(OH)2-D3; siendo esta la que actúa en la mucosa intestinal, aumentando la absorción de calcio.
Magnesio: Catión intracelular, cuya concentración en el plasma es de 1,5 a 3 mg/l. Este catión es esencial en algunas reacciones enzimáticas, forma con atp y otros nucleótidos trifosfatados.
Hierro: El nivel normal de hierro en sangre es de 60 a 150m g/l. Para su absorción es necesario de hcl en el jugo gástrico, de ácido ascórbico y succinato que permiten la formación de quelatos ferrosos. El hierro se elimina por vía intestinal.
Cobre: Es componente de citocromo-oxidasas, superóxido dismutasa, mao, etc. Forma parte de los complejos antioxidantes.
Manganeso: Es requerido por varias enzimas como cofactor.
Cobalto: Componente de la cobalamina, vitamina b12.
Molibdeno: Componente de varias métaloenzimas.
Fluor: En el agua tiene una acción preventiva para las caries. Su exceso produce fluorosis.
Son mediadores químicos en sistemas biológicos de comunicación e integración.
Por su naturaleza química se clasifican en esteroides (derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno), aminas o aminoácidos, eicosanoides (derivados de AG poliinsaturados), péptido y proteínas. Las acciones que provoca en la célula efectora pueden ser: Modificación de la actividad de sistemas de transporte de membrana; Modificación de la actividad de la síntesis proteica; Modificación de la actividad de enzimas existentes. Las hormonas actúan en concentraciones pequeñas, poseyendo gran especificidad de acción, debiéndose la especificidad a la presencia de receptores. Los receptores pueden ser saturados por la hormona. Estos receptores pueden estar en la membrana plasmática o en el interior de la célula. Las hormonas que se unen a receptores intracelulares son las esteroides y tiroideas, formando un complejo H-R que se dirige al núcleo y se fijan a secuencias especificas del ADN modificando la actividad de transcripción.
Las hormonas que poseen receptores de membrana, producen cambios en el sistema AMPc.
Sistema AMPc El AMP cíclico se forma por acción de la adenil-ciclasa en presencia de ATP. La unión de la hormona al receptor es la primer señal, transmitida a la proteína G, ésta, esta unida a GDP, cuando es activada reemplaza el GDP en GTP y ello lo capacita para modificar a la adenil-ciclasa en la membrana. Las proteínas G pueden ser estimuladoras o inhibitorias de la adenil-ciclasa. El AMPc formado, estimula a proteínas quinasas en la célula. Cuando el nivel de AMPc aumenta se une a proteínas R y C, siendo esta ultima la activa.
La inactivación del AMPc es producida por acción de la fosfodiesterasa que lo convierte en AMP. Sistema fosfatidilinositol-4,5-bisfosfato La unión de la hormona al receptor activa a la fosfolipasa C que cataliza la hidrólisis del fosfatidilinositol-4,5-bisfosfato, produciendo dos mensajeros: inositol-1,4,5-trifosfato y el diacilglicerol. El inositol-1,4,5-trifosfato produce apertura de los canales de calcio en las membranas del retículo endoplásmico, se libera el ión de las cisternas del RE y aumenta bruscamente la concentración intracitoplasmática de calcio.
El DAG activa a la proteína C quinasa, que fosforila proteínas relacionadas con factores de crecimiento celular
Sistema gmp cíclico Se genera a partir de GTP por acción de la guanidil ciclasa,. Produce la activación de proteínas quinasas, relacionadas con el desarrollo y ploriferación celular. El calcio es otro sistema que interviene junto con las hormonas. Diferentes estímulos determinan aumentos bruscos en la concentración de calcio. El calcio es el mensajero final de distintos sistemas de transmisión de señales . El calcio se une a determinadas proteínas, específicamente a la calmomodulina.
La calmomodulina sufre cambios conformacionales en su molécula y permite activar a diversas enzimas.
