Indice
1.
Proteínas
2. Hidratos de Carbono
3. Lípidos
4. Ácidos
Nucleicos
5. Enzimas
6. Bioenergética y
Oxidaciones Biológicas
7. Digestión y
Absorción
8. Metabolismo
9.
Biosíntesis de Proteínas
10.
Vitaminas
12. Hormonas
13.
Integración y Regulación
Metabólica
14. Proteínas del Plasma
Sanguíneo
15.
Bibliografía
Las proteínas
naturales están formadas por aminoácidos de la
serie L. Los aminoácidos se clasifican en:
alifáticos neutros de cadena apolar (glicina, alanina,
valina, leusina e isoleusina); alifáticos neutros de
cadena no ionizable (serina y treonina); aromáticos
neutros (fenilalanina, tirosina y triptófano); con azufre
(metionina y cisteina); ácidos di
carboxílicos (ácido glutámico y aspartico);
básicos (lisina, arginina e histidina).
El único aminoácido que puede actuar como
buffer es la histidina, ya que posee un Pk=6.0.
Los aminoácidos se unen entre sí mediante enlaces
peptídicos, entre el carboxilo de un aminoácido con
el grupo amina
del otro, con perdida de agua
(a.a+a.a=pep+H2O). Se denomina péptido al polímero
de aminoácidos cuya masa es menor de 6Kda.
Estructura proteica
Estructura
primaria:
Es el ordenamiento o secuencia de aminoácidos en una
cadena polipeptídica. La secuencia de los
aminoácidos esta determinada por los genes que controlan
la síntesis
proteica.
Estructura secundaria:
Presentan la forma de Hélice a y lamina b . La cadena polipeptídica con
Hélice a
se enrolla en forma de espiral y permanece en esta
posición por los puentes de H de la cadena. La cadena
polipeptídica con lámina b forma cadenas en zigzag o en Z por los
puentes H.
Estructura terciaria:
Las láminas b
pueden unirse entre sí, las Hélices
a también pueden
unirse entre sí; y entre hélice a y lámina
b también pueden
hacerlo, para formar este tipo de estructura. Este tipo de
estructura se mantiene unida por: fuerzas electrostática, puentes de H y Disulfuro
entre cisteinas y los restos hidrófobos e
hidrofílicos de las cadenas.
Estructura cuaternaria:
Estas proteínas están formadas por varias
subunidades oligoméricas (Peptidos de mas de 6000 Kda)
Las proteínas, también pueden clasificarse en
fibrilares o globulares. Por ejemplo el colágeno es una
proteína fibrilar y la hemoglobina es una globular.
Los agentes físicos y químicos pueden ocasionar la
desnaturalización de las proteínas, perdiendo la
estructura primaria de la misma.
Las proteínas pueden ser simples como las albúminas
que solo están compuestas por aminoácidos;
conjugadas formadas por una proteína simple (Apo
proteína) y una porción no proteica (Grupo
Prostético) como glúsidos, lípidos,
etc.
Son polihidroxi aldehídos o polihidroxi cetonas.
Se clasifican en Monosacáridos, Oligosacáridos y
Polisacáridos.
Monosacáridos:
Se denominan aldosas o cetosas. Los naturales son de la serie D.
La glucosa es una aldohexosa, su molécula se ciclisa por
unión Hemiacetálica entre el C1 y C5, formando el
núcleo PIRANO (Piranosa), o puede formar el hemiacetal
entre el C1 y C4 formando el núcleo FURANO (Furanosa),
estas estructuras
poseen isómeros a y b
, siendo solamente los de la serie a los que el organismo humano
puede asimilar. En conclusión, solo la a -D-Glucosa puede ser utilizada,
o mejor dicho metabolizada, por el organismo.
La galactosa es una aldohexosa que difiere de la glucosa en el
C4. La manosa es una aldohexosa que difiere de la glucosa en el
C2. La fructosa es una cetosa del núcleo piranosa. Todos
estos monosacáridos, incluyendo a la glucosa, son
reductores.
Los glucósidos, son derivados de los monosacáridos,
en especial de la glucosa. Resultan de la unión del C
hemiacetal con otro compuesto no glusídico, no son
reductores y no presentan fenómeno de mutarrotacion, los
derivados de la glucosa se llaman glucósidos, de los
demás monosacáridos aglicona.
Las deoxiazucares constituyen parte de la
molécula de DNA.
Disacaridos:
Por hidrólisis dan monosacáridos. Maltosa: producto de la
hidrólisis del almidón, esta compuesta por 2
a -D-Glucosa, unidas
por enlaces glucosídico a 1-4. Lactosa: glucosa + galactosa unidas por
enlace glucosídico b 1-4, es reductora. Sacarosa: fructosa +
glucosa unidas por enlace b 1-2, no es reductora.
Polisacaridos:
Se clasifican en homopolisacaridos y en heteropolisacaridos.
Los homopolisacaridos formados por glucosa se designan glucanos.
El almidón es un glucano formado por amilosa y
amilopectina, unidos por enlace gucosídico
a 1-4 y sus
ramificaciones presentan enlaces glucosídicos
b 1-6. El
glucógeno, es un polímero de glucosas unidas entre
sí por enlace a
1-4 y sus ramificaciones por enlaces a 1-6. Los dextranos son los
productos de
la hidrólisis del glucógeno, su cadena principal
posee enlace glucosídico a 1-6. La celulosa es un polímero de
glucosas unidas entre sí por enlaces
glucosídicos b
1-4, el organismo humano, no posee la enzima para desdoblar
este polímero.
Los hetropolisacaridos se clasifican en glicosaminglicanos,
proteoglicanos, peptidoglicanos y los que forman parte de las
gicoproteinas.
Los glicosaminglicanos son: ácido hialurónico,
condroitinsulfato, dermatosulfato, queratosulfato y la Heparina
que es un potente antiagregante.
Los proteoglicanos están formados por cadenas de glicanos
(como el condroitinsulfato, dermatosulfato, queratosulfato, etc.)
unidos a proteínas.
Los peptidoglicanos están compuestos por
polisacáridos de N-acetil-D-Glucosamina y ácido
N-acetil-neurámico. Forman pare de la pared celular de
bacteria.
Las glicoproteinas están formadas por
oligosacáridos, conjugados con proteínas. Se
diferencian de los peptidoglicanos porque por hidrólisis
dan mas de dos monosacáridos. Cumplen importantes funciones
celulares en la superficie de la membrana, tales como receptores
de membrana, histocompatibilidad, etc.
Los lípidos, poseen una característica común, que es ser
insolubles en agua y solubles en solventes
orgánicos.
Ácidos grasos:
Los que se extraen de animales son
monocarboxílicos y de cadena lineal, la mayoría
posee numero par de C en su molécula. Los más
abundantes son los de 16 y 18 C. Los AG esenciales son el
araquidónico, linoléico y
linolénico.
A medida que la cadena carbonada crece, aumenta su
carácter hidrófobo. Los puntos de
fusión
y ebullición aumentan con la longitud de la cadena
carbonada. De 1 a 8 C son líquidos a 20°C. Los AG
naturales presentan isómera cis. Cuando aumenta la
cantidad de C en la cadena disminuye el carácter
acídico de la molécula. Si se reemplaza el H del
grupo –COOH, por un metal alcalino (Na, K) se forma una sal
que toma el nombre de jabón que posee la propiedad de
emulsionar las grasas. Este proceso se
denomina saponificación. Los AG reaccionan con alcoholes
formando ésteres.
Lipidos simples:
Los lípidos simples o acilgliceroles son ésteres de
AG. con glicerol. Según el numero de radicales
alcohólicos se denominan: monoacilgliceroles,
diacilgliceroles, triacilgliceridos, etc. Los
triglicéridos son grasas neutras. Los naturales pertenecen
a la serie L. Estos representan un material de reserva
energética en el organismo, también cumple
funciones mecánicas y de aislamiento térmico. Estos
compuestos son hidrófobos, su punto de fusión
depende de los AG. constituyentes. La hidrogenación de
estos compuestos da origen a las margarinas; por oxidación
se producen peróxido y posteriormente se rompen las
cadenas de AG. dándoles el olor y sabor rancio a las
grasas (OXIDACION=ENRRANCIAMIENTO). Las ceras son ésteres
de ácidos grasos superiores y de alcoholes monovalentes de
cadena larga.
Lipidos complejos:
Los fosfolipidos están formados por un alcohol, un
ácido graso y ácido ortofosfórico. Se
dividen en gicerofosfolipidos y esfingofosfolipidos.
