TEMA 21: BIOSÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS

Para formar arg, el γ-semialdehído-glutámico acepta glutamato y forma ornitina, y ésta pasa a arginina.

-El 3-P-glicerato da serina, glicina y cisteína. El 3-P-glicerato pasa a 3-P-hidroxipiruvato, quien acepta glutamato y libera α-cetoglutarato produciendo 3-P-serina (reacción de transaminación). Éste se hidroliza y forma serina. Serina es el precursor de glicina. En el catabolismo de glicina se genera serina. A partir de serina y homocisteína se forma cistationina, quien produce cisteína (en animales, cys se forma a partir de met; bacterias pasan cys a acetil-serina, quien acepta H2S y forma serina).

Tetrahidrofolato y S-adenosin-metionina: transferencia de fragmentos de un carbono

Ambos transfieren fragmentos de 1C. Pero tienen distintas actividades. El tetrahidrofolato es el agente más versátil en la transferencia de fragmentos de 1C. Los transfiere en casi todos los estados de oxidación. La forma más reducida es -CH3 (metilos), también –CH2- (metileno), y la más oxidada es –CHO, -CHNH, -CH-. Lo único que no transfiere es CO2. Para esto se utiliza biotina. Por tanto, se forma metiltetrahidrofolato, meteniltetrahidrofolato y formiltetrahidrofolato.

La S-adenosin-metionina es el agente con mayor potencial de transferencia de metilos. Se forma a partir de metionina y requiere la escisión de ATP en Pi y PPi. S-adenosin-metionina sólo transfiere metilos.

-Ciclo de los metilos activados (ver diapositiva). En él participan S-adenosin-metionina y tetrahidrofolato. La metilación tiene mucha más importancia en los factores epigenéticos, como la metilación del DNA.

Además, la S-adenosin-metionina tiene otras funciones en plantas. Aquí es el precursor del etileno (hormona vegetal).

En animales, la S-adenosin-metionina dona esqueleto hidrocarbonado para la síntesis de poliaminas: putresfina (olor de cadáveres), espermidina y espermina. Estos dos últimos son agentes en el control de la proliferación celular (en el semen).

Biosíntesis de aa aromáticos: vía del siquimato/corismato

Esta ruta sintetiza aa aromáticos y también coenzima Q. Además, en plantas, se genera el paraaminobenzoico (precursor del tetrahidrofolato).

Eritrosa-P y P-enolpiruvato son los precursores de estos aa. Tras la condensación, hay una oxidación, que sigue con reacciones que producen siquimato (ácido cíclico carboxílico con 3 hidroxilos).

El siquimato se activa y se condensa con P-enolpiruvato, formando corismato (uno de los intermediarios de esta vía: el gliosfato se utiliza como herbicida).

Corismato es el precursor de prefenato (por transferencia de grupos). El prefenato es el precursor de fenil-piruvato (ácido conjugado de phe) y parahidroxifenilpiruvato (ácido conjugado de tyr). Ambas son reacciones de transaminación.

La síntesis de trp cursa a través de antranilato, que libera amoníaco de la glutamina. Se forma un intermediario 5-P-ribosil-1-pirofosfato (interviene en la síntesis de purinas).

El indol-3-glicerol-P es el precursor de trp (por la triptófano sintasa). Primero se forma un intermediario indol, que pasa a trp (utilizando serina).

La trp sintasa tiene dos subunidades: alfa (tiene un centro catalítico que genera indol) y beta (tiene un centro catalítico que genera trp). Ambas están separadas unos 25 A. El indol que se forma en la subunidad alfa difunde por el interior de la proteína hasta llegar a la subunidad beta, donde se condensa con serina (interviene PLP). Se genera trp.

Regulación de la biosíntesis de aa

Hay varios tipos de control. El más tradicional es retroinhibición por producto final. Un ejemplo: la síntesis de serina tiene lugar a partir de 3-P-glicerato. La primera etapa depende de NADPH. La inhibición para ser efectiva tiene lugar en esta primera etapa. Si son rutas ramificadas, la inhibición tiene lugar en el primer paso después de la ramificación.

TEMA 21: BIOSÍNTESIS DE LOS AMINOÁCIDOS

Capacidad de síntesis de aa. proteicos limitado en humanos. Aa. esenciales

De los 20 aa. proteicos hay muchos que son esenciales (no podemos sintetizarlos). Arginina no es esencial, pero su capacidad de síntesis es limitada (hay que ingerirla en la dieta).

