CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS

1. Transaminación

   Transferencia del grupo amino (NH₃) de un aminoácido a un α-cetoácido (α-KG), mediada por la aminoácido aminotransferasa, para formar piruvato/oxalacetato y glutamato. Es un proceso reversible.

2. Deaminación Oxidativa

   Eliminación del grupo amino del glutamato como amonio (NH₄⁺). La metabolización del glutamato es mediada por la glutamato deshidrogenasa. Se produce un proceso de reducción mediado por el cofactor NAD⁺ o NADP⁺. A pesar de ser una reacción irreversible, el proceso se ve favorecido a la eliminación del amonio (vía ciclo de la urea) debido a su toxicidad.

METABOLISMO ENDÓGENO DE PROTEÍNAS CELULARES

1. Marcaje por Ubiquitina (Ubiquitinación)

   La Ubiquitina (Ub) se une a residuos de lisina de la proteína en un enlace isopeptídico. Este proceso requiere ATP y las enzimas E1, E2 y E3. Se requieren un mínimo de 4 moléculas de Ub.

2. Degradación en el Proteosoma (26S)

   La proteína ubiquitinada entra al proteosoma (26S), un gran complejo proteico.

   Subunidades del Proteosoma

   • 19S (Reguladora): Reconoce y desenrolla la proteína. Quita las ubiquitinas para reciclarlas.
   • 20S (Núcleo Catalítico): Corta la proteína en péptidos de 7–9 aminoácidos. Luego, peptidasas liberan aminoácidos libres.

3. Destino de los Aminoácidos Liberados

   Los aminoácidos provenientes de este proceso no se almacenan y se usan inmediatamente para:

   • Síntesis de nuevas proteínas.
   • Metabolismo energético (transaminación, ciclo de la urea, etc.).

CATABOLISMO DE NUCLEÓTIDOS

Vía de Degradación de la Adenina (Purina)

Adenina (nucleósido)
↓ (Adenosina desaminasa)
Inosina (nucleósido)
↓ (Fosforilasa de purinas – PNP)
Hipoxantina (Base Nitrogenada)
↓ (Xantina oxidasa)
Xantina
↓ (Xantina oxidasa)
Ácido Úrico

Vía de Degradación de la Timina (Pirimidina)

Timina
↓ (Dihidropirimidina deshidrogenasa)
Dihidrotimina
↓ (Dihidropirimidinasa)
β-Ureidoisobutirato
↓ (β-Ureidopropionasa)
β-Aminoisobutirato + CO₂ + NH₃

EL RIBOSOMA

Estructura y Tipos

• Ribosoma Eucariota (80S): Subunidad mayor: 60S; Subunidad menor: 40S.
• Ribosoma Procariota (70S): Subunidad mayor: 50S; Subunidad menor: 30S.

Sitios de Unión del tRNA

Los sitios E, P y A están presentes en el ribosoma, encargado de la síntesis de proteínas (traducción), tanto en procariotas como en eucariotas.

• A (Aminoacil): Ingresa el tRNA con el aminoácido nuevo.
• P (Peptidil): Se forma el enlace peptídico; queda el tRNA con la cadena polipeptídica en crecimiento.
• E (Exit): Sale el tRNA vacío.

MECANISMO DE ELONGACIÓN DE ÁCIDOS NUCLEICOS

1. Los nucleótidos que se incorporan al ADN o ARN vienen como trifosfatos (ATP, GTP, TTP, CTP, UTP).
2. El grupo OH del carbono 3’ del nucleótido previo ataca al fosfato alfa del nucleótido entrante.
3. Se forma un enlace fosfodiéster y se libera PPᵢ (pirofosfato).
4. Esto alarga la cadena de ADN/ARN, dejando un nuevo OH 3’ libre, listo para agregar otro nucleótido.

En resumen: el ADN/ARN crece siempre en dirección 5’ → 3’.