Los glicerofosfolipidos son constituyentes de membranas
celulares, la molécula esta formada por el glicerol
estatificado en el C1 y 2 como ejemplo citamos a:
fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina,
fosfatidilinositol, etc. Los glicerofosfolipidos son
moléculas anfipáticas, poseen una porción
polar representada por él –OH del ortofosfato, y una
porción apolar representada por la cadena carbonada de los
AG.
Los esfingofosfolipidos están formados por el
esfingol (ALCOHOL), un AG., ácido ortofosfórico y
colina (ACIDO GRASO+ESFINGOL=CERAMIDA).
Los gucolípidos no poseen fosfato en su
molécula, comprenden a los cerebrosidos, gangliosidos y
sulfatidos. Las lipoproteínas son complejos en los cuales
los lípidos menos polares como triglicérido y
colesterol esterificado, disponiéndose estos en el
interior y los grupos polares
hacia fuera en la periferia.
Sustancias asociadas a lipidos:
Los terpenos son derivados de hidrocarburo isopeno, algunos son
lineales como el escualeno, y otros presentan estructura
cíclica como la vitamina A y la ubiquinona CoQ. Los
esteroides son derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno; las
sustancias que poseen este núcleo son denominadas
esteroides, como algunas hormonas y
vitaminas.
Son depositarios de la información genética y
poseen un papel
principal en la síntesis de proteínas.
Son macromoléculas lineales, constituidas por
nucleótidos. Los nucleótidos están formados
por la unión de una base nitrogenada, una aldopentosa y
ácido fosfórico. La bases pirimidinas son: Timina,
Citosina y Uracilo; las púricas son: Adenina y Guanina. La
aldopentosa puede ser D-Ribosa en el RNA o la D-2-Desoxirribosa
en DNA. La pentosa se une por un enlace b glicosidico al N1 de las basase
púricas y al N1 de las bases púricas al N9
(NUCLEOSIDOS), por esterificación del C5 de la pentosa de
un nucleósido con ácido ortofosfórico, se
obtiene un NUCLEÓTIDO.
En consecuencia, los ácidos nucleicos son
polímeros de nucleótidos, mediante enlaces tipo
Ester entre el fosfato fe un nucleótido con el –OH
del C3 de la pentosa del otro.
DNA:
Las moléculas de DNA alcanzan enormes longitudes en el
núcleo celular, por hidrólisis dan
nucleótidos compuestos por bases púricas como
Adenina y Guanina, y bases pirimidinas como Timina y Citosina. En
el DNA existe una relación 1/1 con respecto a las bases
púricas y pirimidinas. La Adenina se une a la Timina por 2
puentes de H, y la Citosina se une a la Guanina por 3 puentes de
H.. La molécula esta formada por una doble hélice,
por 2 cadenas polinucleotidicas enrolladas sobre el mismo eje. La
sucesión de desoxirribosa y de fosfatos tendidos entre C5
y C3 de las pentosas forman la hebra continua de cada una de las
cadenas. Las bases púricas y pirimidinas se proyectan
hacia el interior de la molécula perpendicularmente a eje
de la doble hélice. El primer nucleótido de cada
una de las cadenas tiene libre el fosfato unido al C5 denominado
extremo 5’; el último nucleótido tiene el C3
de su desoxirribosa no esterificado considerándose a
éste el fin de la cadena o extremo 3’.
La hélice es dextrógira o sea que se
enrolla en el sentido de las agujas del reloj. Las dos cadenas de
moléculas de DNA son antiparalelas una en sentido
3’®
5’ y la otra en sentido inverso a
ésta.
La secuencia de nucleótidos de la cadena tiene
una enorme importancia, porque con la cual se inscribe la
información genética.
La doble hélice es muy estable no solo por los
puentes H sino también por las interacciones
hidrófobas que mantienen las bases aplicadas en el
interior de la molécula, como consecuencia del
apareamiento de las bases, las dos cadenas no son iguales, sino
complementarias.
En DNA de las células
eucariotas se encuentra asociado a proteínas de
carácter básico llamadas histonas, éste
complejo forma la cromatina, que está organizada de manera
que la molécula de DNA da dos vueltas sobre un
núcleo formando un octámero de histonas. En
núcleo de histonas y la superficie de DNA forma un
nucleosoma. Los nucleosomas están conectados por un tramo
de DNA. Estas estructuras se encuentran extendidas durante la
interfase, que al iniciarse la mitosis se
empaquetan formando un solenoide de nucleosomas por vuelta. En
mitocondrias, bacterias y
plásmidos existe DNA circular.
RNA:
Es un polinucleótido que posee en su molécula, a
diferencia del DNA, ribosa en vez de desoxirribosa, posee Uracilo
en vez de Timina, está formada por una sola cadena
(monocateriano).
Se distinguen 3 ARN:
RNAm:
se encuentra en el núcleo del citoplasma en el extremo
5’ se une a 7-metil – guanosina trifosfato y en el
extremo 3’ tiene un trozo de 100 a 250 unidades de
ácido adenílico tomando éste el nombre de
cola de poli A.
El RNAm se procesa a partir de RNAhtn.
RNAt:
Formado por 75 nucleótidos la molécula tiene la
forma de una L, posee tres asas y segmentos en doble
hélice, el segmento 5’ está compuesto de un
resto de G o C; el extremo 3’ está formado siempre
CCA. A éste extremo se le une al aminoácido que el
RNAt transporta hacia el lugar de la síntesis proteica.
Este RNA posee la forma de un trébol de cuatro hojas,
siendo ésta configuración la más
estable.
RNAr:
Es el grupo protético de las nucleoproteínas que
forman los ribosomas. El ribosoma está compuesta por una
partícula mayor de 60s, compuesta por 33 moléculas
de RNA y 40 proteínas, y una partícula menor de 40s
que tiene una molécula de RNA y 30 proteínas. Ambas
porciones presentan una configuración irregular y se
asocian durante la síntesis proteica. Los conjuntos de
varios ribosomas conectados a una molécula de RNAm como
cuentas de
rosario toma el nombre de polisomas.
Virus:
Se reproducen a expensas de la célula
que invaden. Son parásitos obligados. Están
formados por ácidos nucleicos rodeados de una capa
proteica, ésta cubierta se denomina cápside o
capsómeros. El interior de la cápside se encuentra
DNA o RNA, o uno u otro NUNCA LOS DOS JUNTOS. Los virus que poseen
RNA tienen una enzima que es la transcriptaza inversa,
éstos virus son denominados retrovirus (VIH).
Nucleotidos libres:
El más abundante y principal es el adenosin trifosfato
(ATP) que es la moneda energética de los seres vivos. Hay
nucleótidos difosfatados como el UDP, CDP y PAPS que
cumplen funciones de transferencia de moléculas utilizada
en proceso de síntesis, otros nucleótidos forman
parte de coenzimas. Los nucleótidos AMP – 3’,
5’ -CICLICO y GMP – 3’, 5’ –CICLICO
tiene la función de
mensajeros químicos en las células, éstos se
generan por acción de algunas hormonas o
neurotransmisores.
Las reacciones en los seres vivos se realizan gracias a
las enzimas, que son
catalizadores biológicos, que aceleran una
reacción, dando como resultado, el producto mas la enzima,
realizándose a gran velocidad y
con un PH y temperatura
estable.
Las enzimas se destacan por su gran especificidad al
sustrato. Las enzimas se designan agregándoles la
terminación ASA del sustrato o del tipo de reacción
que catalicen o con el nombre arbitrario como tripsina, pepsina,
etc. Se agrupan en 6 categorías, según el tipo de
reacción que catalizan: 1- oxidoreductasas,
2-transferasas, 3- hidrolasas, -4 liasas, 5- isomerasas y 6-
ligasas o sintetasas. Casi todas las enzimas son
proteínas, pero no todas las proteínas son enzimas.
Algunas enzimas solo cumplen su acción catalítica
si están asociadas a otras moléculas no proteicas,
llamadas Coenzimas. La porción proteica toma el nombre de
APOENZIMA, junto con la COENZIMA forman el complejo
HOLOENZIMA.
Las enzimas aumentan la velocidad de reacción
disminuyendo la energía de activación de los
reactivos. Durante la reacción, la enzima (E), se une al
sustrato (S) formando el complejo enzima – sustrato (ES),
al final de la reacción se forman los productos (P) mas la
enzima (E) que aparece inalterada para reaccionar con otro
sustrato. Para formar el complejo ES, el S se fija a un sitio
específico denominado sitio activo o sitio
catalítico. Las alteraciones que afecten al sitio activo o
en el resto de la molécula de la enzima, alteran la
actividad enzimática de la misma.