Las rutas biosintéticas no esenciales son cortas. Las rutas más largas son de aa. esenciales que no podemos sintetizar.

El ion amonio se incorpora a los aa principalmente a través de glutamato y glutamina

Además de a través de glutamato y glutamina, también se realiza a través de asparragina y carbamilfosfato (vías minoritarias). Aunque mayoritariamente se incorpora a través de glutamato y glutamina.

La glutamato deshidrogenasa se encarga de fijar el amonio (in vivo es reversible y depende de las necesidades funcionales de la célula). La esteroquímica del centro activo de esta enzima determina que el hidruro se transfiera desde el NAD(P)H para formar sólo el isómero L-glutamato.

La glutamina sintetasa es una etapa clave en el control de la síntesis de aa. Glutamato es el precursor de glutamina. La glutamina sintetasa tiene que activar el carboxilo (mediante fosforilación), para que reaccione con el amonio, formando glutamina.

La Km de la glutamato deshidrogenasa hacia amonio es alta. En procariotas hay una estrategia para conseguir amonio en ausencia de éste. La glutamato sintasa condensa α-cetoglutarato y glutamina. Luego, mediante otra reacción, se consigue amoníaco.

Hay otra vía minoritaria de incorporación de amoníaco. Se parte de aspartato y se produce asparragina.

Familias biosintéticas de los aa: precursores metabólicos de los aa

Los precursores de aa son precursores de las rutas metabólicas ya vistas. Oxaloacetato genera aspartato (transaminación). Éste genera asparragina, metionina, lisina y treonia. Éste último genera isoleucina.

P-enolpiruvato se condensa con eritrosa- 4-P para dar tirosina, triptófano y fenilalanina, que produce tirosina.

Piruvato es el precursor de alanina, valina y leucina.

Ribosa 5-P es el precursor de histidina (ruta muy importante en control génico: operón histidina).

α-cetoglutarato produce glutamato (por transaminación). Éste produce glutamina,  prolina y arginina.

El 3-P-glicerato produce serina; éste da cisteína y glicina.

Por transaminación del cetoácido precursor; por aminotransferasas:

Piruvato à Alanina;  OAA à Aspartato;  α-cetoglutarato à Glutámico

A partir de una aldimina interna, se produce piridoxamina fosfato, quien pasa a cetimina. Ésta da a una aldimina externa, quien pasa a aldimina interna, liberando el aa. (reacción de transaminación). Son reacciones esteroespecíficas: sólo se forman L-aa.

-Biosíntesis de Asparragina: el aspartato se activa a acil-adenilato intermediario, provocando la escisión de ATP. Ahora entra el NH3 y forma asparragina (enlace amida).

La formación de un enlace amida cuesta mucha energía (requiera la activación del carboxilato). En mamíferos, el donador de amoníaco es glutamina. En bacterias, entra directamente.

-El glutamato es el precursor de glutamina, prolina y arginina. El 1º es igual que antes, pues requiere la incorporación de amoníaco. Primero el glutamato debe activarse a γ-semialdehído-glutámico, mediante  una fosforilación. Éste es el precursor de pro y arg.

Para formar pro, el γ-semialdehído-glutámico se cicla y forma prolina (mediante la formación de una base de Schiff interna: aldehído y amino de la misma molécula). La hidroxiprolina se genera por hidroxilación enzimática de prolina (síntesis de colágeno).

