Procesos Bioquímicos Celulares: Síntesis, Estructura y Señalización

Unión de Aminoácidos al ARNt

1. La aminoacil-ARNt sintetasa se une al ATP y al aminoácido, formando el aminoacil-adenilato y liberando pirofosfato.
2. Se forma el 5-aminoacil-adenilato, que se une al ARNt y libera AMP.
3. El aminoácido se transfiere desde el aminoacil-AMP a un grupo hidroxilo del ARNt. Dependiendo del carbono al que se una, puede dar lugar a aminoácidos grandes (2) o pequeños (3).

Síntesis de Nucleótidos de Purina

Se añade un grupo amino al carbono 1 de la ribosa-5-fosfato, sustituyendo el grupo pirofosfato. El grupo amino se toma de la glutamina. Se consume glutamina (usando glicina, bicarbonato, aspartato y 2-formil-THF) obteniendo IMP, que da lugar a la regulación en cuatro puntos de control que inhiben las reacciones.

Diferentes Niveles Estructurales de las Proteínas

Existen cuatro tipos de estructura de proteína, siendo funcionales las dos últimas:

• Estructura Primaria

  Secuencia lineal de los aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.

• Estructura Secundaria

  Enrollamiento de la secuencia lineal, que pasa a tener una forma tridimensional. Existen dos tipos:

  • Hélice α

    Enrollamiento de la cadena en forma helicoidal. En esta estructura se presentan puentes de hidrógeno entre el CO de un aminoácido y el NH del cuarto aminoácido posterior. Se repiten a lo largo de la hélice y, aunque su fuerza individual es relativamente pequeña, la repetición de muchos de estos enlaces da lugar a una fuerza suficiente para mantener la estructura tridimensional estable.

  • Láminas β

    Cadenas plegadas en forma de hoja unidas por puentes de hidrógeno. Según la orientación, existen dos tipos:

    • Antiparalelas

      Se enfrentan en direcciones contrarias. Los puentes de hidrógeno se forman paralelos y con una distancia de 7 Å.

    • Paralelas

      Dos cadenas o fragmentos de una misma cadena se enfrentan en la misma dirección. Los puentes de hidrógeno son oblicuos, por lo que la distancia entre residuos es de 6 Å.

• Estructura Terciaria

  Es la combinación de la estructura secundaria (hélice α y lámina β). La unión de estas estructuras se denomina bucles y sirven también para estabilizar. Es el primer nivel funcional.

• Estructura Cuaternaria

  Es la combinación de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria. Es la estructura más compleja.

Modelos de Acción Enzimática

Modelo Llave-Cerradura

Las enzimas presentan un sitio activo fijo en el cual encaja perfectamente el sustrato. Esto induce a la disminución de la energía de activación. Su funcionamiento consiste en la unión del sustrato al sitio activo, catálisis y formación de productos (sin modificar la estructura de la enzima).

Modelo de Ajuste Inducido

Es el modelo actual y el que mejor refleja la realidad. La enzima interacciona con el sustrato y se produce un cambio en su estructura, que a su vez provoca un cambio en su sitio activo, permitiendo el acoplamiento correcto del sustrato. Cuando la estructura inducida interacciona con el sustrato, se denomina "estado de transición". Cuando finaliza, ocurre la catálisis, aparecen los productos finales y la enzima recupera su forma.

Biosíntesis de Ácidos Grasos

1. El acetil-CoA se une al dominio KS (soltando CoA) y se une al acetil del grupo S, formando acetil-ACP.
2. El dominio ACP se va uniendo al malonil-CoA, liberando el CoA.
3. Tenemos el acetil unido al dominio KS y el malonil unido al ACP.
4. El malonil entra en contacto con el acetil, liberando CO₂, dando lugar a una molécula de 4 carbonos.
5. Para alcanzar los 16 carbonos del palmitato, el ciclo se repite hasta obtenerlos.

Transaminación

(Citosol) La enzima coge el grupo amino de los aminoácidos y lo lleva al α-cetoglutarato, dando glutamato. Los aminoácidos pasan a ser un α-cetoácido.

El glutamato, que contiene los grupos amino, pasa a la mitocondria para la desaminación oxidativa.

Desaminación Oxidativa

(Mitocondria) El NAD⁺ capta los electrones, así que por cada glutamato obtenemos NADH. Se libera el grupo amino en forma de amonio (quedando libre en la mitocondria). Con la glutamato deshidrogenasa, el glutamato pasa a α-cetoglutarato.

Vía de Señalización Celular

Conjunto de sustancias y pasos que intervienen en la creación de una respuesta celular cuando llega una señal. Llega la molécula señalizadora, que actúa como señal extracelular, que debe ser recibida por la proteína receptora. Esta, a través de modificaciones, da lugar a las proteínas de señalización intracelular. Por último, se encuentran las proteínas diana que generan la respuesta.

Propiedades:

• Alta especificidad por proteínas señalizadoras.
• Alta sensibilidad, con poca concentración de moléculas señalizadoras.
• Afinidad entre receptores y moléculas señalizadoras.
• Cooperatividad ligando-receptor.
• Amplificación en cascada enzimática.
• Desensibilización/adaptación: la propia respuesta puede anular el receptor.
• Integración.

Acoplamiento Energético

El ADP y el Pi, mediante la fotosíntesis o la respiración celular, forman ATP, que es la forma de almacenamiento de energía. A su vez, puede crearse otro tipo de coenzimas que conservan electrones de alto potencial. El ATP se utiliza para procesos de biosíntesis, trabajo mecánico y transporte activo.

Reacciones y Enzimas de la Síntesis de Glucógeno: Glucogénesis

1. La glucosa se fosforila (hexoquinasa o glucoquinasa) a glucosa-6-fosfato.
2. Glucosa-6-fosfato a glucosa-1-fosfato (fosfoglucomutasa).
3. Glucosa-1-fosfato (UTP + pirofosforilasa) a UDP-glucosa y pirofosfato.
4. UDP-glucosa + glucogenina (glucógeno sintasa y glucosil 4,6-transferasa) → glucógeno.