Los zimógenos, son proenzimas, que son activados
a enzimas por hidrólisis de su cadena
polipeptídica.
Hoy enzimas que cumplen su función fuera de la
célula,
otras forman complejos enzimáticos según el
gradiente energético que posean
(Multienzimaticos)
La actividad de una enzima se determina midiendo la
cantidad de producto formado o de sustrato consumido en un
tiempo
determinado. La velocidad inicial, es aquella que, mientras la
cantidad de sustrato consumido es insignificante en
relación con el total presente de la muestra. La
actividad específica expresa las unidades de enzima por
cada miligramo de proteína presente en la muestra. La
actividad molar o de recambio enzimático es él
numero de moléculas de sustrato convertidas en producto en
la unidad de tiempo por una molécula de la enzima, en
condiciones de saturación del sustrato.
La velocidad de una reacción canalizada es
directamente proporcional a la cantidad de enzima presente. La Km
es la concentración de sustrato con la cual la velocidad
de reacción alcanza un valor igual a
la mitad de la velocidad máxima. En la mayoría de
las enzimas, el valor de la Km guarda una relación inversa
con la afinidad de la enzima por el sustrato, o sea a mayor
afinidad, menor es la Km.
Existen sustancias que inhiben la acción
catalítica de la enzima, uniéndose en el sitio
catalítico o en el sitio aldostérico. La
inhibición puede ser reversible o irreversible.
Los inhibidores irreversibles producen un cambio
permanente en la enzima, por ejemplo los órganos
fosforados, que inhiben a la acetil-colinesterasa, enzima de
máxima importancia en el SNC.
Los inhibidores reversibles pueden ser: competitivos, no
competitivos y anticompetitivos.
Los competitivos aumentan la Km pero no modifican la
velocidad máxima de la enzima, estos pueden actuar por
presentar similitud con el sustrato y ambos compiten por el sitio
activo de la enzima. En otros casos el sustrato se une al sitio
activo a pesar de no poseer similitud con el mismo.
Los inhibidores no competitivos son sustancias que se
unen a un sitio distinto del sitio catalítico, provocando
una disminución de la velocidad máxima sin alterar
la Km. Por ejemplo: el cianuro, bloquea la actividad de los
citocromos, catalasas y peroxidasas. El tetra-acetato de
etilendiamina (EDTA) es un agente quelante que se une a cationes
bivalentes inhibiendo de forma reversible las enzimas que
requieren estos iones para su actividad.
Los inhibidores anticompetitivos, son un tipo de
inhibidores reversibles, que se da en los casos en los cuales
participan varios sustratos en la reacción que no puede
ser revertidas por aumento de la concentración de
sustrato.
La actividad de la enzima, es ajustada por los
requerimientos fisiológicos. Las enzimas
aldostéricas son aquellas que resultan inhibidas por el
producto final de la reacción o son activadas o inhibidas
por agentes reguladores que se unen en un sitio distinto al sitio
activo.
Existe un grupo de enzimas llamados ISOENZIMAS, que son
enzimas, con distinta naturaleza, que
pueden tener igual acción enzimática.
6. Bioenergética y
oxidaciones biológicas
Los aceptores de H y / o electrones están
dispuestos, según un gradiente de menor a mayor potencial
de reducción, asociados a enzimas que catalizan la
transferencia de e-. El conjunto recibe el nombre de cadena
respiratoria o cadena transportadora de electrones,
encontrándose en la membrana interna de las
mitocondrias.
En la cadena respiratoria se transfieren juntos los 2
protones y los 2 electrones del par de hidrógenos cedidos
por el sustrato. Luego los protones quedan en el medio y solo los
electrones siguen su pasaje de un aceptor a otro. El aceptor
final de electrones es él oxigeno. En la
matriz
mitocondrial se encuentran dehidrogenasas ligadas a NAD que oxida
su sustrato generando NADH+H. Los H serán cedidos por la
coenzima a la cadena respiratoria que esta compuesta por 4
complejos:
Complejo I o NAD-ubiquinona reductasa:
Contiene FMN y de 5 a 8 centros ferrosulfurados. Los equivalentes
de reducción de NAD son captados por el FMN
convirtiéndose en FMNH2, a continuación, los e-
pasan por los centros ferrosulfurados que captan reversiblemente
e-. Los e- y los protones son cedidos a la CoQ. Se oxida el FMNH2
y se reduce la CoQ a CoQH2.
Complejo II o Succinato-ubuquinona reductasa:
Contiene FAD y 3 centros Fe-S. Recibe 2 H del succinato
y los transfiere a la CoQ. La CoQ es el único aceptor del
sistema de
transporte
electrónico que no esta unido a proteínas. Su
cadena isoprenoide le permite alojarse en la bicapa
lipídica.
Complejo III o Ubiquinona-citocromo c reductasa:
Contiene lo citocromos b566 y b562 y c1 y un centro Fe-S. Los
citocromos son hemoproteínas en las cuales el Fe del Hemo
capta un e- reversiblemente. Desde la el complejo III, los e- son
trasferidos al citocromo c. Este citocromo c, es una
hemoproteína ubicada en la cara externa de la membrana
mitocondrial, que trasfiere e- al complejo IV.
Complejo IV o citocromo oxidasa:
Posee los citocromos a y a3 y dos átomos de Cu. Transfiere
los e- al oxigeno. Una molécula de oxígeno
capta 4 e- y se activa, uniéndose a 4 protones para formar
2 moléculas de agua.
En la etapa final de la cadena respiratoria una
molécula de oxigeno es reducida totalmente por 4 e-. La
reducción parcial de oxigeno, da lugar a la
formación de superóxido o peroxido de
hidrógeno. Estos compuestos son altamente reactivos,
denominados radicales libres, los cuales son se mantienen en
niveles bajos por las enzimas como: catalasa, superoxido
dismutasa y peroxidasa, además de estas enzimas
actúan sustancias como el tocoferol (vitamina E) y los
carotenos que actúan como antioxidantes.
Fosforilación oxidativa:
La energía liberada en la cadena respiratoria, es acoplada
a reacciones de transferencia de fosforilos para la
síntesis de ATP a partir de ADP. Los NAD generaran 3 ATP y
los FAD generaran 2 ATP. En le primero la relación P/O=3,
en el segundo la relación P/O=2.
El sistema transportador de e- utiliza la energía
generada por el FAD y el NAD, para bombear los protones desde la
matriz hasta el exterior de la membrana interna. La
expulsión de los protones se produce en los sitios que
posee la CoQ de los distintos complejos. Se crea un gradiente de
protones entre ambas caras de la membrana.
La síntesis de ATP se realiza a través de
la partículas submitocondriales, que poseen una cabeza
denominada F1 y un tallo hueco que se inserta en la membrana
interna, denominado segmento F0. Los protones tienden a fluir
hacia el interior entre las membranas; pero como la membrana es
impermeable a los protones, su regreso hacia la matiz, solo puede
realizarse a partir de las partículas submitocondriales.
Los protones pasan por el segmento F0 y llegan al segmento F1,
produciéndose, en presencia de Pi y ADP, la
fosforilación a ATP, utilizando la energía de
liberada por el flujo de retorno de protones.
La fosforilación oxidativa es inhibida por
agentes desacoplantes como el 2,3-dinitroferol (DNP) que
actúa como ionóforo de protones. Los
antibióticos como la valinomicina y nigercina,
actúan como ionoforos del K y suprimen el gradiente de
potencial eléctrico. La oligomicina inhibe la
fosforilación oxidativa uniéndose al segmento
F0.
El nivel de ADP estimula a la producción de ATP, y el aumento de ATP
inhibe la síntesis de éste.
La exportación de ATP hacia el citosol se
realiza a través de un traslocador ubicado en la membrana
interna de la mitocondria.
Se puede generar ATP, por reacciones en las cuales los
potenciales de transferencia de los grupos fosforilo a
moléculas de ADP es provisto por compuestos de alta
energía. En estos casos se habla de fosforilación a
nivel del sustrato.
Digestión
La digestión es el proceso en el que se degradan las
moléculas complejas, introducidas al organismo por la
alimentación en el tracto
oro-gastro-intestinal. Se cumple mediante reacciones de
hidrólisis catalizada por enzimas secretadas por diversas
glándulas. A continuación veremos la
composición de los distintos medios del
tracto gástrico que secretan sus productos necesarios para
la digestión.