Hipófisis En el hipotálamo existen factores estimulantes de la secreción de hormonas hipofisiarias y tres factores inhibitorios para las hormonas del crecimiento, melanocito estimulante y prolactina. Las hormonas estimulantes son: liberadora de corticotrofina (CRH) de naturaleza proteica; liberadora de tirotropina (TRH), tripéptido; liberadora de la hormona leutinizante y folículoestimulante (LH-RH y FSH-RH), decapéptido; reguladoras de la prolactina que son una inhibidora (PRI) y otra estimulante (PRH), naturaleza peptídica; reguladoras de la somatotrofina, una liberadora (GH-RH) y otra estimulante que es la somatostatina, de naturaleza peptídica; reguladoras de la hormona melanocito estimulante una liberadora (MSRH) y otra inhibitoria (MSIH) de naturaleza peptídica.
Las hormonas de la adenohipófisis son: son la ACTH de naturaleza polipeptídica; TSH de naturaleza glicoprotéica; las gonadotropinas que son la LH y FSH; prolactina (PRL o PR) de naturaleza proteica; la melanocito estimulante MSH de naturaleza peptídica; la somatotrofina GH es una proteína simple que estimula la síntesis proteica, disminuye la lipogénesis y activa la lipólisis, deprime el transporte de glucosa en el músculo y utilización de glucosa, es un hiperglucemiante; las somatomedinas son producidas en el hígado por acción de la GH, aumentan la actividad mitótica en fibroblastos, remendan la acción de la insulina en músculo y tejido adiposo.
Las hormonas de la neurohipófisis son: la oxitocina de naturaleza peptídica; y la vasopresina o antidiurética de naturaleza peptídica.
Tiroides Estas glándulas tirosina o T3 y T4. Estas son transportadas en la sangre por proteínas especificas, en el hígado donde son conjugadas con ácido glucurónico y sulfato siendo excretadas con la bilis. Estas hormonas estimulan la síntesis de ARN y proteínas, aumentan la actividad de la bomba de sodio-potasio, incrementan el consumo de oxígeno y promueven la utilización de glucosa, lípidos y aminoácidos. En consecuencia aumentan el metabolismo.
La calcitonina se sintetiza en las células C de las tiroides, posee naturaleza proteica.
Se une a un receptor de membrana y aumenta el nivel de AMPc en la célula efectora. Produce una rápida disminución de los niveles de calcio y fosfatos en sangre.
Corteza Suprarrenal Secreta glucocorticoides (cortisol-cortisona), mineralocorticoides (aldosterona-desoxicorticosterona), corticoides androgénicos (androstenediona-dehidroepiandrosterona). Los corticosteroides son transportados en la sangre por proteínas simples como la albúmina y rápidamente eliminados, principalmente en hígado, que los vierte en la bilis; se reabsorben en el intestino y se excretan en su mayor parte por orina.
A partir de corticoides androgénicos se forman 17-cetoesteroides. La síntesis y secreción de los corticoides esta regulada por la ACTH . Los corticoesteroides poseen receptores citoplasmáticos, donde se une la hormona formando el complejo H-R y penetra en el núcleo donde se fija a determinadas secuencias del ADN activando la transcripción.
Glucocorticoides: Aumento de glucosa , ácidos grasos libres y aminoácidos en sangre circulante. En tejidos extrahepatico deprime las vías de utilización de glucosa, principalmente la glucólisis; estimula la degradación de proteínas; en el tejido adiposo activa la lipólisis. En hígado activan la gluconeogénesis a partir de aminoácidos, aumenta la síntesis de enzimas, poseen acción antiinflamatoria e inhibe a la fosfolipasa A2.
Mineralocorticoides: Aumentan la reabsorción de na y cl y la excreción de k en los túbulos renales. Corticoides androgénicos Poseen efectos anabólico sobre las proteínas, estimula la síntesis proteica. Medula adrenal Produce dos hormonas que son la adrenalina y la noradrenalina, que son derivadas de la tirosina. Se inactivan en las mitocondrias por acción de la MAO u / o COMT. Los metabolitos se secretan por orina y son el ácido vanil-mandélico y metanefrina.
La adrenalina y la noradrenalina poseen receptores de membranas que son a 1, a 2, b 1, b 2. , que interactúan con proteínas G aumentando el nivel de AMPc.
Los receptores a 1 se encuentran en la musculatura lisa arterial; los a 2 en terminales nerviosas, plaquetas y vasos sanguíneos. Estos receptores desencadenan la contracción de vasos sanguíneos, aumento de la presión arterial, contracción de esfínteres y contracción de útero en la mujer.
