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BIOQUÍMICA Metabolismo
METABOLISMO

Podemos compara el metabolismo humano con lo que ocurre en la
administración de dinero en una casa, donde encontramos:
*
Administrador: con una caja chica. Es el hígado, que responde a
una serie de estímulos que le dicen si gastar o guardar energía.
*
Consumidores: todos los órganos, mayoritariamente el músculo
esquelético (70%)
*
Reserva: tejido adiposo.
Casi todas las síntesis se llevan a cabo en el citosol. Los procesos
oxidativos (degradativos), en general, se llevan a cabo en las
mitocondrias.
POSIBILIDADES METABÓLICAS

Para el hombre el principal combustible es la glucosa. Esto depende de
la raza, hábitos alimenticios, lugar, etc. (Tarea: averiguar cómo se
digieren los glúcidos hasta que llega la glucosa a la sangre). Cuando
la glucosa llega a la sangre hace subir la glicemia de un valor normal
entre 0.8 y 1 gr/l a 2,5 gr/l, lo que constituye una señal para que se
empiece a secretar insulina y para el hígado. Esta glucosa en la
sangre no sirve de nada, es necesario que este disponible, para ello
debe entrar a la célula.
La glucosa entra a la célula por simple difusión, y para que esta no
salga cuando disminuye la concentración sanguínea de glucosa, le
agrega un grupo fosfato, la fosforila a glucosa6fosfato, la que no
sale de la célula porque se le han agregado 2 cargas negativas. La
glucosa6fosfato se puede usar. La insulina favorece la entrada de
glucosa estimulando transportadores y transformando glucosa a
glucosa6fosfato. La glucosa6fosfato se puede transformar en
glicógeno (caja chica), así se baja la concentración de
glucosa6fosfato en el citosol.
La formación de 6fusfogluconato a ribosa5P libera un poder reductor
(formulario de banco) que es necesario para almacenar glucosa.
Se puede convertir en Acetil CoA y posteriormente en grasa.
Si falta glucosa, lo primero que se hace es degradar glicógeno (caja
chica) y se ocupa la reserva. La síntesis de ribosa5fosfato se deja
de hacer rápidamente y se deja de hacer acetil CoA porque no se
necesitan billetes grandes (la grasa no se puede transformar en
glucosa).
La mayoría de los órganos pueden ocupar glucosa o ácidos grasos
provenientes de la grasa indistintamente, excepto el cerebro, que
debido a la barrera hematoencefálica solo acepta glucosa. En ayuno, al
cabo de 24 horas ya no hay glicógeno en el hígado (el glicógeno que se
almacena en el hígado, es un 10% de su peso húmedo), pero el cerebro
se puede mantener por 1 semana sin alteraciones metabólicas, porque el
hígado surte al cerebro a partir de proteínas, primero de un pull de
proteínas, luego de proteínas que no cumplen funciones importantes, y
si la situación es grave, se usan proteínas que sí cumplen funciones.
Los aminoácidos generan glucosa a partir de oxaloacetato, proceso
llamado gluconeogénesis. Si la falta de glucosa es mucha se producen
daños cerebrales y renales (porque al utilizar los aminoácidos no se
ocupa el grupo amino, el que se elimina a la forma de urea, formada
por el hígado y eliminada por el riñón, lo que produce una
sobrecarga).
La AcetilCoA forma grasas (principalmente), colesterol y energía.
Cuando hay que degradar la reserva se llega hasta AcetilCoA, pero esta
no puede llegar a glucosa; al llegar a los órganos se puede degradar a
CO2 y ATP.
El hígado jamás va a tener déficit de energía porque a él llega
glucosa, aminoácidos y ácidos grasos; los ácidos grasos los envía a
otros órganos; a través de los cuerpos cetónicos se desplaza la
AcetilCoA.
Para el hígado el glicógeno es la caja chica. El músculo también es
capaz de almacenar glicógeno (un 1% del peso húmedo del órgano), por
lo que netamente almacena más que el hígado, pero el músculo no tiene
posibilidad de exportar glucosa.
El hígado debe manejar las prioridades energéticas, asegurando el
abastecimiento de las necesidades energéticas de cada órgano de
acuerdo a las circunstancias.
GLUCOLISIS