Saliva
La saliva contiene una enzima denominada ptialina o amilasa
salival, cataliza la hidrólisis de uniones
glucosídicas a
1-4 del interior de la molécula. Es una endoamilasa,
su PH es de 7 y necesita de Ca y Cl en el medio. Degrada amilosa,
amilopectina y glicógeno a maltosas y dextrinas limite. La
acción de la ptialina es limitada, porque es inhibida por
la acidez del jugo gástrico, al pasar el bolo alimenticio
al estomago.
Jugo gástrico
Las células parietales secretan H y Cl, estas
células son ricas en anhidrasa carbónica, enzima
que cataliza la formación de ácido carbónico
a partir de CO2 y H2O. El ácido
carbónico se disocia en bicarbonato e hidrogeniones. Los
hidrogeniones son liberados hacia la luz
gástrica por transporte activo y el bicarbonato, pasa al
plasma sanguíneo produciendo la marea alcalina
postprandial. El Cl llega a la luz gástrica por transporte
activo por las células de la mucosa. El HCl posee un PH de
1 a 2.
La pepsina, es una endopeptidasa, con acción
preferente por aminoácidos aromáticos. Es secretada
como zimógeno llamado pesinógeno. Este es activado
a pepsina por H+. Una vez activada la enzima puede
actuar como activador por autocatálisis al
pepsinógeno.
El mucus es secretado por la superficie del epitelio
produciendo la mucosa gástrica, esencial para la
absorción de la vitamina B12.
Jugo pancreático
Contiene poderosas HIDROLASAS, cuyo PH es de 8 a 8,5.
La tripsina es una endopeptidasa que posee avidez por lisina y
arginina. Su PH optimo es de 8 a 8.5 . Esta es secretada como
zimógeno, el tripsinógeno, el cual es activado a
tripsina por acción de la enteroquinasa y por
autocatálisis.
La quimotripsina es una endopeptidasa con selectividad por
aminoácidos aromáticos, es secretada como
quimotripsinógeno, el cual es activado por la
tripsina.
La carboxipeptidasa, es una exopeptidasa, cataliza la
hidrólisis de la ultima unión peptídica. Es
secretada como procarboxipeptidasa, activada por la
tripsina.
La elastasa, actúa sobre la elastina. La amilosa
degrada a la amilosa por la misma acción de la ptialina
salival. La lipasa cataliza la ruptura de uniones esteres de
alcoholes primarios y del glicerol de grasas neutras, la
actividad de la lipasa es aumentada por los ácidos
biliares. La colesterolesterasa hidroliza esteres del colesterol.
La fosfolipasa A2 cataliza la hidrólisis de
glicerofosfolipidos.
Jugo entérico
Posee varias enzimas.
La oligo-1,6-glucosidasa hidroliza las uniones a 1-6 en dextrinas producidas por
la digestión de la amilopectina. La disacaridasas
(maltasa, sacarasa o invertasa lactasa) son enzimas
intracelulares. La enteroquinasa activa a la tripsinógeno.
Las tripeptidasas y dipeptidasas completan la digestión de
las proteínas. El jugo entérico posee fosfatasas,
nucleotidasas y nucleosidasas.
Bilis
Contiene bilirrubina, producto de la degradación del Hemo,
que se secreta como diglucurónido de bilirrubina. Los
ácidos biliares, cólicos y
quenodesoxicólico, se sintetizan a parir de colesterol en
el hígado. Estos ácidos, a PH fisiológico
(7,4) se encuentran neutralizados por Na, formando las sales
biliares. Estas activan a la lipasa, y actúan como
emulsionantes de las grasas, favorecen a la absorción de
las vitaminas liposolubles, estimula la producción de
ácidos biliares en el hígado. El colesterol, puede
precipitarse formando cálculos.
Absorción
Hidratos de carbono
Solo se absorben los monosacáridos. La D-glucosa y la
D-galactosa, son captadas por las células de la mucosa
intestinal por un mecanismo de cotranspote de Na-glucosa,
dependiente de la bomba de Na K. La fructosa posee un sistema de
transporte facilitado, ya que solo ingresa si el gradiente es
favorable.
Grasas
La hidrólisis total no es requisito, pueden ser
incorporados productos de la digestión parcial, si
están emulsionados. La emulsión es favorecida por
los ácidos biliares y por los monoacilgliceroles. El
glicerol y los ácidos grasos de menos de 10 C pasan a los
capilares del sistema porta. Las células de la mucosa
completan la hidrólisis y resintetizan los
triglicéridos. Estos pasan al sistema linfático
formando los quilomicrones. El colesterol se absorbe en el
intestino y es incorporado a los quilomicrones.
Proteínas
Solo se absorben los aminoácidos libres, por un proceso de
cotransporte de Na, dependiente de la bomba de Na K (IGUAL QUE LA
GLUCOSA).
Metabolismo de los Hidratos de Carbono
La glucosa entra en la célula de la mucosa intestinal por
cotransporte Na-glucosa. En le resto de las células
penetra a las células por difusión
facilitada.
Fosfotilacion de la glucosa:
Es el paso inicial de todas la vías de utilización
de la glucosa. La glucosa es esterificada en el C6 de la glucosa
por acción de las hexoquinasas, formándose
glucosa-6-fosfato. Las hexoquinasas I, II y III son inhibidas por
el producto final(G-6-P), en cambio la isoenzima hexoquinasa IV o
glucoquinasa, presente en hígado, no es inhibida por
G-6-P. Las hexoquinasas necesitan de ATP y Mg y en condiciones
fisiológicas la reacción es
irreversible.
Glucógeno génesis:
Se realizan con prioridad en el hígado y en el
músculo. Se cumple a través de 5 etapas:
1-fosforilación de la glucosa: la glucosa es fosforilada
en el C6 por la glucoquinasa en presencia de ATP y Mg, para
formar G-6-P. 2-Formación de glucosa-1-fosfato: la
fosfogluco mutasa cataliza la conversión de G-6-P a
G-1-P
Requiere de Mg y el cofactor G-1,6bisP, reacción
reversible. 3-Formación de UDP-Glucosa: a partir de UTP y
G-1-P, por acción de la UDP-glucosa pirofosforilasa,
reacción irreversible. 4-Adición de glucosa al
polímero: la glicógeno sintetasa o glucosil
transferasa, requiere de glicógeno preexistente, fijando
sobre el restos de glucosas por unión a 1-4; esta reacción es
prácticamente irreversible. 5- Formación de
ramificaciones: la oligo (1,4) (1,6) glucan transferasa o enzima
ramificante inserta segmentos de 6 glucosas por unión
glucosídica a
1-6.
Glucógenolisis
Consta de 4 etapas. 1- fosforolisis de la glucosa: la fosforilasa
cataliza la ruptura de las uniones a 1-4, por introducción de fosfato en el C1; libera
G-1-P hasta que quedan 4 unidades de glucosa, donde actúa
la oligo (1,4) (1,4) glucantransferasa. 2-Hidrólisis de
uniones a 1-6:
la amilo-1,6-glucosidasa, deja en libertad a la
glucosa. 3- Formación de G-6-P: la fosfoglucomutasa
convierte G-1-P a G-6-P. 4- Formación de glucosa libre: la
glucosa-6-fosfatasa cataliza la reacción de G-6-P a
glucosa y fosfato. La reacción es irreversible, esta
enzima se encuentra en hígado, riñón e
intestino; NO SÉ ENCUENTA EN EL MÚSCULO.
Glucólisis o vía de Embden-Meyerhof:
Esta etapa se realiza en el citosol exclusivamente. Comprende 11
etapas. 1- Formación de G-6-P: hexoquinasa. 2-
Formación de fructosa-6-fosfato: la fosfogluco isomerasa,
convierte a la G-6-P en F-6-P, en presencia de Mg o Mn; esta
reacción es reversible. 3-Fosforilación de F-6-P:
la fosfofructo quinasa cataliza la reacción de
adición de P en el C1, para dar fructosa-1,6-bisP,
requiere de ATP y Mg, reacción reversible.
4-Formación de triosas fosfato: la aldolasa cataliza la
ruptura de F-1,6-bisP en gliceralaldehido-3-fosfato y
dihidroxicetona-fosfato. 5- Interconvercion de triosas fosfato:
la triosa-fosfato-isomerasa convierte a la dihidroxicetona-3-P en
gliceralaldehido-3-P, reacción reversible. 6-
Oxidación y fosforilación del gliceralaldehido-3-P:
actúa la gliceralaldehido-3-P dehidrogenasa, utiliza NAD y
Pi, para formar 1,3-bisP-glicerato. 7-Formación de
3-P-glicerato: actúa la fosfo-glicerato quinasa, el
fosforilo es transferido al ADP para formar ATP. Esta es un
fosforilación a nivel del sustrato. Las reacciones 6 y 7
son reversibles. 8-Formación de 2-fosfo-glicerato: la
fosfoglicerato mutasa convierte al 3-fosfo-glicerato en
2-fosfo-glicerato, requiere de Mg y es reversible.