Tema 20: Degradación de los aminoácidos

Se gasta tres ATP por cada molécula de urea. Los defectos hereditarios en el ciclo de la urea pueden ser: hiperamonemia (exceso de amonio en la sangre) hay dos puntos en los que se produce fallos. Uno de ellos es la deficiencia de arginosuccionato que se soluciona incrementando las concentraciones de arginina. La otra es la deficiencia de carbonilfosfato sintetasa o de ormitina trasncarboxilasa que se soluciona mediante un aumento de glicerina y glutamina. Al añadir benzoato o formilacetato. La degradación del esqueleto podemos dividirlos en dos tipos: cetogenicos y glucogenicos. Los glucogenicos son los que parten de la gluconeogenesis. Los cetogenicos producen compuestos cetonicos. Hay dos aminoácidos potencialmente cetonicos: leucina y lisina que no producen nada de glucosa. Los aminoácidos pueden generar otros aminoácidos. La alanina se produce desde triptofano. La glicina genera serina. La alanina, y serina general el acil CoA. La prolina pasa a glutamato. La arginina pasa a glutamato. El succionato se genera mediante la vitamina 12. La leucina que es cetogenico, genera potenciales redox como por ejemplo FADH. Se genera el 3hidroxi 3 metilglutaril CoA que es un precursor de colesterol. Este provoca enfermedades graves como acidosis. La degradación de la tiamina puede tener dos vías diferentes. En una de las vías aparece el NHF. Este proceso es reversible. Cuando no hay acido fólico se produce anemia. El acido fólico es una vitamina que se reduce produciendo NADPH. En la degradación de aminoácidos se provoca intermediarios necesarios. La arginina cursa hasta glutamato. La arginina es el precursor del oxido nítrico. La arginina genera intermediarios para los músculos, sistema nervioso y cerebro. En la degradación de aminoácidos azufrados (cisteina y metionina) están conectados. La metionina produce aldometionina que ayuda a la degradación de glutamato mediante la eliminación del agente xenobiotico. La cisteina se catabólica a piruvato pudiéndose liberar el sulfato. El catabólica muy poco. En bacterias se producen sulfuros de hidrogeno, que en mamíferos se produce muy poco. La cisteina produce las sales biliares. La ruta de degradación de metionina se denomina ruta de trans sulfuracion. La metionina pasa de 5 adenosil metionina a 5 acetil homocisteina que llega a homocisteina y adenosina. De la homocisteina puede generar la metionina mediante el acido fólico. De la homocisteina pasamos a la cisteina. La cisteina libera el sulfato que pasa a la orina y se transforma en piruvato. La metionina se activa mediante la adrenalina. En la degradación de los aminoácidos aromáticos podemos destacar a la histidina. Se produce una desaminacion oxidativa que es única en la degradación de aminoácidos, sin vitamina B₅ o pirodoxal fosfato. Al final obtenemos el glutamato. El triptofano, fenilalanina y tirosona terminan en la misma vía. Necesitan reactivos diseñados por ellos. La degradación de fenilalanina da la tirosina mediante la fenilalanina hidrolasa que es una etapa de control. El cofactor que se implica es la tetrahidrobiotina que se oxida para la formación de una molécula de agua. Se resetea mediante el NADPH. La tirosina es el precursor del transmisor del placer, la dopamina que tiene un hidroxilo más y una carboxilación menos que la tiroxina. La adrenalina y noradrenalina deriva de la dopamina. A partir de la noradrenalina se genera la adrenalina. Mediante la hidroxilacion de la dopamina pasamos a noradrenalina. La dioxigenacion incorpora dos átomo de oxigeno, mientras que la monoxidasa solo incorpora una átomo de oxigeno. En la etapa cinco necesitan la incorporación de un glutation. El precursor es el NAD y NADP es el triptofano que concretamente es el PRPP. El triptofano se degrada para la formación de un neurotransmisor, que es una sustancia en la glándula pineal. La serotonina se oxida, en el que la MAO elimina el amonio y al final de la vía podemos obtener el acetil CoA. La alcaptonuria produce orina muy oscura en el que la degradación de fenilalanina y triptofano se bloquea. La fenilcetonuria  produce un gran retraso por deficiencia de tetrahidroxibiotina.

Tema 20: Degradación de los aminoácidos

Su  función más aceptada es la de inducir cambios conformacionales tanto en las proteínas a degradar como en el  proteasoma para facilitar el acceso de  las proteínas al interior del ‘barril’ de subunidades b. Adicionalmente, las cofias contienen una isopeptidasa que libera la ubiquitina. Las cofias actúan de filtro del barrilete. El proteosoma de arquobacterias presenta que todas las subunidades α y β son idénticas, mientras que en el de eucariota hay 7 isoformas a y b distintas (ganancia: mayor especificidad de sustrato). La eliminación del nitrógeno es la primera etapa en la degradación de aminoácidos.