De la glucosa6fosfato parten todos los metabolismos; en esta
reacción se gasta energía. Una de las principales vías que puede
seguir es la glicolítica (degradación de la glucosa hasta piruvato o
lactato), la que se realiza en todas las células conocidas
(procariontes y eucariontes); para algunas bacterias es la única vía
de energía existente.
La fosfofructoquinasa es una enzima alostérica que responde a
moduladores positivos y negativos; si hay menos energía trabaja más
rápido.
El producto final de la glicolisis son 2 ATP netos y 2 piruvatos.
El lactato es una calle sin salida, porque solo se forma a partir de
piruvato y solo se puede transformar en piruvato (también se puede
eliminar). Cuando el piruvato pasa al lactato se ocupa el NADH+H+
(reducido). Esto ocurre cuando el músculo entra en anaerobiosis, por
ejemplo, cuando hay actividad física y disminuye el oxígeno porque
disminuye el flujo sanguíneo por el músculo se contrae.
Normalmente entra NADH+H+ en la mitocondria y sale NAD oxidado, por lo
que no es necesario pasar de piruvato a lactato, pero cuando la
mitocondria no funciona, eso no ocurre, por lo tanto la única vía de
aporte de energía es pasar de piruvato a lactato, de esa forma se
regenera NAD oxidado. Así se sigue teniendo un nivel de energía que le
permite funcionar.
Todos los otros aportes energéticos pasan por la mitocondria. El
glóbulo rojo y algunas bacterias no tienen mitocondrias, por lo que
también usan esta vía (glucolisis anaeróbica).
El hígado no realiza la vía glicolítica con el fin de obtener energía,
sino que para generar AcetilCoA (la que a su vez se utiliza para
sintetizar grasa) a partir de piruvato y obtener sustratos para otras
vias metabólicas de síntesis. Los consumidores de energía pueden
obtener energía de otros compuestos que no sean glucosa (como ácidos
grasos), a condición que no estén en una condición total de
anaerobiosis. La barrera hematoencefálica hace que el cerebro sea
absolutamente dependiente de glucosa, lo que hace que el hígado le
asegure un aporte de glucosa.
GLUCONEOGÉNESIS

Frente a un stress metabólico (ayuno), el hígado utiliza la caja chica
para mantener la glicemia y asegurar el aporte al cerebro (disminuye
la actividad de los demás órganos). Pero cuando se acaba la caja chica
el hígado degrada aminoácidos, proceso que se denomina
gluconeogénesis, esto es, producción de glucosa a partir de elementos
no glusídicos, como aminoácidos y lactato.
Consiste en revertir la vía glicolítica, con 3 excepciones, marcada
por flechas claras en el esquema. La glucosa6fosfatasa se expresa
sólo en el hígado, por eso sólo este órgano puede realizar esta
síntesis.
El lactato se produce en el músculo y se convierte en glucosa en el
hígado.
El hígado cuenta con la caja chica o glicógeno que se utiliza para
mantener la glicemia.
SÍNTESIS DE GLICÓGENO

El sustrato es glucosa6fosfato. Al transformarse en UDPglucosa se
le sube la energía de hidrólisis del compuesto, para que en el
siguiente paso la energía sea menor; esta reacción es endergónica, se
usa UTP y la pirofosforilasa rompe el pirofosfato, que es muy tóxico;
de esta manera el equilibrio de la reacción se desplaza y no se llega
nunca al equilibrio (lo mismo pasa en la combustión).
El UDPglucosa reacciona con el glicógeno cebador (cadena corta de 10
moléculas) mediante un enlace  14, así aumenta la cadena.
La diferencia del glicógeno con la celulosa es que esta tiene enlaces
 14; el almidón se diferencia por el número de ramificaciones, tiene
mucho menos. El glicógeno es más ramificado, con lo que tiende a la
forma esférica y a ocupa menos volumen y es más soluble. El glicógeno
se ramifica por una enzima ramificante que toma 6 unidades, corta el
enlace  14 y lo une en posición  16. Así tenemos más posiciones
donde puede seguir creciendo la cadena.
La enzima más importante es la glicógeno sintetasa.
DEGRADACIÓN DEL GLICÓGENO.
La enzima deramificante o transferasa rompe un enlace  14, toma las
ramas y las traslada a la cadena lineal. Pero queda una molécula de
glucosa en posición  16. La enzima  16 glicosidasa deja la cadena
lineal; esto explica porque en la degradación de glicógeno hay una
pequeña porción de glucosa libre.
En el glicógeno lineal, la glicógeno fosforilasa (importante) por
fosforolisis rompe el enlace  14, para dar origen a glucosa 1P,
hasta dejar solamente el glicógeno cebador.
En el músculo, la glucosa 6P pasa inmediatamente a la vía
glicolítica. El hígado le saca el grupo fosfato y la transforma en
glucosa, para enviarla a la sangre. Solo el hígado es capaz de
expresar la enzima glucosa6fosfatasa.
VÍA DE LAS PENTOSAS