9-Formación de fosfo-enol piruvato: la enolasa cataliza la
deshidratación de 2-fosfo-glicerato en fosfo-enol
piruvato, requiere de Mg o Mn, esta reacción es
reversible. 10-Formación de piruvato: la piruvato quinasa
transfiere el fosfato al ADP del fosfo-enol piruvato,
formándose ATP y enol-piruvato que espontáneamente
se convierte en piruvato. 11-Formación de lactato: en
condiciones de anaerobiosis, el piruvato es reducido a lactato
por la lactato dehidrogenasa; permitiendo la reoxidación
del NADH y el mantenimiento
de la glucólisis.
Descarboxilación oxidativa del piruvato:
Se produce en las mitocondrias, por un sistema
multienzimático denominado piruvato dehidrogenasa.
Requiere PPT, ácido tiótico o lipóico,
Coenzima A, FAD y NAD. Como producto final se forman CO2 y
acetil-CoA o "acetato activo".
Ciclo de krebs o ciclo del ácido
cítrico:
Es la vía de oxidación de los restos acetilos
producidos por degradación de distintos compuestos, como
los glúsidos, grasas y aminoácidos. Consta de 10
etapas que son:
- Formación de CITRATO: la acetil CoA se
condensa con el oxaloacetato para formar citrato, interviniendo
la citrato sintetasa, esta reacción es irreversible y
regulatoria. - formación de isocitrato: a partir de citrato,
la aconitasa forma el isocitrato. - Oxidación del isocitrato: el isocitrato es
oxidado a oxalosuccinato por acción de la isocitrato
dehidrogenasa, dependiente de NAD. - Descarboxilación del oxalosuccinato: el
oxalosuccinato es descarboxilado a a -ceto-glutarato por la isocitrato
dehidrogenasa. Se libera CO2 y es una etapa
regulatoria. - Descarboxilación del a -ceto-glutarato: la
descarboxilación se produce por un sistema
multienzimático denominado a -ceto-glutarato dehidrogenasa, dando
lugar a la formación de succinil CoA. - Formación de succinato: la succinil CoA:
actúa la succinato tioquinasa y deja libre a la CoA.
Requiere GDP y Pi para generar GTP. Es la única etapa en
la que existe fosforilación a nivel del
sustrato. - Oxidación del succinato: el succinato es
oxidado, por la succinato dehidrogenasa, a fumarato, esta
enzima utiliza FAD y es un etapa regulatoria. - Hidratación del fumarato: la fumarasa adiciona
una molécula de agua para formar malato. - Oxidación del malato: el malato es oxidado,
por la malato dehidrogenasa, a oxaloacetato, con lo cual se
reinicia o completa el ciclo. Esta enzima requiere de
NAD.
Durante un vuelta completa del ciclo se libera CO2 y se
transfieren 4 pares de H, 3 al NAD y 1 al FAD. El funcionamiento
del ciclo produce 12 moles de ATP por mol de acetato oxidado. La
oxidación del piruvato y del ácido cítrico
produce 38 moles de ATP por mol de glucosa.
Gluco-neo-génesis
Utiliza enzimas distintas a las de la glucólisis en las
etapas irreversibles:
- De piruvato a fosfo-enol piruvato: el piruvato es
transformado en oxaloacetato por la piruvato carboxilasa,
enzima que requiere ATP y biotina. El oxaloacetato es
convertido a fosfo-enol piruvato por la fosfo-enol piruvato
carboxiquinasa, esta enzima requiere de GTP. - De F-1,6-bisP a F-6-P: la bisfosfo-fructosa fosfatasa
cataliza la hidrólisis. - De G-6-P a glucosa: la glucosa-6-fosfatasa deja en
libertad a la glucosa. Se encuentra en riñón,
hígado y NO EN MÚSCULO. - De G-1-P a glicógeno: se requiere UDP-glucosa
pirofosforilasa, glucógeno sintetasa y enzima
ramificante.
El lactato ingresa en gluco-neo-génesis, previa
oxidación a piruvato. Cualquier sustancia que pueda llegar
a transformarse en un intermediario del ciclo de Krebs, es
potencialmente glucogénico. El acetil CoA no es
glucogénico. La síntesis de glucosa a partir de un
mol de piruvato requiere 6 moles de ATP.
Vía De Las Pentosas
Las tres primeras reacciones son:
- Oxidación de G-6-P: la G-6-P dehidrogenasa,
utiliza NADP, cataliza la Formación de 6-fosfo-glucono
lactona. - Formación de fosfo 6-fosfo-gluconato: la
6-fosfo-glucono lactona Hidrolasa convierte a 6-fosfo-glucono
lactona en 6-fosfo-gluconato. - Oxidación del 6-fosfo-gluconato: la
6-fosfo-gluconato dehidrogenasa utiliza NADP y forma
ribulosa-5-P y CO2.
En las siguientes etapas se forma ribosa-5-P y
metabolitos intermedios de la glucólisis. La ribosa-5-P es
utilizada para la síntesis de nucleótidos y
ácidos nucleicos.
La glucemia es el nivel normal de glucosa en sangre, oscila
entre los 80 y 120mg por dl, aumentando ligeramente
después de las comidas.
Metabolismo de lípidos
Quilomicrones:
Después de la absorción y resíntesis en la
mucosa intestinal, los lípidos pasan a linfa y a
circulación general en forma de quilomicrones. En la
partícula predominan los triacilgliceroles, contiene
proteínas del tipo apo-B-IV y apo-B-48. también
reciben apo-C-II y E de las HDL.
En los capilares, la lipasa, hidroliza los
triacilgliceroles. Los ácidos grasos libres penetran en
las células para su oxidación o almacenamiento.
Cuando se hidrolizan casi la totalidad de los
triacilgliceroles, las apoproteinas apo-A, C y E son transferidas
a las HDL y el quilomicron queda reducido a apo-B-48, esteres de
colesterol y fosfolipidos. Los hepatocitos tienen receptores que
fijan estas partículas y las retira del torrente
sanguíneo.
VLDL
Se sintetiza en el hepatocito, la porción proteica, esta
formada por apo-B-100 y la lipídica por: TAG, Col y PL. En
circulación, recibe Col, apo-C-II y E de las HDL(Este
compuesto es como sí fuera un quilomicron, pero
endógeno).
En los capilares, la lipasa, hidroliza los triacilgliceroles y la
VLDL se convierte en IDL compuestas por apo-B-100 y E, colesterol
y escasos TAG.
LDL
Las IDL, pierden apo-E y se transforman en LDL, que son ricas en
colesterol. En todas las células existen receptores LDL
que incorporan a esta partícula por
endocitosis.
HDL
Se sintetizan en el hígado e intestino. Cuando
recién se forman en el intestino, contienen apo-A-IV, y
las hepáticas apo-A-I, A-II y C. Se une la
lecitina-colesterol-transferasa (L-CAT) que es activada por la
apo-A-I. El colesterol puede ser transferido a las VLDL o LDL,
por un proceso en la que interviene la apo-D. Las HDL son
captadas y degradadas únicamente por el
hígado.
Metabolismo de las grasas
Las lipasas desdoblan los triacilgliceroles en glicerol y
ácidos grasos.
Metabolismo del glicerol
El glicerol recibe fosfato del atp, por acción de la
gliceroquinasa formando glicerol-3-fosfato, este puede
convertirse en dihidroxicetona fosfato por acción de la
glicerofosfato dehidrogenasa, enzima dependiente de nad. La
dihidroxicetona fosfato, puede convertirse en
gliceralaldehido-3-fosfato por acción de la fosfo triosa
isomerasa; y seguir la vía de la glucólisis o de
gluco-neo-génesis.
Catabolismo de ácidos grasos
Los AG de cadena larga son oxidados para obtener energía.