Los receptores b 1 se encuentran en el corazón y los b 2 se encuentran en el músculo liso de bronquios y arterias. Estos producen un aumento en la frecuencia cardiaca, relajación del músculo liso en vasos sanguíneos, bronquios y tractos gastrointestinal y genitourinario..
Estas hormonas estimulan la glucógenolisis e inhiben la glucógeno génesis aumentan la guconeogenesis. Son hiperglucemiantes.
Páncreas Secreta la insulina y el glucagón. La insulina es de naturaleza peptídica, que se sintetiza como Pre-pro insulina, que a través de ciertas reacciones de cortes de péptidos, se genera la insulina activa. Él estimulo más eficaz es el aumento de glucosa en sangre. Posee receptores de membrana que son glicoproteinas, lo cual hace permeable la membrana para el paso de la glucosa. Esta hormona activa el paso de glucosa, aminoácidos, nucleósidos y fosfatos a la célula. Estimula las vías catabólicas de la glucosa, deprime a la gluconeogénesis y aumenta la lipogénesis. Es un hipoglucemiante.
El glucagón es de naturaleza peptídica y su secreción es estimulada por la disminución de glucosa en sangre. Es un hiperglucemiante. Se une a receptores de membrana activando a la adenilato ciclasa.
Actúa en el hígado estimulando la glucogenolisis y reprime la glucógeno génesis, incrementa la gluconeogénesis. En el tejido graso estimula la lipólisis.
Testículo La principal hormona es la testosterona que es un esteroide, la forma más activa es la dihidrotestosterona. Los metabolitos principales son la androsterona y eticolanolona, que forman parte de los 17-cetoesteroides urinario. Estimula la síntesis proteica.
Ovario Secreta los estrógenos (estradiol y estrona). Tienen acción anabólica en los órganos genitales femeninos, aumentan la captación de agua, electrolitos y glucosa por las células del endometrio.
La progesterona produce movilización de proteínas tisulares y su utilización con fines gluconeogenico. En general los esteroides activan la trascripción y síntesis de proteínas especificas.
Paratiroides La hormona paratiroidea PH se sintetiza como preprohormona. El principal estimulo es la disminución de la concentración de calcio circulante. La hormona se une al receptor de membrana estimulando la adenilato ciclasa. La hormona actúa en le hueso estimulando la actividad de los osteoclastos, activa en ellos la síntesis de ARN y proteínas, intensifica la resorción de calcio en el hueso; aumenta el pasaje de calcio desde el hueso al liquido extracelular. En el riñón estimula la reabsorción del calcio y eliminación de fosfatos en los túbulos distales del nefrón. Interviene en la eliminación urinaria de Na, K, citrato y bicarbonato; y disminuye la de H+ y NH4+; actúa en la formación de 1,25-(OH)2-D3.
13. Integración y regulación metabólica
Integración Metabólica La integración de las vías metabólicas, aseguran el comportamiento funcional del organismo. Compuestos de diverso origen y naturaleza, pueden formar los mismos metabolitos y alcanzar distintos igual destino. A partir de del mismo compuesto pueden originarse de sustancias muy diferentes.. Las hexosas, el glicerol, ácidos grasos y aminoácidos generan acetil-CoA, cuyo destino es oxidarse en el ciclo de Krebs. Los aminoácidos que no se degradan a acetil CoA, dan productos intermedios del ciclo de Krebs.
La cadena respiratoria es otra vía final común hacia la cual se canalizan electrones cedidos por diversos sustratos. Los glúsidos generan TAG, la glucosa acetil-CoA, y la dihidroxicetona fosfato puede convertirse en glicerol. Las hexosas originan a -ceto-ácidos que se convierten en aminoácidos por transaminación. Después de la deaminación, los aminoácidos pueden formar glúsidos o lípidos. Según la vía que sigan se dividen en glucogénicos y en cetogénicos. El glicerol es el único componente lipídico que es potencialmente glucogénico. Los ácidos grasos no son glucogénicos.