Para guardar energía, se transforma la glucosa en ácidos grasos a
partir de acetilCoA. La glucosa es un compuesto semioxidado, por lo
que a la célula le es más fácil usar glucosa que cualquier otro
compuesto. Los ácidos grasos están completamente reducidos, por lo que
son más difíciles de oxidar, pero entregan más energía que la glucosa.
Para formar ácidos grasos hay que reducir la glucosa, este poder
reductor viene también de la glucosa, a través de la vía de las
pentosas.
La glucosa es oxidada hasta 6fosfogluconato, liberando NADPH + H+. La
ribosa 5P sirve para ácidos nucleicos. Para las biosíntesis se
necesitan energía y poder reductor, los que vienen del exceso de
glucosa. Por la vía de las pentosas se generan el 60% del NADPH + H+.
El otro 40% se obtiene por decarboxilación oxidativa del malato; esta
reacción es independiente de glucosa, a partir de aminoácidos. La
enzima es la málica.
De los aminoácidos se ocupa solo la cadena hidrocarbonada; por tanto,
el hígado trabaja sintetizando urea y el riñón eliminándola. En un
físico culturista el cerebro va degenerando porque se consume poca
glucosa, los ácidos grasos no sirven y el amonio también afecta al
cerebro. La capacidad de órgano significa que en condiciones normales
los órganos funcionan a una capacidad bajo la total; esto le permite
al organismo tamponar o resistir alguna sobrecarga; pero si se
sobrecarga el sistema por mucho tiempo, la capacidad de órgano va
aumentando hasta que su capacidad comienza a disminuir y se presentan
las enfermedades.
CICLIO CITRICO

Tiene varias funciones:
*
Es catabólico: genera sustratos hidrogenados que van a ser
utilizados como fuente de energía en la cadena respiratorio y la
fosforilación oxidativa.
*
Es anabólico: utiliza aminoácidos que alimentan al ciclo para
sintetizar glucosa.
El piruvato se transforma en AcetilCoA por la piruvato dehidrogenada,
proceso en el que se libera NADH + H+.
El piruvato da origen a AcetilCoA y a oxaloacetato; los lípidos solo
dan origen a AcetilCoA, lo que significa que si se oxidan solamente
lípidos se satura el sistema y se acumula la AcetilCoA; los glúcidos
no saturan el ciclo cítrico, porque el oxaloacetato, sintetizado por
los glúcidos, es el transportador de la AcetilCoA.
Recordar el citrato, cetoglutarato y oxaloacetato.
La isocitrato dehidrogenasa regula la velocidad del ciclo porque está
regulada por la cantidad de NAH oxidado o hidrogenado.
Por cada AcetilCoA que entran al ciclo se generan 3 NAD hidrogenado
(9 ATP); un FAD (2 ATP) y un GTP (1 ATP). Por tanto, a partir de un
AcetilCoA se generan 12 ATP.
A partir de un piruvato, se generan 15 ATP, pero esa reacción no forma
parte del ciclo cítrico. Si se parte de lactato se genera un NADH y 18
ATP.
Cuando hay glúcidos se sintetizan grasas para la reserva. Si no hay
glúcidos, el ciclo cítrico va a estar destinado a formar oxaloacetato.
El oxalacetato es importante cuando no hay glucosa, porque va a ser
utilizado para la gluconeogénesis. En ese caso el ciclo sería
anabólico.
Cuando se utilizan glúcidos para sintetizar acetilCoA, esta va a ser
el principal sustrato para sintetizar ácidos grasos y luego grasas.
Pero al revertir el proceso, sólo se puede transformar hasta
AcetilCoA; no se puede volver a sintetizar glucosa a partir de grasa.
SISTESIS DE LIPIDOS