La degradación se llama b -Oxidación y consta de los siguientes
pasos:
Primero se tiene que activar el AG por acción de
la tioquinasa (Requiere de ATP, CoA y Mg), se forma acil-CoA. Se
transfiere acil-CoA del citosol a la mitocondria, transfiriendo
el acilo a la carnitina por acción de la CAT I, la
acil-carnitina atraviesa la membrana interna y en la matriz, el
acilo es transferido por la CAT II a CoA, la carnitina vuelve al
citosol y la CoA inicia la b -oxidación, cuyas etapas
son:
- 1° oxidación: la acil-CoA, pierde 2 H por
acción de la acil-CoA dehidrogenasa, formando
trans-D
2-enoil-CoA. - Hidratación: la trans-D 2-enoil-CoA se convierte en
3-hidroxiacil-CoA, por acción de la enoil
hidratasa. - 2° Oxidación: 3-hidroxiacil-CoA se
convierte en 3-cetoacil-CoA, por acción de la
3-hidroxiacil-CoA dehidrogenasa. - Liberación de acetil-CoA: el 3-cetoacil-CoA es
escindido en acetil-CoA y acil-CoA por acción de la
tiolasa-CoA.
La serie de reacciones descripta, se sucede con el
acil-CoA formado. Un AG de 16C se necesitan 7 ciclos de
b -oxidación,
para degradarse en 8 acetatos activos. El
acetil-CoA puede ingresar al ciclo de Krebs para su
oxidación total a CO2 y H2O.
Cada ciclo de b -oxidación produce 5 ATP. Cada
acetil-CoA formado, producirá 12 ATP en el ciclo de
Krebs.
Cetogénesis
Los cuerpos cetónicos son: aceto-acetato, 3-OH-butirato y
acetona. Se forman a partir de las siguientes etapas:
- Formación de aceto-acetil-CoA: dos acetil-CoA
se condensan por acción de la tiolasa para formar
aceto-acetil-CoA. - Formación de 3-OH-metil-glutaril-CoA: la
aceto-acetil-CoA mas acetil-CoA, en presencia de HMG-CoA liasa,
forma HMG-CoA. - Formación de aceto-acetato: el HMG-CoA se
escinde en aceto-acetato y acetil-coa, por acción de la
3-OH-butirato dehidrogenasa. - Fonación de 3-OH-butirato: se reduce el
aceto-acetato a 3-OH-butirato por la 3-OH-butirato
dehidrogenasa. - Formación de acetona: el aceto-acetato es
descarboxilado.
El músculo, el corazón y
el cerebro (En ayuno
prolongado), pueden ser utilizados para obtener
energía.
Biosíntesis de ácidos grasos
Los restos de acetil-CoA de cualquier origen pueden ser
utilizados para sintetizar ácidos grasos, por un sistema
multienzimático llamado ácido graso sintetasa, que
es una proteína multifuncional. Este sistema requiere la
salida de oxalo-acetato de la mitocondria y entrada de
malato.
Primero necesitamos que la acetil-CoA sea transferido de
la mitocondria al citosol. En la mitocondria el acetil-CoA se
condensa con oxalo-acetato por acción de la citrato
sintetasa. El citrato sale de la mitocondria y es escindido por
la citrato liasa que depende de ATP, en acetil-CoA y
oxalo-acetato. La acetil-CoA es utilizada para la síntesis
de a AG, el oxalo-acetato es reducido a malato por acción
de la malato dehidrogenasa, y después es descarboxilado
oxidativamente a piruvato por la enzima málica que utiliza
NADP. El piruvato penetra en la matriz donde puede transformarse
en oxalo-acetato, donde se une con la acetil-CoA para formar
citrato cerrando el ciclo.
El acetil-CoA es el elemento clave para la
síntesis de ácidos grasos, la cual presenta los
siguientes pasos:
- Formación de malonil-CoA: la acetil CoA es
carboxilada por acción de la acetil-CoA carboxilasa,
enzima dependiente de biotina y ATP, formando
malonil-CoA. - Transferencia de un acetato: un resto acetilo es
transferido desde el acetil-CoA al –SH del de la acetil
transferasa, formando el malonilo. - Transferencia del malonilo: el malonilo es
transferido al –SH de la fosfopanteteína de la
PTA. - Condensación: el malonilo sé
descarboxila y se fija un acetilo por acción de la
enzima condensante, se libera CO2, él –SH de la
enzima condensante queda desocupado y el ceto-acetil queda
unido al –SH de la fosfopanteteína de
PTA. - Reducción: la ceto-acil PTA recibe 2 H de
NADPH y se forma 3-OH-butiril-PTA por acción de la
3-ceto-acil-PTA reductasa. - Deshidratación: se forma 2-enoil-PTA por
acción de la 3-hidroxiacil deshidratasa. - Reducción: el 2-enoil-PTA se reduce a
butiril-PTA por acción de la enoil reductasa. A este
acilo de 4C se le agregan sucesivamente restos de 2C en ciclos
iguales al descripto anteriormente, hasta producir palmitato
que contiene 16C. La adición se inicia con el acilo de
4C al -SH de la enzima condensante.
Él –SH de la fosfopanteteína y a
él se une un resto malonilo. Este sé descarboxila,
luego recibe un acilo de la enzima condensante. Después de
7 ciclos se llega a un acilo de 16C, y éste se libera por
acción de la tiol esterasa.
Los AG de mayor longitud se forman por elongación
en los sistemas
mitocondrial y microsómico.
La mayoría de los AG insaturados se realizan por
introducción de doble ligadura entre los C9 y 10.
El sistema de saturación esta formado por la
flavoproteína NAD-citocromo-b5 reductasa, citocromo b5
y D
-9-desaturasa. L9os animales no pueden introducir dobles
ligaduras mas allá del C9, razón por la cual los
ácidos grasos linoléico y linolénico, deben
ser administrados con la dieta.
Biosíntesis De Triacilgliceroles
El glicerol debe ser activado a glicerol-3-fosfato y los acilos a
acil-CoA, en ambos casos se requiere de ATP.
El riñón, hígado, intestino y
glándula mamaria poseen gliceroquinasa; EL MÚSCULO
Y EL TEGIDO ADIPOSO NO CONTIENEN GLICEROQUINASA.
Estos órganos deben utilizar el glicerol-3-P,
formado a partir de dihidroxicetona-P. El glicerol-3-P es
esterificado en los OH de los C1 y C2 por acil-CoA y forma
1,2-diacil-glicerol-P o ácido fosfatídico por
acción de la glicero-P-acil transferasa. El ácido
fosfatídico es hidrolizado por la fosfatasa y convertido
en 1,2-diacil-glicerol; a este se le transfiere un acilo por
acción de la diacil-glicerol transferasa, formando el
triacilglicerol o triglicérido.
Metabolismo Del Colesterol
El organismo tiene capacidad de sintetizarlo y no puede
degradarlo, no depende del aporte exógeno.
La síntesis de colesterol se realiza a partir de
acetil-CoA, y consta de las siguientes etapas:
- Conversión de acetato en malvelonato: dos
acetil-CoA por acción de la tiolasa, forman
aceto-acetil-CoA. El aceto-acetil-CoA reacciona con otra acetil
CoA, por acción de la 3-OH-metil-glutaril-CoA sintetasa
y forma HMG-CoA. El HMG-CoA es atacado por la HMG-CoA
reductasa, formando malvelonato. - Conversión de malvelonato en escualeno: el
malvelonato recibe 2 fosforilos de ATP y sé descarboxila
formando isopentil pirofosfato. Dos de estas moléculas
se condensan para formar genarilpirofosfato, el cual se une a
otro isopentil pirofosfato, para dar franesil piro fosfato. Dos
franesil pirofosfato, se condensan, se produce una
reducción de H por NADPH y eliminación del
pirofosfato, y forman el esculeno. - Conversión de escualeno a colesterol: el
escualeno sé ciclisa y sufre algunos cambios en su
molécula para dar lanosterol, el cual pierde grupos
metilos y dobles ligaduras para dar colesterol.
El colesterol se esterifica en el hígado a las
HDL por acción de L-CAT (Lecitina-Acil-Transferasa) . El
nivel de LDL es mantenido por los tejidos que
contienen receptores LDL. En la célula se produce la
hidrólisis de los ésteres de colesterol y es
utilizado para la constitución de membranas.
El excedente de colesterol es almacenado por
esterificación por la acil-CoA colesterol-acil
transferasa.
La HMG-CoA reductasa es el principal sitio de
regulación. El colesterol en exceso se elimina
principalmente junto con los ácidos biliares que se
vierten en el intestino con la bilis; parte de ellos se
reabsorben en el ciclo entero hepático. La porción
no reabsorbida se elimina por las heces como
coprostanol.
Mientras mayor es la cantidad de HDL en sangre, menor es
la cantidad de LDL, y cuando mayor es la cantidad de LDL, menor
será la de HDL.
Por este mecanismo se regula el colesterol en clínica
(Feed Back).