El aminoácido pasa el grupo amino al glutamato que realiza la aminotransferasa y la glutamato deshidrogenasa. La aminotransferasa transfiere el amino al cetoacido y la pasa al glutamato. La glutamato deshidrogenasa le quita el amino y separa el amonio. La transaminasa también genera la base de Schiff. Se genera una aldamina interna. En el centro catalítico esta el aspartato que se transfiere a una aldimina externa que evoluciona por la desaminizacion. La aspartato aminotransferasa que lleva a su interior del centro catalítico, una arginina que chupa los electrones. La aldimina pasa a cetoamina. La cetoamina se hidrata pasando a cetoacidos. Actúa como sumidero de electrones. La serina pasa a piruvato mediante la acrilamida. El músculo genera más piruvato del que puede catabolizar y lo pasa a lactato. Al piruvato le ponen un amonio y se genera la alanina. La alanina es utilizada por la gluconeogenesis. La excreción del nitrógeno es mediante el ciclo de la urea. La mayoría de los vertebrados son urotelicos. El músculo transporta el amonio mediante alanina y los demás la exporta la glutamina que llega al hígado. El hígado es quien produce la urea. El amonio se condensa con dióxido de carbono generando el carbonil fosfato que se produce ormitina que pasa a citrulina que va al citosol. La citrulina más aspartato se condensan en earginosuccionato que se escinde para formar arginina y fumarato que se libera. La arginina pasa mediante una hidratación a urea y la regeneración de la ormitina. El ciclo de la urea se conecta con el ciclo de los ácidos tricarboxilicos. En mamíferos hay dos izo enzimas distintas: la mitocondrial que es activada por el N-acetilglutamato by la citosolica se encarga de la biosíntesis que se encarga de la biosíntesis de pirimidinas que utiliza a la glutamina en la donación de nitrógeno. El bicarbonato pasó a carboxifosfato mediante el gasto de ATP siendo una activación. Posteriormente reacciona con el amonio pasando a acido carbónico. El acido carbónico pasa a carbonil fosfato. Esta se condensa con aspartato mediante la argiminosuccionato sintetasa que produce una adenilacion que genera el organismo succinato. De aquí pasamos a arginina y fumarato. La argimina pasa a ormitina y la urea. 

Tema 20: Degradación de los aminoácidos

Las proteínas necesitan de la proteolisis para separar los aminoácidos. Las proteasas no solo liberan aminoácidos, sino también oligopeptidos que deben pasar a pépticos. El recambio de las proteínas es esencial para la vida, hay una porción que son defectuosas. La síntesis no termina en el lisosoma. El retículo endoplasmatico es el que se encarga de la estructura terciaria y cuaternaria de la proteína y la pliega. La cisterna, metionina, tiroxina e histidina pueden ser dañados mediante la oxidación. Los aminoácidos se liberan en el lumen. Según el aminoácido de que localiza en el extremo n-terminal así tendrá de larga su vida media.

Algunos de ellos sufrir modificaciones en el metabolismo. La proteolisis puede estar implicada en la suspensión de tumores o en procesos de inflamación. La ubiquinona se encarga de la marcación de la proteína para su degradación proteolitica. Es una proteína pequeña. La glicerina situada en el extremo de la carboxilasa es la que las marca. Se genera un enlace isopeptidico entre el carboxilo Terminal y la lisina 48 de la ubiquinona. Se forman tetrámeros de ubiquinona. Hay dos etapas que son: se activa el carboxilo terminal mediante la acetil carboxilasa que genera un pirofosfato que lo hace irreversible. Esto se produce dentro de un complejo. La ubiquinona pasa a la E₂ mediante un tioester. La E₃ tiene la proteína diana y se une al tioester, marcando así a la proteína. Esta proteína puede ser otra ubiquinona. El correlato de la vía de la ubiquinona en procariotas es la biosíntesis de la tiamina. La proteína en procariotas lo hace una función muy diferente. El proteosoma se localiza en el citosol, que es una estructura grande, el centro es un barrilete con dos cofias o sombreritos. Es una trituradora proteica. Degrada hasta polipéptidos de las proteínas que contienen un tetrámero de ubiquinona. El barrilete central tiene una simetría heptagonal de dos subunidades α y dos β que se localizan en el centro. Para que las proteínas se degraden, llegan a pépticos de hasta 7 o 9 aminoácidos. En el N-terminal tienen la tionina. El proteosoma 20S consta de dos copias  de 14 subunidades cada una (7a y 7b). Las subunidades b tienen los centros catalíticos de las actividades proteasa  (Thr o Ser N-terminal), que se orientan hacia el interior de la estructura tipo ‘barril’. Los sustratos se degradan de manera progresiva hasta que quedan reducidos a péptidos de 7-9 aminoácidos, que se liberan del proteasoma. Las cofias (de 19S), están formadas por 20 subunidades. Entre ellas destacan 6 ATPasas distintas de la clase AAA (ATPasa asociada con varias actividades celulares), que pertenecen a la familia de las P-ATPasas (como las ATPasa de transporte iónico Ca2+-ATPasa y Na+,K+-ATPasa).

