Metabolismo energético, síntesis de proteínas y radicales libres: fundamentos de biología celular

Metabolismo energético

Metabolismo energético: capacidad de producir incrementos de calor bajo condiciones apropiadas.

Principios termodinámicos

Primer principio: la energía no se crea ni se destruye; solo se transforma.

Segundo principio: la energía se degrada continuamente hacia una forma de energía de menor calidad.

Clasificación de la energía

• Energía química: obtenida de los alimentos, necesaria para llevar a cabo las diferentes funciones del cuerpo.
• Energía mecánica: contracción muscular.
• Energía osmótica: transporte de fluidos y nutrientes.
• Energía eléctrica: transmisión de impulsos nerviosos.
• Energía térmica: regulación del calor.

Determinantes del gasto energético

Determinantes del gasto energético: la tasa metabólica basal (TMB) representa entre el 60-70% de la energía consumida en reposo y ayunas.

Factores que modifican la TMB

• Crecimiento
• Sueño
• Embarazo (disminuye la TMB)
• Enfermedad
• Edad
• Estado nutricional

Factores que afectan el gasto energético

• Termogénesis de los alimentos (gasto del 5-10%): composición de la dieta, resistencia a la insulina, obesidad.
• Termogénesis facultativa: calor producido en respuesta a la exposición al frío o a una dieta hipercalórica.
• Actividad física
• Crecimiento

Bomba calorimétrica

Bomba calorimétrica: cuantifica el calor producido por la combustión de los nutrientes en presencia de oxígeno.

Síntesis de proteínas y ácidos nucleicos

Síntesis de proteína

Bases nitrogenadas

Bases nitrogenadas: compuestos orgánicos cíclicos que incluyen dos o más átomos de nitrógeno en sus anillos.

Funciones:

• Forman las unidades monoméricas de los ácidos nucleicos.
• Forman intermediarios activados como la UDP-glucosa o CDP-colina.
• Los nucleótidos de adenina son componentes de coenzimas como NAD, NADP, FMN, FAD y coenzima A.

Nucleótido: nucleósido + fosfato.

Clasificación de las bases nitrogenadas

• Purinas: adenina (A), guanina (G).
• Pirimidinas: citosina (C), timina (T), uracilo (U).

Apareamiento: ADN (A-T, C-G); ARN (A-U, G-C).

Replicación del ADN

Replicación del ADN: proceso de duplicación del material genético a partir de una hebra molde. Comprende tres etapas: iniciación, elongación y terminación.

Enzimas implicadas:

• ADN polimerasas, helicasas, primasas.
• SSB (proteínas de unión a cadena simple): mantienen separadas las cadenas desnaturalizadas.
• Topoisomerasas o girasa.
• ADN ligasas.

Transcripción

Transcripción: síntesis de ARN (ARNr, ARNm, ARNt) a partir de ADN mediante ARN polimerasas.

Código genético

Código genético: consta de 64 codones.

• 61 codones expresan un aminoácido.
• 3 codones significan parada.
• Es universal y degenerado.

Ejemplos de degeneración: serina (6 codones), alanina (4 codones). La metionina tiene un solo codón, que inicia la síntesis de proteína.

Peptidil transferasa: enzima ubicada en el retículo endoplasmático y vesículas.

Radicales libres

Radicales libres: átomos o moléculas que poseen un electrón desapareado. Buscan estabilizarse sustrayendo electrones de otros átomos o moléculas.

Cadena de reacciones bioquímicas de los radicales libres

La producción primaria de los radicales libres O₂^•- y NO, en dos reacciones de iniciación, lleva de forma convergente a la generación del radical hidroxilo (HO•), que inicia las reacciones y el proceso de lipoperoxidación.

Situaciones generadoras de radicales libres

• Proceso de isquemia-reperfusión.
• Oxidación de la hemoglobina y mioglobina.
• Formación programada por las células del sistema inmune.
• Formación durante el metabolismo oxidativo.

Antioxidantes

Antioxidantes enzimáticos

• Superóxido dismutasa (SOD)
• Catalasa
• Peroxidasa
• Glutatión reductasa

Antioxidantes no enzimáticos

• Ácido úrico
• Glutatión

Antioxidantes exógenos

• Licopeno
• Luteína
• Quercetina
• Naringenina