Metabolismo de
los aminoacidos
Catabolismo de los aminoácidos
El grupo nitrogenado amina es separado y sigue un camino
independiente de la cadena carbonada. Los procesos que
determinan la separación del grupo amina son
transaminación y deaminación.
TRANSAMINACIÓN: el grupo a -amina es transferido de un
aminoácido a un a -cetoácido, reacción catalizada
por transaminasas que utilizan piridoxal-fosfato como coenzima.
Todos los aminoácidos , a excepción de lisina y
treonina, participan en reacciones de transaminación con
piruvato, oxaloacetato o a -ceto-glutarato, para formar alanina,
aspartato o glutamato; y los a -ceto-ácidos correspondientes a los
aminoácidos correspondientes. A su vez la alanina y el
aspartato, reaccionan con a -ceto-glutarato. En consecuencia, el grupo
amina de los aminoácidos convergen en la formación
de glutamato.
DEAMINACIÓN DEL GLUTAMATO: el grupo amina del
glutamato es separado por deaminación y de
oxidación, catalizado por la glutamato dehidrogenasa,
formando a
-ceto-glutarato y amoníaco, este toma un
protón del medio y forma el catión
amonio.
Vía Metabólica Del Amoniaco
El amoniaco producido por las deaminaciones del organismo, es un
producto nocivamente toxico, y uno de los mecanismos de
eliminación es la formación de
glutamina.
El amoniaco se une al glutamato por acción de la
glutamina sintetasa que requiere de ATP, formando un producto
atóxico: la glutamina, que llega al riñón y
es atacada por la glutaminasa, dando como productos glutamato y
amoniaco, el cual se secreta por orina.
Formación De La Urea
Este proceso se realiza en el hígado a
través de las siguientes etapas:
- Síntesis de carbamil-fosfato: se condensan el
amoníaco, CO2 y fosfato por acción de la
carbamil-fosfato sintetasa, se necesita ATP y N-acetil
glutamato. - Síntesis de citrulina: el carbamilo es
transferido a la ornitina por acción de la ornitina
transcarbamilasa, se forma citrulina que sale de la mitocondria
al citosol. - Síntesis de arginino-succinato: la citrulina
se une al aspartato por acción de la arginino-succinato
sintetasa, formando arginino-succinato. - Escisión del arginino-succinato: el
arginino-succinato es escindido por la arginino succinasa, a
fumarato y arginina. - Hidrólisis de la arginina: la arginina es
atacada por la arginasa, produciendo urea y ornitina. La urea
es excretada junto con la orina y la ornitina puede iniciar
otro ciclo pero debe entrar en la mitocondria.
Destino del esqueleto carbonado de los
aminoácidos
Los aminoácidos pueden clasificarse en glucogénicos
y cetogénicos según su destino. Son
glucogénicos los que forman piruvato o intermediarios del
ciclo de Krebs. Los cetogénicos son los que generan
acetil-CoA o aceto-acetato.
Mecanismos Generales De Descarboxilación
La perdida del grupo carboxilo de los aminoácidos, por
acción de la descarboxilasa, que requiere de piridoxal
fosfato como coenzima, da lugar a la formación de aminas
biológicas.
Por descarboxilación de: lisina da cadaverina; de ornitina
da putrescina; de histidina da histamina; de tirosina da
tiramina; de
triptófano da triptamina; y del ácido
glutámico da amino-butírico.
Las poliaminas: espermidina y espermina, que se forman a partir
de putrescina.
Transferencia De Restos Monocarbonados
El metilo, hidroxi-metilo, formilo y CO2 son restos
que se transfieren en las distintas síntesis.
El principal donante de metilos es la metionina activa o
S-adenosil metionina, la reacción es catalizada por metil
transferasas específicas. Otros agentes que transportan
restos de C son el ácido fólico y la
metil-biotina.
El CO2 es transferido en reacciones catalizadas por carboxilasas,
que utilizan biotina como coenzima.
En la transpeptidación participa la glutamil-transferasa
en el ciclo de transporte de aminoácidos.
Vías Metabólicas De Fenilalanina Y Tirosina
Degradación: la fenilalanina se convierte en tirosina por
acción de fenilalanina hidroxilasa, que actúa e
presencia de oxigeno, tetrahidrobiopterina y NADPH. Por
transaminación se forma p-OH-fenilpirúvico,
actuando la tirosina amino-transferasa. A continuación el
p-OH-fenilpirúvico se oxida y descarboxila por
acción de la p-OH-fenilpirvato hidroxilasa, formando
ácido homogenístico.
La homogentisato oxidasa cataliza la formación de
maleil-aceto acetato, que sé isomeriza a fumaril-aceto
acetato. El fumaril-aceto acetato es hidrolizado a fumarato y a
aceto-acetato, por acción de la fumaril-aceto-acetato
hidrolasa
Formación de catecolaminas: por acción de
la tirosinasa, en presencia de oxigeno y tetrahidrobiopterina, la
tirosina se convierte en 3,4-dihidroxi-fenilalanina (DOPA). Por
acción de la DOPA carboxilasa se forma DOPA-amina. La
dopamina es hidroxilada por acción de la dopamina
hidroxilasa, formando noradrenalina. La noradrenalina es
transmetilada por acción de la metil transferasa, formando
adrenalina.
La inactivación de las catecolaminas se realiza
en las mitocondrias a través de la mono-amino-oxidasa
(MAO) y/o por la Catecol-o-metil transferasa (COMT).
Metabolismo Del Triptófano
Síntesis de serotonia: el triptófano es hidroxilado
y se forma 5-OH-triptófano, que luego es descarboxilado a
5-OH-triptamina o serotonia. La MAO inactiva a la serotonia.
Síntesis de melatonina: la serotonia es acetilada y
después metilada para formar melatonina.
A partir del triptófano se puede sintetizar ácido
nicotínico, vitamina del complejo B, que forma parte del
NAD y NADPH.
Síntesis De Creatina
Participan arginina, glicina y metionina. Primero se transfiere
un resto amidina de la arginina a la glicina, formándose
ácido guanido acético, este se metila para formar
creatina.
La creatina en reacción con ATP forma creatina fosfato; la
cual se convierte en creatinina por deshidratación y luego
se elimina por orina.
Metabolismo De Los Ácidos Nucleicos
Biosíntesis De Purinas
El anillo purina se sintetiza a partir de diversos
orígenes: los C4 y 5 y el N7 proceden de glicina. ; los N3
y 9 del grupo amida de la glutamina; el N1 del aspartato; los C2
y 8 de los restos formilos del tetrahidrofolato; el C6 del
CO2.
El ensamble se realiza a partir de ribosa-5-fosfato.
Primero se obtiene 5-fosfo-ribosil-1-fosfato, por acción
de la fosforribosil pirofosfato sintetasa. Esta enzima es
inhibida por AMP, GTP, IMP, etc. Existe otra vía de
recuperación de purinas en la que intervienen la
adenil-fosfo-ribosil transferasa e hipoxantina-guanina
fosfo-ribosil transferasa.
Catabolismo De Las Purinas
La adenosina es deaminada por la adenosin deaminasa. La inosina
formada es escindida por fosforilación, por la
nucleósido fosforilasa en hipoxantina y ribosa-fosfato. La
hipoxantina es oxidada, por la hipoxantina oxidasa, a
xantina.
La guanosina es hidrolizada a guanina y ribosa. La guanina es
deaminada a xantina por acción de la guanasa.
La xantina es oxidada a ácido úrico por
acción de la xantina oxidasa.
En el hombre el
ácido úrico es el producto terminal de las purinas.
Su concentración en el plasma es de 4 a 6mg /
dl.
Biosíntesis De Pirimidinas
El núcleo pirimidina se forma por la unión de
aspartato y carbamil-fosfato. El carbamil-fosfato reacciona con
el aspartato por acción de la aspartato transcarbamilasa,
formando carbamil-aspartato, el cual sé ciclisa para
formar ácido orótico. La aspartato transcarbamilasa
es inhibida por los productos finales UTP, CTP.
Catabolismo De Pirimidinas
Los productos de la degradación de pirimidinas son
solubles y fácilmente de eliminar o consumir por el
organismo. La citosina da b -alanina, CO2 y NH3. La tiamina da
b -aminoisoburirato,
CO2 y NH3. Él b
-aminoisoburirato puede dar succinil-CoA.
Biosíntesis De Nucleósidos Di-Y
Trifosfato
Se obtienen a partir de nucleósidos monofosfato por
transferencia desde otros nucleósidos trifosfato por
acción de la nucleósido quinasa. Para obtener
desoxirribonucleótidos, la ribosa del nucleótido es
reducida por la nucleótido reductasa que requiere de NADPH
y tioredoxina.