Tema 19: Biosíntesis de lípidos

En la biosíntesis del colesterol se compone de una molécula de perciclopentanohidrofenantreno. Todo se sintetiza a partir de acetil CoA. La síntesis  de merolanato por la enzima HMG-CoA reduptasa que es la etapa limitante en la biosíntesis de colesterol, por lo que actúa como punto de control. El 3hidroxi 3metil glutaril CoA que debe de estar citosolico y no vale el de la mitocondria. A partir del 3hidroxi 3metil glutaril CoA que indica que se comienza la síntesis de ATP. La regulación tiene lugar a tres niveles: a nivel de la velocidad de la síntesis de mRNA de la HMG-CoA reduptasa. En estado inactivo SREBP esta unida a la membrana plasmatica del retículo endoplasmatico y nuclear., se observa proteolisis y activa la síntesis generando la proteína.

El segundo control es mediante la inhibición de la velocidad de traducción de mRNA de la       HMG-CoA reduptasa del colesterol. Son dos vías muy lentas. La tercera vía de regulación es la inhibición por fosforilación de la actividad HMG CoA reduptasa por proteínas quinasa A dependiente de cAMP, lo que provoca la inhibición de la síntesis de colesterol. Esta vía es la rápida. El mevalonato se convierte en 3-isopentil pirofosfato mediante la fosforilación consecutiva, hasta llegar al compuesto se produce una descarboxilacion. El isopentil pirofosfato se encuentra en equilibrio tautomerico con dimetiladil pirofosfato. De aquí pueden salir los terpenoides. La condensación da dos unidades de cinco átomos de carbono genera el geranio pirofosfato y la adición de la tercera unidad de isopentil pirofosfato se genera el farmesil pirofosfato de quince átomos de carbono. Posteriormente se condensa el farmesil pirofosfato que forma el esculeno. Posteriormente se produce la ciclacion, se forma un epoxido que es hiperactivo. Necesitamos NADPH. La enzima es la oxigenasa. El hígado sintetiza la mayor parte del colesterol endógeno. El colesterol se transporta por la proteína LDL, lipoproteína de baja densidad. El colesterol no esterificado se inserta entre la monocapa lipidica. El estratificado forma una micela. La HDL lo lleva de nuevo al hígado. El receptor de LDL es una proteína transmembrana y su secuencia revela diferentes dominios funcionales. La inhibición de la HMG CoA reduptasa inhibe la biosíntesis de colesterol y son utilizado para disminuir la cantidad de colesterol. En la biosíntesis de los derivados del colesterol, siempre aparece el colesterol como precursor de muchos esteroides. En las sales biliares, la fusión es cis y en las hormonas es trans. En las sales biliares destaca la taurina. El colato es el precursor de las dos sales biliares principales, por ejemplo el glicógeno. El colato condensado con la taulina (derivado de la cisteina), se forma el taulocolato. El colesterol es el punto de partida de las hormonas esteroideas, esto implica que en la primera etapa pasamos de 27 carbonos a 21 que es la pregnenolona que es el precursor de la progesterona y a partir de aquí se llega a los glucocorticoides, mineralocorticoides y andrógenos y estrógenos. Los glucocorticoides y mineracorticoides  se sintetizan en la medula suprarrenal. De progesterona pasamos a corticosterona que puede dar el mineralocorticoides. También se pasa de cortisona a aldosterona. Promueve la formación de glucosa, gluconeogenesis…etc. El ocrtisol tiene un efecto antiinflamatorio, además de la aceleración de gluconeogenesis. La corticosterona da la aldosterona, sino se controla bien produce la muerte. La aldosterona recupera el sodio y elimina el potasio. Se produce hidrosilaciones en distintas posiciones. La progesterona es el precursor de las hormonas sexuales generando el fenotipo. La  hidroxilacion de progesterona inicia  esta vía. Los machos solo generan androgesterona y estrógenos que se producen a partir de andrógenos. La androgesterona pasa a testosterona, un derivado de esta es la dihidrotestosterona que es el mas fuerte y no se produce en los testículos. El complejo aromasa pasa de androesterona a esterota y la testosterona a estradiol que es el mas fuerte en las hembras. Miembros de una superfamilia génica de proteínas denominadas  citocromo P450 se encargan de las hidroxilaciones de los esteroides para generar las hormonas sexuales: Son las determinantes del  dimorfismo sexual. En términos bioquímicos son monooxigenasas (oxigenasas de función mixta). Los citocromo P450 son enzimas de membrana y  tienen un hemo como grupo prostético. Son capaces de generar agua. La energía necesaria para poder reaccionar es mediante el NADPH. El citocromo P450 esta implicado en detoxificacion de agentes químicos que no producimos, la vitamina D se produce a partir de colesterol. La generación a partir de dihidrocolesteroles la provitamina D que debemos ingerirla. Necesitamos de la luz. La vitamina D capta el calcio, de vitamina D pasamos a calcitosol en hígado y riñones, que se encarga el citocromo.