La síntesis de acetilCoA ocurre en la mitocondria. Pero la acetilCoA
es impermeable a la membrana mitocondrial y la síntesis de ácidos
grasos es en el citoplasma, por lo que hay que transformarla en
citrato (AcetilCoA + Oxaloacetato), el que si es permeable a la
membrana mitocondrial. El citrato se vuelve a transformar en AcetilCoA
y oxaloacetato. Como suponemos que se está en una alta concentración
de glucosa, vuelve a la membrana. El oxaloacetato con NADH + H+ (el
que se libera de la glicolisis, así se regenera NAD+ oxidado, el que
es indispensable para la glicolisis) se transforma en malato, el que
sí puede entrar a la mitocondria, donde puede ser retransformado en
oxalacetato, liberándose NADH + H+. Con este sistema se ha sacado la
acetilCoA y se han ingresado hidrógenos para energía. Esto permite
mantener3 vías metabólicas funcionando: glicolítica, síntesis de
lípidos y ciclo cítrico.
El citrato es el que avisa a la enzima Acetil CoA Carboxilasa que
empiece la síntesis de grasas. El malonil es un compuesto de alta
energía de hidrólisis. Acido graso sintetasa (AGS) ; como los acidos
grasos están reducidos, hay que reducir el grupo oxidado del carbono
beta; para reducir, de acido debe pasar a alcohol y de ahí a reducido.
Los hidrógenos (poder reductor) lo entrega el NAD fosfato reducido
(NADPH + H+) que viene de la vía de las pentosas y del malato.
(ACP: proteína transportadora de grupos acilos).
El butiril (4 átomos de carbono) está totalmente reducido; al otro
brazo entra un malonil CoA, el que se junta con el compuesto de 4
átomos de carbono, de nuevo con un carbono beta oxidado; esto se
repite 7 veces, formando palmitoil CoA (16 átomos de C).
Este sistema se puede abrir en cualquier parte; se pueden obtener
ácidos grasos de 12 carbonos; pero el que se sintetiza en mayor
cantidad es el palmitoil CoA.
Luego de sintetizar ácidos grasos hay que sintetizar grasas.
Las grasas tienen, además, la función de ser aislantes y de
resistencia mecánica. La calidad de la grasa de un esquimal es
distinta de la de un hombre del trópico. Una grasa densa da una mejor
resistencia al frío; hay otra que es más fluida. Esto depende del
largo de cadena del ácido graso (más larga, grasas más densas) y de
los dobles enlaces. El hombre posee sistemas poco eficientes para la
degradación de grasas insaturadas (cortas e insaturadas, como las de
cordero); el alcohol y el calor la solubilizan y hacen que los
sistemas enzimáticos sean más efectivos. Combustionar en forma
incompleta el aceite lleva a las grasas a convertirse en productos
cancerígenos.
REGULACIÓN DE LA BIOSÍNTESIS DE GLICÓGENO

Esto es importante para no llegar a un ciclo fútil. Cuando hay
deficiencia de glucosa, hormonas como el glucagón y la adrenalina se
unen a un receptor asociado a una proteína G y a una adenil ciclasa,
la que produce AMPc, el que se una a una protinquinasa A, se libera la
subunidad catalítica, la que puede hacer 2 cosas:
*
Fosforilar a la glicógeno sintetasa, pasando de la forma a, a la
forma b, con gasto de ATP. La forma a es la activa, la b, es la
menos activa (enzimas alostéricas, no funcionan bajo la ley del
todo o nada), lo que disminuye la síntesis de glicógeno.
*
Fosforilar una glicógeno fosforilaza quinasa, pasando de la forma
b a la a (con gasto de ATP), que es la responsable de transformar
la glicógeno fosforilasa de la forma b a la a, con gasto de ATP,
lo que produce aumento de la degradación de glicógeno.
Cuando hay harta glucosa, hay que invertir esto. Aparece la insulina,
la que activa fosfatasas, revirtiendo el proceso.
Cuando se llenaba la caja chica, la glucosa se usa para la síntesis de
lípidos.
Los ácidos grasos hay que transformarlos en TAG, para lo cual se
necesita glicerol, pero en el hígado no hay glicerol, pero si
gliceraldehido3P, el que más NADPH + H+ se transforma en glicerol
fosfato. Este más un ácido graso y una enzima llamada
monoacilglircérido sintetasa forma MAG, en realidad se llama
lisofosfolípido (sin el fosfato es un MAG). Este compuesto más otro
ácido graso y una diacilglicérido sintetasa se transforma en ácido
fosfatídico (fosfolípido), este compuesto tiene 2 caminos:
*
Se une al fosfato un compuesto nitrogenado, como aminoácido,
nucleótido, inositol, amina (etanolamida), neurotransmisor, etc.,
formándose un ácido fosfatídico (con apellido), por ejemplo,
fosfatidil inostol; este fosfolípido participa en la formación de
membrana.
*
Ser defosforilado, formándose ahora sí DAG; este, en presencia de
otro ácido graso forma TAG. La síntesis de TAG es de un 80%.
Todo esto ocurre en el hígado.
TAREA: metabolismo de las glicoproteínas: quilomicrones(grasas de la
dieta), VLDL (grasas de lipidos y colesterol sintetizadas por el
hígado), LDL (colesterol) , HDL (sacar colesterol de los tejidos).
SÍNTESIS DE COLESTEROL