Regulacion metabolica Existen dos mecanismos principales: 1) modificación de la actividad enzimática: pueden causar modificación la concentración del sustrato cuando llega próximo al valor de la km de la enzima, siendo la cantidad de sustrato directamente proporcional a la de la enzima. Los metabolitos intermedios pueden afectar la actividad enzimática, actuando como efectores aldostéricos o como modificadores covalentes. 2) aumento o disminución del numero de moléculas de la enzima: pueden asociarse a este proceso, la regulación de la síntesis a nivel de trascripción y de degradación.
Glucogenolisis La enzima clave es la fosforilasa. La forma inactiva es la b que es convertida en a por fosforilación catalizada por la fosforilasa quinasa. La reacción inversa es realizada por la fosforilasa fosfatasa.
La activación es producida por la adrenalina en el músculo y el glucagón en el hígado. Cuando la hormona se une al receptor activa la adenil ciclasa, aumentando el nivel de AMPc que activa a una proteína quinasa que convierte a la fosforilasa quinasa b (inactiva) en a (activa). Esta ultima es la responsable de la activación de la fosforilasa.
El AMPc es hidrolizado a AMP por la fosfodiesterasa.
La fosforilasa b es activada por AMP que actúa como modificador aldostérico sin fosforilar.
El ATP y la G-6-P actúan como modificadores negativos. La fosforilasa a, es activa en cualesquiera que sean las concentraciones de ATP, AMP o G-6-P.
Glucogenogenesis La principal enzima regulatoria es la glicógeno sintetasa. La forma inactiva es la b que es fosforilada; la activa es la que es desfosforilada.
La estimulación es producida por una fosfatasa. En el hígado la estimulación de glicógeno sintetasa es producida por los altos contenidos de glucosa e insulina. La G-6-P y el calcio actúan como expectores + y – de la glicógeno sintetasa.
Glucolisis La hexoquinasa es inhibida por g-6-p. La fosfo-fructo-quinasa es inhibida por atp y citrato; es estimulada por amp, pi y f-2,6-bis fosfato. La piruvato quinasa es inactivada por fosforilación dependiente de ampc y es inhibida por atp y estimulada por f-1,6-bis fosfato.
Gluconeogenesis La G-6-P fosfatasa es inhibida por la glucosa y Pi. La F-1,6-bisP fosfatasa es inhibida por AMP, ad y F-2,6-bisP. La piruvato carboxilasa es activada por acetil-CoA. Los factores que inducen la glucólisis reprimen la gluconeogénesis y viceversa.
Descarboxilacion Oxidativa Del Piruvato El complejo piruvato dehidrogenasa es inactivado por fosforilación no dependiente de AMPc. Es activada por una fosfatasa activada por calcio. La quinasa que fosforila PDH es activada por acetil-CoA, NADH y ATP.
Ciclo De Krebs
La citrato sintetasa es inactivada por ATP. La isocitrato dehidrogenasa, dependiente de NADH, es estimulada por ADP e inhibida por ATP y NADH. La a -ceto-glutarato dehidrogenasa es inhibida por succinil-CoA, NAD y ATP. El ATP actúa como efector negativo de la glutamato dehidrogenasa. El aumento de la relación NADH /NAD, deprime la actividad de las dehidrogenasas dependientes de NAD.
Metabolismo De Acidos Grasos La liberación de los ácidos grasos de los depósitos es liberada por acción de la lipasa, que se activa por las catecolaminas, ACTH, TSH y el glucagón. Estas hormonas activan a la adenil ciclasa produciendo un aumento de AMPc, el cual activa a una proteína quinasa. En la b -oxidación, la malonil-CoA inhibe el transporte de acilos a las mitocondrias, actuando en la CAT I. La b -OH-acil-CoA dehidrogenasa es inhibida por NAD. La tiolasa es inhibida por acetil-CoA. En la biosíntesis de ácidos grasos, la enzima clave es la acetil-CoA carboxilasa que es modulada por fosforilación dependiente de AMPc. La forma inactiva posee fosfato y es estimulada por una fosfatasa, activada por citrato e inhibida por acil-CoA de cadena larga.
En la biosíntesis del colesterol la 3-OH-3-metil-glutaril-CoA reductasa, se inactiva por fosforilación y es activada por una fosfatasa. El aumento de la concentración de colesterol la deprime.
