Productos Finales del Metabolismo y Mecanismos de Regulación Enzimática

Productos Finales del Metabolismo

Los productos finales del metabolismo son aquellas sustancias generadas como resultado final del proceso metabólico. Dependiendo del elemento metabolizado, los productos generados serán distintos:

Vías Metabólicas Principales y sus Productos

• Vía de la glucólisis: genera dos moléculas de ácido pirúvico, además de moléculas de carácter reductor como NADH.
• Vía de fermentación: dependiendo del tipo de fermentación realizada se generarán distintos productos finales, pudiendo ser alcohol o ácido láctico, entre otras sustancias. Estas vías utilizan moléculas de carácter reductor como el NADH.
• Vía de $\beta$-oxidación de ácidos grasos: este proceso catabólico genera moléculas de Acetil-CoA, que pueden proporcionar energía si ingresan en el ciclo de Krebs, y cuerpos cetónicos.
• Vía catabólica de proteínas, aminoácidos y ácidos nucleicos: generan compuestos nitrogenados como urea o ácido úrico, entre otras sustancias de interés biológico.
• Vía catabólica del grupo hemo: la hemoglobina procedente de eritrocitos defectuosos eliminados por el bazo es degradada hasta bilirrubina.

El metabolismo hace referencia al conjunto de transformaciones físicas, químicas y biológicas que sufren una serie de sustancias químicas incorporadas al organismo mediante la digestión o producidas endógenamente. El estudio de la concentración o características estructurales de los diferentes productos finales generados en los distintos procesos metabólicos nos informa sobre el metabolismo general del paciente, así como de las posibles alteraciones o patologías que podría presentar. Por este motivo es importante conocer los distintos sistemas de regulación metabólica, así como las consecuencias de su alteración.

Regulación Enzimática: El Control del Metabolismo

La regulación enzimática es el principal proceso de regulación metabólica. Una enzima es una proteína que cataliza reacciones bioquímicas específicas donde se transforma uno o varios sustratos en uno o varios productos. Cada enzima es específica de una reacción metabólica concreta. La actividad enzimática debe estar altamente regulada, con el fin de que todo el proceso metabólico funcione en la cantidad, tiempo y lugar adecuados.

Formas de Regulación Enzimática

1. Regulación de la Cantidad de Enzimas

Todas las proteínas están sujetas a un continuo recambio (síntesis y degradación). En función del recambio distinguimos entre:

• Enzima constitutiva: su concentración permanece constante.
• Enzima inducible: su concentración varía en respuesta a estímulos.

2. Regulación por Conformación (Enzimas Oligoméricas)

Las enzimas oligoméricas están compuestas por varias cadenas peptídicas, que pueden tomar distintas distribuciones conformacionales:

• T-tensa: su actividad es mínima.
• R-relajada: es funcionalmente activa.

También es importante saber que existen una serie de factores que influyen en el centro de unión enzimático:

• Inhibidores alostéricos: se unen a un centro de unión específico estabilizando las conformaciones T (inactivándolas).
• Activadores alostéricos: se unen a un centro de unión específico estabilizando las conformaciones R (activándolas).

Las enzimas alostéricas se pueden inhibir por retroinhibición o inhibición feedback, donde el producto final de la ruta metabólica condiciona su actividad.

3. Modificación Covalente

Durante el proceso de síntesis enzimático la conformación y estructura de la enzima pueden cambiar mediante la adición o eliminación de grupos funcionales, permitiendo así su activación o inactivación hasta su requerimiento. Esta adición o eliminación se produce mediante reacciones de:

• Fosforilación.
• Adenilación.
• Acetilación.
• Ubiquitinación.
• ADP-Ribosilación.
• Metilación.

4. Isoenzimas

Las isoenzimas son distintas formas moleculares de una enzima que catalizan la misma reacción a pesar de poder estar codificadas por diferentes genes. La existencia de isoenzimas permite controlar la velocidad de una reacción adaptándose a las necesidades metabólicas de un tejido o una etapa del desarrollo. No todas las enzimas tienen isoenzimas.

5. Ruptura Proteica (Activación por Escisión)

Muchas enzimas son sintetizadas como proteínas inactivas, denominadas zimógenos o proenzimas. Su activación se produce por ruptura proteica de alguno de sus fragmentos. Las enzimas pancreáticas se sintetizan como zimógenos para evitar la autolisis del órgano.