Varias acetil CoA se unen.
La enzima que regula la síntesis de colesterol es la
hidroximetilglutarilCoA sintetasa; la que es inactivada por el exceso
de colesterol; las altas concentraciones de acetilCoA la activan.
Esto se produce en el hígado, pero se necesita en el tejido adiposo.
Como el colesterol o las grasas no se disuelven en el agua (sangre),
Las lipoproteínas las transforman en elementos solubles; éstas cubren
con fosfolípidos y proteínas, dejando en el centro las grasas y el
colesterol. Estas proteínas son responsables que estas partículas sean
reconocidas por las células blanco.
Esto está sucediendo cuando el organismo tiene harta glucosa. La grasa
no es mala. Tampoco existe ni el colesterol bueno ni el malo (unido a
distintas lipoproteínas).
AL BAJAR LA GLUCOSA

Cuando se requiere energía de la reserva, un mensajero, adrenalina y
noradrenalina, se une a un receptor, proteína G, adenilciclasa,
formación de AMPc y la subunidad catalítica fosforila a la lipasa
sensible a hormonas (LSH), la que pasa de la forma b a la a. (La
insulina activa a una fosfatasa que inactiva esta enzima, inhibiendo
la degradación de grasas). Esta actúa sobre TAG y lo transforma en DAG
más ácido graso. El DAG, por una diacilglicérido lipasa se transforma
en MAG más ácido graso; el MAG pasa a glicerol y ácido graso. Así se
obtienen 3 ácidos grasos y un glicerol, el que se puede transformar en
glicerol fosfato, el que puede entrar a la gluconeogénesis en el
hígado (lo que no significa que la grasa produzca glucosa). Los ácidos
grasos constituyentes de las grasas no son capaces de sintetizar
glucosa.
La única encima regulada en ese proceso es la LSH, las demás no son
reguladas, actúan de acuerdo a la presencia de sustrato.
Los ácidos grasos son insolubles, por lo que deben viajar al hígado
unidos a albúmina del plasma. Entremedio hay órganos, como el músculo,
que también puede utilizar como energía los ácidos grasos. Al hígado
llega una gran cantidad de ácidos grasos, los que sufren un proceso de
activación, transformándose en acilCoA, solo ahora pueden ser
degradados, pero antes deben ser transportados a la mitocondria (donde
se van a oxidar). Como cualquier molécula AcilCoA, son impermeableas a
la membrana mitocondrial, por lo que atraviesan la membrana por medio
del sistema carnitina o acilcarnitina transferasa. Hay alimentos ricos
en carnitina, lo que permite que este sistema trabaje más rápido, pero
la velocidad de oxidación no depende de la concentración de AcilCoA.
El músculo funciona igual.
OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS.
Un ácido graso de 6 carbonos se corta formando 3 partes. Cada vez que
se corta, se generan 5 ATP y por cada 2 carbonos, se forman 12 ATP. En
total, de una cadena de 6 carbonos se liberan 46 ATP, pero el proceso
de activación ocupó 2 ATP, por lo que se producen 44 ATP neto. La
glucosa genera 36 ATP en el hígado y 38 en el resto del organismo,
porque está más oxidada.
(TAREA: cuanto genera un ácido graso de 7 átomos de carbono).
(Vitamina D: crecimiento
Vitamina E: antioxidante
Una arruga es el reemplazo de tejido epitelial por conjuntivo, implica
muerte de células generada por radicales libres (reactivos derivados
de oxígeno producidas por luz ultravioletas, etc), que oxidan las
células. La vitamina E baja la concentración de radicales libres.
SÍNTESIS DE CUERPOS CETÓNICOS