Metabolismo de compuestos nitrogenados: La enzima que cataliza la primer reacción es regulada o inhibida por el producto final. Sistema conmutadores de hidrógeno El NADH formado en el citosol no puede atravesar la membrana interna de la mitocondria. Los sistemas conmutadores o lanzadores de hidrógeno, se encargan de transferir hidrógenos de NADH en el citosol hacia la cadena respiratoria.
El conmutador de glicerofosfato utiliza un par redox dihidroxicetona fosfato-glicerol-3-fosfato; la glicerofosfato dehidrogenasa citosólica dependiente de NAD y la glicerofosfato dehidrogenasa dependiente de FAD se encuentran en la membrana interna mitocondrial.
El conmutador malato-aspartato posee el par redox oxaloacetato-malato, participando las enzimas aspartato-amino-transferasa citosólica y mitocondrial, y las malato dehidrogenasas citosólica y mitocondrial.
El conmutador citrato-piruvato funciona en la transferencia de acetilos al citoplasma, también actúa como lanzadera de hidrógenos.
14. Proteínas Del Plasma Sanguineo
La concentración total de proteínas en la sangre oscila entre los 6 a 8gr por 100ml. De modo tal que las proteínas constituyen la mayor parte de sólidos del plasma.
Mediante electroforesis del suero sanguíneo en acetato de celulosa se separan albúmina y globulinas a 1, a 2, b y g .
Albúmina Es la fracción más abundante, entre 3,5 a 4gr por dl. Es una proteína globular constituida por 610 aminoácidos, su phi=7,4 , Funciona como un activo transportador de ácidos grasos, pigmentos biliares, hormonas esteroides, fármacos, etc.
Globulinas Muchas de ellas son glicoproteinas como:
Globulinas a 1: La a 1-antitripsina, orosomucoide, protrombina y transcortina; Globulinas a 2: Ceruloplasmina, heptoglobina, a 2-macroglobulina y eritropryetina; Globulinas b : transferrina, b 2-microglobulina; Globulinas g : a esta fracción pertenecen los anticuerpos o inmunoglobulinas (Ig), destacándose 5 clases: IgG, del 12 al 15% del total de Ig, es la más abundante; IgM son las de mayor tamaño representa el 3% del total; IgD, menos del 3% del total; IgE son las de menor concentración.
Lipoproteínas Estas vehiculizan en el plasma a los lípidos, existiendo 4 grupos: Quilomicrones: no migran en la electroforesis; VLDL: migran delante de la globulina b ; LDL: migran como la globulina b ; HDL: migran como la globulina a . Las lipoproteínas de mayor densidad tienen mayor porcentaje de proteínas. Las HDL, poseen entre 33 y 57% de proteínas, las VLDL el 7%; los quilomicrones 1%.
Los quilomicrones y las VLDL son ricos en TAG; las LDL poseen mayor parte de colesterol. La poción proteica es la apo proteína apo A, apo B, apo C, apo D y apo E. En cada una de estas clases hay subtipos. Las apo A son los principales componentes proteicos de las HDL, las apo B son componentes de LDL y VLDL.
Síntesis de proteínas plasmáticas La albúmina y la gran mayoría de las globulinas son sintetizadas en el hígado. Las inmunoglobulinas se sintetizan en las células plasmáticas. Estas proteínas cumplen las funciones de mantener la volemia y actuar como buffers, siendo los restos de histidina los responsables de éste ultimo.
Mantenimiento de la volemia Las proteínas plasmáticas son un factor regulador del intercambio de líquido entre la sangre y el espacio intersticial. La presión oncótica de las proteínas atrae agua al capilar; la presión de la sangre en el capilar tiende hacer salir liquido. En el extremo venoso del capilar la presión oncótica supera a la hidrostática y asegura el retorno de liquido al torrente sanguíneo desde el intersticio. La albúmina es la responsable de mas del 70% de la presión oncótica del plasma.
Química Biológica de Antonio Blanco edición 1989 séptima reimpresión 1999. Editorial EL ATENEO Autor: Ezio Modena. Facultad de Medicina – Universidad Nacional de Córdoba – Argentina. Resumen Util para Rendir la Materia como Alumno Regular.
Autor:
Ezio Modena
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