Biosíntesis Del Adn
El proceso es llamado duplicación o replicación del
ADN y se dice
que es semiconservador.
La separación en todos los cromosomas
formando en distintos sitios horquillas de separación. ,
Que avanzan a cada uno de extremo de la molécula. Una
proteína iniciadora se une al lugar del comienzo. Luego se
forma un complejo de proteínas, entre ellas la helicasa o
enzima desenrollarte. La helicasa separa a las cadenas de
ADN.
Las tropoisomerasas o girasas, actúan en el ADN evitando
las tensiones por torsión que origina el desenrollamiento.
Con el agregado de primasa se forma el complejo
primosoma.
La nueva cadena se ensambla sobre el molde que ofrece la
cadena vieja de ADN. Se forman uniones fosfodiéster
5´ ®
3´ por acción de las ADN polimerasas
(a ,
b , c y d en eucariotas; En bacterias I, II, II).
La cadena que se forma va creciendo en sentido
5´®
3´. El conjunto de proteínas en la
duplicación de ADN se denomina replisoma. Las unidades
estructurales necesarias para la síntesis son: d-ATP,
d-GTP, d-TTP y d-CTP. Antes del ensamble de la cadena es
necesario un trozo de ARN que es sintetizado por la
primasa.
La ADN polimerasa se une a un
desoxirribonucleótido al extremo 3´ del cebo y
continua agregando bases complementarias a la cadena que sirve de
molde.
La lectura de las
hebras se hace de 3´® 5´, antiparalelo al avance de la
síntesis, una de las cadenas es ensamblada forma continua,
mientras que la otra debe ser sintetizada por fragmentos
(FRAGMENTOS DE OKASAKI) retardados, cada uno de precedido por su
ARN iniciador, a medida que se separa una porción de ADN
de extensión adecuada.
Al completarse el proceso de separación de las
cadenas del ADN materno, una de las hebras se encuentra enrollada
a una nueva cadena complementaria, mientras que la otra esta
apareada por segmentos de Okasaki, separados por el ARN
iniciador.
El ARN es hidrolizado y los espacios vacíos son
cubiertos por segmentos complementarios de ADN.
Estas acciones son
realizadas en bacterias por la ADN polimerasa I y por la ADN
polimerasa b en
eucariotas.. La unión de segmentos de Okasaki es
catalizada por la ADN ligasa o sintetasa. La ADN
polimerasa b
actúa en el sistema corrector de duplicación,
cuando se comete algun error en la síntesis.
ADN Recombinante
Las endonucleasas de restricción, son enzimas que
catalizan la ruptura de la doble hélice del ADN en sitios
específicos. Algunas cortan cada una de las hebras en
sitios específicos dando origen a los segmentos adhesivos.
Los plásmidos son ADN circular accesorio de las bacterias,
que pueden estar involucrados en la resistencia a los
antibióticos.
Biosíntesis de ARN
El ensamble de una cadena de ARN complementario sobre una de ADN
que sirve como molde, es denominado transcripción. Este
proceso es catalizado por ARN polimerasas.
La ARN polimerasa es un complejo oligomérico. La
subunidad sigma reconoce al sitio promotor. Cuando la ARN
polimerasa se une a la doble hélice, esta se desenrolla y
solo una de las cadenas del ADN sirve como molde, utilizando
ribonucleótidos trifosfatados que son: ATP, GTP, CTP y
UTP. La polimerización se realiza en sentido
5´®
3´.
En eucariotas existen tres ARN polimerasas, que son
destinadas para la síntesis de distintos ARN. La ARN
polimerasa I, se localiza en el nucleolo y sintetiza ARNr. La ARN
polimerasa II se encuentra en el nucleoplasma y sintetiza ARNm
(ARN). La ARN polimerasa III también se encuentra en el
nucleoplasma y sintetiza la formación de ARNt.
La interacción de promotor-enzima esta a cargo de
los factores de transcripción; el promotor suele
comprender tres sitios: -25 o caja TATA, y entre –40 y
–110 las cajas CAAT y GC. Además de los promotores,
se encuentran secuencias potenciadoras.
En el extremo 5´ de la cadena de ARN recién
formado recibe un capuchón de 7-metil-GTP que contribuye a
darle estabilidad a la molécula. En el extremo 3´ se
le agregan de 100 a 200 nucleótidos de adenina, formando
la cola poli"A". Existen secuencias específicas ubicadas
antes del extremo final que sirven como señales de
poliadenilación.
Transcriptasa Inversa
Se ha comprobado la existencia de un proceso de
transcripción invertida, que permite la síntesis de
ADN utilizando ARN como molde. La enzima responsable de este
fenómeno es la TRANSCRIPTASA INVERSA y fue aislada en
retrovirus como en el VIH.
Metabolismo de la hemoglobina
Metabolismo del hemo
La protoporfirina III o IX, es la precursora del hemo,
sintetizándose a través de las siguientes
etapas:
- Síntesis de ácido d -aminolevulínico:
él d
-aminolevulinato sintetasa cataliza la unión de
succinil-CoA y glicina, desprendiéndose CO2, siendo esta
etapa regulable e inhibida por el hemo. - Síntesis de porfobilinógeno: dos
moléculas de d -aminolevulinato reaccionan, perdiendo dos
moléculas de agua por acción de la
d -aminolevulinato
dehidratasa formando el porfobilinógeno; esta enzima es
inhibida por metales
pesados. - Formación de porfirina: se polimerizan 4
moléculas de porfobilinógeno, formando
uroporfirinógeno (anillo tetrapirrólico). Se
producen isómeros I y III, este último en mayor
cantidad, por acción de la uroporfirinógeno I
sintetasa y por la uroporfirinógeno III cosintetasa. El
uroporfirinógeno III es convertido en
coproporfirinógeno III por descarboxilación de
las cadenas acetato por acción de la
uroporfirinógeno descarboxilasa. Luego se producen
oxidaciones y descarboxilaciones para formar protoporfirina III
o IX. - Formación del hemo: la ferroquelatasa o
hemosintetasa, incorpora el Fe+2.
Del total del hemo sintetizado, solo el 85% es utilizado
para formar la hemoglobina, el 10% a mioglobina y el 5% restante
a hemoproteínas.
Las porfirinas se producen por bloqueos en la vía
de síntesis del hemo.
Catabolismo De La Hemoglobina
Después de los 120 días, los glóbulos rojos
son destruidos y la hemoglobina queda libre. La globina es
reduciada a sus aminoácidos constituyentes, y el hemo
sigue las siguientes etapas:
- Etapa del sistema retículoendotelial: en las
células del SER existe un sistema multienzimático
hemo-oxigenasa, en el cual participan el oxigeno y el NADPH. El
Fe+2 se oxida a Fe+3, y el C del puente metilo a CO.
El Fe+3 se separa y forma biliverdina, que luego es reducida a
bilirrubina por acción de la biliverdina
reductasa. - Transporte de bilirrubina en sangre: la bilirrubina
se une a la albúmina, siendo este complejo NO ultra
filtrado por el riñón. - Etapa hepática: los hepatocitos captan la
bilirrubina en sangre, dentro del hepatocito se conjuga la
bilirrubina con ácido glucurónico, por
acción de la UDP-glucuronil-transferasa, formando
diglucurónido de bilirrubina o BILIRRUBINA DIRECTA, que
es soluble en medio acuoso y se elimina por la bilis. La
bilirrubina es llamada INDIRECTA, cuando sale del SER. En
sangre solo existe bilirrubina indirecta y no se excreta por
orina. - Etapa intestinal: al llegar la intestino el
diglucurónido de bilirrubina es hidrolizado, y la
bilirrubina sometida a reducciones. Se forma
mesobilirrubinógeno y finalmente a
estercobilinógeno, que se oxida y forma la estercobilina
que es la responsable del color de la
materia
fecal. - Ciclo enterohepático: parte de los productos
derivados de la reducción de la bilirrubina, son
reabsorbidos y llevados de vuelta al hígado, donde se
generará nuevamente diglucurónido de bilirrubina,
que se excreta de nuevo con la bilis.
Parte de los pigmentos reabsorbidos del intestino, pasan
a circulación general y se eliminan por el
riñón como urobilinógeno, el cual se oxida a
urobilina.
El aumento de bilirrubina en sangre es un signo
observado en distintos cuadros patológicos, produciendo un
tinte amarillo en la piel
denominado ictericia.
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