El oxalacetato viene de los glúcidos o de las proteínas; por lo que en
la obtención de energía a partir de lípidos siempre escasea el
oxalacetato. Por eso además de dar carnitina, se administra ácido
aspártico, con lo que se obtiene mayor rendimiento energético.
Cuando se acumula en exceso AcetilCoA por poco oxaloacetato, se
forman, a partir de ellos, cuerpos cetónicos. Ni los glúcidos ni las
proteínas dan origen a los cuerpos cetónicos, porque generan
oxaloacetato. Esta síntesis ocurre en la mitocondria (la formación de
colesterol se lleva a cabo en el citoplasma). En general en la
mitocondria se realizan oxidaciones, no síntesis; esta excepción se
explica por un objetivo distinto: descargar el AcetilCoA.
El paso de acetoacetato a acetona se realiza en el citoplasma. La
acetona es volatil, es un gas disuelto en agua, por lo que se puede
eliminar por la respiración. Los diabéticos degradan exageradamente
lípidos; como a las células no llega glucosa, la célula piensa que se
está en una hipoglicemia, por lo que le manda al hígado la instrucción
de que degrade ácidos grasos. Si estos ácidos (3hidroxibutirato;
Acetoacetato) se liberan al plasma pueden provocar acidosis
metabólica, lo que produce aumento de la frecuencia respiratoria (para
liberar acetona) y otros síntomas.
La generación de cuerpos cetónicos no es mala, sino solo respuesta a
la acumulación de AcetilCoA.
Estos cuerpos cetónicos se utilizan: en el músculo se pueden volver a
convertir en acetilCoA; si su concentración aumenta demasiado, pueden
llegar al cerebro y sus células lo pueden usar, pero este consumo va a
llevar a muerte de tejido cerebral por una alteración en el pH del
entorno de la célula.
En los diabéticos la glucosa altera la composición aislante de la
mielina, con lo que se producen cortocircuitos. En el diabético se
produce nefritis porque los ácidos se deben eliminar en el riñón, con
lo que sube en el riñón la concentración de ácido.
CICLO DEL NITRÓGENO

El aire tiene un 80% de nitrógeno (forma más oxidada: N2). Si se
respira puro oxígeno se satura la hemoglobina y se genera gran
cantidad de radicales libres. La forma en que el hombre utiliza el
nitrógeno es a la forma reducida.
El ciclo del nitrógeno parte por bacterias, que lo pasan a nitritos y
nitratos (NO2 y NO3), los que posteriormente son transformados en
amonio por plantas, el que es transformado en urea y ácido úrico (por
mamíferos y aves respectivamente); otras bacterias vuelven este
nitrógeno a gas.
Los organismo que excretan amonio se llaman amoniotéricos; los que lo
excretan a la forma de urea, ureotéricos; como ácido úrico:
uricotéricos.
(Al plantar legumbres, hay bacterias que fijan nitrógeno; el trigo
consume nitrógeno)
El amonio es consumido por los herbívoros y de ahí pasa al hombre bajo
nutrientes vegetales y carnes.
En la fijación del nitrógeno en el hombre se forma ácido glutámico
(usando poder reductor); también se puede dar la reacción en el otro
sentido, caso en que el aceptor del hidrógeno es NAD+, entregando los
aminos al medio y utilizando el alfacetoglutarato.
El ácido glutámico puede volver a captar un grupo amonio, caso en que
la reacción requiere de ATP.
Hay 2 reacciones más que ayudan a captar amonio. La fórmula general
es:
transaminasa
Á cido glutámico + cetoácido x aminoácido (x) +
cetoglutarato
PLP
PLP fosfato de piridoxal, proviene de vitamina B5
GPT (glutámico piruvato transaminasa)
Á cido glutámico + piruvato alanina + cetoglutarato
PLP
GOT (glutámico oxalacético transaminasa)
Á cido glutámico + oxaloacetato ácido aspártico +
cetoglutarato
PLP
Esto tiene un valor diagnóstico. Existen tejidos ricos en estas
enzimas (GPT hay más en el citoplasma y GOT hay más dentro de la
mitocondria) (hígado, corazón, músculo esquelético). En una hepatitis
va a haber destrucción masiva de estas células, por lo que aumentará
la concentración de estas enzimas en la sangre. La concentración es de
10 a 12 unidades, en una hepatitis aumenta a 200. En el tejido
cardíaco: lo mismo. GPT no tiene importancia, pero sí la GOT.
Dentro de los 10 aminoácidos inesenciales ya conocemos la síntesis de
4: ácido glutámico, glutamina, alanina y ácido aspártico.
De los inesenciales, la arginina y la histidina son semiesenciales
porque las cantidades que puede sintetizar el organismo son solo
suficientes para un adulto. Algunas bacterias y muchas plantas puede
sintetizar todos los aminoácidos.
A partir de glúcidos se pueden sintetizar aminoácidos; sin estos, no
hay suficiente síntesis de aminoácidos. Se sintetizan aminoácidos
cuando hay exceso en cantidad de glúcidos.
Aminoácidos esenciales
Aminoácidos inesenciales
Cisteína, valina, leucina, metionina, treonina, lisina, isoleucina,
fenilalanina, tirosina (semiesencial porque se puede sintetizar a
partir de fenilalanina), triptófano, tirosina.
glutamato, glutamina, prolina y arginina, glicina, serina, alanina,
aspartato, asparagina, histidina.
Las cadenas alifáticas largas apolares son esenciales. Como hay
aminoácidos esenciales, hay que consumir proteínas de alto valor
biológico. Normalmente los vegetales tienen proteínas de valor
biológico bajo para el hombre, porque son bajas las cantidades de
aminoácidos esenciales.
DEGRADACIÓN DE AMINOÁCIDOS

