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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