PRINCIPIOS DE LA BIOSEÑALIZACIÓN CELULAR

Características Fundamentales

a) Especificidad

La molécula de señal encaja en su receptor complementario (mecanismo de llave-cerradura). Cada receptor reconoce solo una señal específica.

b) Amplificación

Cuando las enzimas se activan, el número de moléculas afectadas aumenta geométricamente en una cascada enzimática. Una señal pequeña puede producir una respuesta enorme.

c) Modularidad

Las proteínas con afinidades multivalentes forman complejos de señalización diversos a partir de partes intercambiables. La fosforilación provee puntos reversibles de interacción. Los componentes de señalización se combinan como piezas de LEGO.

d) Desensibilización/Adaptación

La activación del receptor desencadena un circuito de retroalimentación que apaga o retira el receptor de la superficie celular. Si la célula recibe una señal por mucho tiempo, deja de responder (se “adapta”).

e) Integración

Cuando dos señales tienen efectos opuestos sobre una característica metabólica, el resultado regulatorio surge de la integración de ambas señales. Ejemplo: Insulina (↓ glucosa) y Glucagón (↑ glucosa).

Tipos Generales de Transductores de Señales

1. Receptor Acoplado a Proteína G (GPCR)

   Son receptores de membrana que atraviesan 7 veces la membrana (7 hélices transmembrana). Al unirse un ligando (ej. adrenalina), activan una proteína G que funciona como interruptor molecular (cambia GDP por GTP).

   La proteína G (G_s, G_i o G_q) activa enzimas productoras de segundos mensajeros, como AMPc o IP₃/DAG. Estos activan quinasas (PKA, PKC) que generan una respuesta rápida. Ejemplo clásico: Adrenalina → Gs → AMPc → PKA.

2. Receptor Tirosina Quinasa (RTK)

   Son receptores de membrana que también son enzimas. Tienen actividad de tirosina quinasa, fosforilando residuos de tirosina al activarse. El ligando (ej. insulina) causa la dimerización de dos receptores y su autofosforilación.

   Estas fosforilaciones reclutan proteínas adaptadoras y activan cascadas de quinasas (MAPK, PI3K/Akt), modulando enzimas y la expresión de genes. Actúan sin segundos mensajeros clásicos; su señal es por fosforilación en cadena. Ejemplo: Insulina.

3. Receptor Guanilil Ciclasa

   Es un tipo de receptor-enzima que convierte GTP en GMPc, un segundo mensajero. El ejemplo más importante es la guanilil ciclasa soluble activada por óxido nítrico (NO).

   El NO difunde a la célula y activa la guanilil ciclasa, produciendo GMPc. Este GMPc activa a PKG, que fosforila proteínas citosólicas, produciendo efectos rápidos como la relajación del músculo liso y vasodilatación.

CANALES IÓNICOS

Canales Dependientes de Voltaje

Son canales de membrana que se abren o cierran según el voltaje (diferencia de cargas) a través de la membrana celular. Cuando el potencial eléctrico cambia, el canal detecta ese cambio con un sensor de voltaje y se abre, permitiendo el paso masivo de iones (Na⁺, K⁺, Ca²⁺). Este flujo genera señales eléctricas (potenciales de acción).

• Ejemplos: Canal de Na⁺ dependiente de voltaje (dispara el potencial de acción) y Canal de Ca²⁺ dependiente de voltaje (contracción muscular).

Canales Dependientes de Ligando

Son canales que se abren cuando una molécula (ligando) se une a ellos, ya sea desde el exterior o interior de la célula. El ligando (ej. un neurotransmisor como la acetilcolina) causa un cambio de conformación en el canal, permitiendo el flujo de iones. La respuesta es muy rápida.

• Ejemplo: Receptor nicotínico de acetilcolina (permite la entrada de Na⁺ y despolariza).

METABOLISMO DEL AMONIO: CICLO DE LA UREA

El ciclo de la urea es la principal vía para la eliminación del amonio tóxico (NH₄⁺) en el hígado.