Los sustrato son degradados en el ciclo cítrico y dan origen a glucosa
o energía. Los aminoácidos pueden alimentar la cadena en distintos
puntos.
Hay aminoácidos gluconeogénicos. Los aminoácidos cetogénicos dan
origen a acetilCoA. Algunos cumplen con ambas determinaciones.
Los aminoácidos antes de pasar al ciclo cítrico deben pasar por una
deaminación; pierden el grupo amonio a través de grupos de
transaminación; el amonio lo recibe el cetoglutarato para formar acido
glutámico, este último entrega el nitrógeno a la urea por desaminación
oxidativa.
Solo las cadenas hidrocarbonadas de los aminoácidos pasan al ciclo
cítrico.
CICLO DE LA UREA (Ciclo carbamil fosfato).
(Fase intramitocondrial sombreado).
Comienza cuando se entrega el amonio. La ornitina es un aminoácido que
solo está en el ciclo de la urea y no forma parte de proteínas.
Esto ocurre en el hígado, la urea pasa a la sangre y de ahí al riñón.
Es posible que en la sangre haya mucho alcohol a pesar de que se haya
consumido poco alcohol. Se trataría de una fibrosis hepática, en la
que el alcohol no se degrada. Los asiáticos tienen deficiencia en la
alcohol deshidrogenasa, por lo que cuando toman alcohol se curan
rápidamente. A los sirróticos crónicos les pasa lo mismo.
SINTESIS NUCLEÓTIDOS PIRIMÍDICOS

La glutamina entrega nitrógeno. Este carbamilfosfato se sintetiza en
el citoplasma y no tiene nada que ver con la urea; se sintetiza para
crear un compuesto de alta energía de hidrólisis. Esta síntesis se
realiza cuando hay energía para hacerlo, porque además se requiere
poder reductor.
Al sintetizar nucleótidos pirimídicos se sintetiza primero el núcleo
pirimídico y después se une al azúcar y al fosfato. En los púricos se
hace al revés, sobre el azúcar y el fosfato se sintetiza el núcleo
púrico.
Para llegar a la citidina trifosfato se han ocupado por lo menos 5
ATP, gran cantidad de energía.
SINTESIS NUCLEÓTIDOS PÚRICOS

La glutamina entrega un amonio.
El tetrahidrofolato proviene del ácido fólico (vitamina), asociado a
las carnes. El tetrahidrofolato (THF, 4 hidrógenos) tiene un ciclo,
como THF puede transportar una molécula de un átomo de carbono. Cuando
el compuesto entrega el carbono, el THF pierde los hidrógenos,
volviendo a la forma DHF.
Parte 2: CO2 carboxilación depende de vitamina B 12 (NAD, vitamina 5);
de aquí la importancia de una buena alimentación, sin la cual no hay
regeneración de tejidos, para lo que hay que duplicar la información
genética, y para eso hay que tener nucleótidos.
El ácido aspártico entrega un amonio, la unión es transitoria.
Inosina monofosato: normalmente no se utiliza en la biosíntesis de
ácidos nucleicos, pero hay excepciones: los ARN de transferencia lo
usan.
Para sintetizar un nucleótido púrico se necesitan 5 ATP. Desde el
punto de vista energético es muy caro. Estas síntesis son de novo, a
partir de nada. Pero existen, debido al costo energético, vías de
salvataje: cuando la célula se muere, no se destruyen los nucleótidos,
sino que se recuperan los núcleos y se vuelven a sintetizar
nucleótidos.
REGULACIÓN

Hay cadenas que tienen altas concentraciones de guanina y citosina,
por lo que a veces es necesario sintetizar cantidades distintas de
cada uno de ellos.
*
CONTROL DE LA BIOSÍNTESIS DE PIRIMIDINAS: el CTP puede inhibir
alostéricamente a la 2º enzima; el UMP a la primera enzima
alostéricamente. La inhibición alostérica significa que baja la
actividad de la enzima, pero no la elimina.
*
CONTROL DE LA BIOSÍNTESIS DE PURINAS: tiene más puntos de control,
inhibiendo la vía completa o su propia síntesis; también son
alostéricas.
DEOXIRRIBONUCLEÓTIDOS
La oxidación sólo ocurre cuando el nucleósido está a la forma de
difosfato.
SINTESIS DE dTMP

La enzima Timidilato sintetaza más un grupo metileno transforma dUMP
en dTMP (el ADN tiene timina, el ARN, uracilo).
La dihidrofolato reductasa es importante, porque en esta reacción se
basan varios tratamientos anticancerígenos. Así se inhibe la síntesis
de THF, con lo que se inhibe también la biosíntesis de nucleótidos
púricos. Al inhibir la reproducción de células cancerígenas se inhibe
la reproducción de aquellas células que fisiológicamente se reproducen
rápidamente: pelo, epitelios de la boca, tubo digestivo, etc.
El fluoruracilo es igual a la base, solo cambia un flúor. Este análogo
de la base nitrogenada el organismo lo toma como una vía de salvataje.
Es un inhibidor suicida de la timidilato sintetasa, porque la
timidilato sintetasa lo reconoce como sustrato, cuando entra en la
enzima (el normal tenía el oxígeno que estabilizaba la molécula por
puentes de hidrógeno) el flúor establece un enlace covalente con la
enzima, con lo que no puede salir más. En principio es competitivo
(semejanza estructural con el sustrato), pero luego se transforma en
no competitivo y suicida, porque se inactiva junto con la enzima.
La enzima queda inhibida, pero no se inhibe la biosíntesis de
nucleótidos púricos ni pirimídicos. Por esto también se usa el
fluoruracilo en algunos tratamientos cancerígenos.
DEGRADACIÓN DE NUCLEÓTIDOS PIRIMIDICOS

Se degradan hasta CO2 y agua.
DEGRADACIÓN DE NUCLEÓTIDOS PÚRICOS

Se degradan hasta ácido úrico. La enzima xantina oxidasa cataliza 2
reacciones.
El ácido úrico puede transformarse en cristales y a nivel renal puede
producir cálculos, pero el mayor problema se da por su acumulación a
nivel de las articulaciones, lo que genera artritis, cuyo tratamiento
es solo paleativo
Se puede inhibir la biosíntesis de ácido úrico. El alopurinol es muy
parecido a la hipoxantina, y será transformado por la xantina oxidasa
en aloxantina, convirtiéndose en inhibidor suicida de la xantina
oxidasa. Así se excretan los desechos púricos en la hipoxantina. Se
excreta ácido úrico porque es mucho más soluble que la hipoxantina.
Esto debe ir acompañado por una dieta y por un aumento del consumo de
líquidos para facilitar la excreción de hipoxantina.
(Tarea: qué pasa si a una persona con artritis por acumulación de
ácido úrico se le trata además con metotrexano).
Extracto de Placenta: tiene factores de crecimiento que estimulan a
las células a crecer. Si estos factores se mantienen activos en las
cremas cosmetológicas, producen señales en las membranas celulares (no
necesitan entrar a la célula) para que proliferen.
Esteban Arriagada