1. Formación de Carbamoil Fosfato (Mitocondria)

   La activación de CO₂ (como bicarbonato) es mediada por ATP, generando un intermediario carboxifosfato que permite la unión de NH₄⁺ para formar Carbamoil Fosfato, mediante la enzima Carbamoil Fosfato Sintasa I.

2. Formación de Citrulina (Mitocondria)

   El aminoácido Ornitina se une al carbamoil fosfato, generando Citrulina, mediante la enzima Ornitina Transcarbamoilasa.

3. Formación de Argininosuccinato (Citoplasma)

   La Citrulina es transportada al citoplasma, donde reacciona con Aspartato para formar Argininosuccinato, mediante la enzima Argininosuccinato Sintasa.

4. Formación de Fumarato y Arginina (Citoplasma)

   La hidrólisis de argininosuccinato, mediante la enzima Argininosuccinasa, genera Fumarato (que conecta el metabolismo de aminoácidos con el Ciclo de Krebs) y Arginina, que continúa el ciclo de la urea.

5. Restablecimiento de Ornitina y Liberación de Urea (Citoplasma)

   La Arginina es hidrolizada por la enzima Arginasa, que restaura los niveles de Ornitina (que vuelve a la mitocondria) y forma adicionalmente Urea, la cual es eliminada vía excreción.

Ciclo Glucosa-Alanina (Transporte de Amonio Muscular)

Las células musculares son incapaces de completar el ciclo de la urea. Para eliminar el amonio generado por la degradación de aminoácidos, este se transporta al hígado mediante el ciclo Glucosa-Alanina.

1. El amonio acumulado por la degradación de aminoácidos es usado para formar Glutamato.
2. El grupo amino es transferido desde el Glutamato a Piruvato para formar Alanina por transaminación (mediada por Alanina Transferasa).
3. La Alanina es transportada por la sangre al hígado.
4. En el hígado, el grupo amino de la Alanina es transferido para formar Glutamato por transaminación.
5. El Glutamato será deaminado y el amonio liberado será finalmente metabolizado en el Ciclo de la Urea a nivel hepático.
6. El Piruvato generado por el proceso de transaminación (paso 4) será usado por la gluconeogénesis para generar Glucosa.
7. La Glucosa es transportada hacia el músculo para regenerar Piruvato, que puede ser usado en nuevos procesos de transaminación.

ESTRUCTURA Y COMPONENTES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Tipos de Ácidos Nucleicos

• ADN (DNA): Doble hebra. Guarda la información genética. Forma los genomas de casi todos los seres vivos.
• ARN (RNA): Una sola hebra. Cumple funciones en las células:
  • mRNA: Información (mensajero).
  • tRNA y rRNA: Estructura y traducción.
  • siRNA, miRNA: Regulación.

El Nucleótido: Unidad Básica

Un nucleótido es la unidad básica y tiene 3 partes obligatorias:

1. Base Nitrogenada (BN)
2. Azúcar (Pentosa)
3. Grupo Fosfato (1, 2 o 3)

Bases Nitrogenadas

• Purinas (Doble Anillo): Adenina (A) y Guanina (G).
• Pirimidinas (Un Anillo): Citosina (C), Timina (T) y Uracilo (U).

Diferencia clave: El ADN contiene Timina, y el ARN contiene Uracilo.

Azúcares (Pentosas)

• Ribosa (en ARN): Tiene grupo OH en el carbono 2’.
• Desoxirribosa (en ADN): Tiene solo H en el carbono 2’.

Fosfatos y Carga Negativa

El fosfato se une al C5 del azúcar. Puede haber 1 (AMP), 2 (ADP) o 3 (ATP) fosfatos. El fosfato:

• Le da carga negativa al ácido nucleico.
• Permite almacenar energía.
• Permite formar los enlaces fosfodiéster del ADN y ARN.

Nucleósido: Base + Azúcar. Ejemplos: Adenosina, Guanosina, Uridina.

Etiquetas: ácidos nucleicos, aminoácidos, Bioquímica, catabolismo, ciclo de la urea, ribosoma, señalización celular