Tema 19: Biosíntesis de lípidos

La biosíntesis de fosfatidil inositoles es muy importante aunque su concentración en la membrana plasmatica sea muy baja. Se genera a partir del CDP diacilglicerol mas el inositol. Esta reacción la cataliza la fosfatidil inositol sintasa que libera el CMP. El mioinositol es característico de los músculos. A partir de el se generan el fosfatidil ilinositol que son activados por las quinasas. Las quinasas forman el fosfatidil ilinositol 4 fosfato y la quinasa segunda pasa a fosfatidil ilinositol 4-5 bifosfato. No es muy importante en la membrana plasmatica, se utiliza en la comunicación de las células. El glicerolterofosfolipido se sintetiza a partir de la dihidroxicetona fosfato, que se esterifica mediante el acil CoA. Es una reacción de transesterificacion. El acilo se desplaza formando un ester que es un intermediario de los esterofosfolipidos se reduce a un alcohol mediante el NADPH. Posteriormente se produce una hidrólisis quedando la molécula preparada para la unión de la cola polar, la colina. Se produce el 2 acil fosfatidil colina. Esto se produce  como en el caso de la activación de las plaquetas. No desempeña función en la membrana plasmatica. Los plasmalogenos se producen a partir de la desaturacion de los glicerilesterfosfolipidos, generando el ester 2β insaturado en el carbono uno. El que introduce la instauración es el citocromo b₅ formando el fosfatidil etanolamina. En la biosíntesis de los esfingolipidos se parte de la esfinfosina. La esfingosina se genera a partir de la condensación del palmitil CoA y serina. Se genera la cetoesfingosina y se reduce a esfingosina mediante el NADPH. La esfingosina se carga de palmitil CoA o cualquier acil CoA. La esfingosinapasa a ceramida que es precursor de la esfingomielina y los cerebrosidos. A partir del cerebrosido se puede pasar a gangliosidos que se localiza en la materia gris del cerebro. El GM₃ es el gangliosido monoxialico y el significado de las letras son: G es de gangliosido, la M es de monoxialico, esto dependerá de las moléculas de xialico que posea y el número es 5 menos el número de carbohidratos neutros que posee la molécula. La degradación de los glicolipidos necesita de la actividad de una enzima distinta. Además de la activación del          UTP-galactosa se puede activar mediante el CMP. Para pasar de glicolipidos a gangliolipidos deben de sustituir un sialico, ya que sin el no se puede formar el gangliosido. La degradación de los gangliosidos se produce en los lisosomas. Cuando se degrada los gangliolipidos lo que se hace es quitar los distintos monosacáridos. Pasamos de un GM₁ a GM₂ y así progresivamente, en los que se van rompiendo el enlace oglucosidico. De GM₂ a GM₃ se pasa igual hasta llegar a ceramida. Esto es en el sentido contrario a la biosíntesis. Uno de los problemas es que los lisosomas en la degradación de los gangliosidos se hinchan y se destruyen.

 

Tema 19: Biosíntesis de lípidos

Los lípidos se sintetizan en el retículo endoplasmatico y pasan a otros orgánulos. En la biosíntesis de fosfolipidos necesitamos de precursor al CD acil glicerol. Hay cuatro tipos de fosfolipidos: fosfatidil colina, fosfatidil etanolamina, fosfatidil serina y fosfatidil enositoles, además de las cardiolipinas que producen apostosis y se localizan en las mitocondrias. El glicerol 3 fosfato se acila formando esterificacion de dos grupos con el acil CoA generando el acido fosfatidico (fosfatitato en el entorno celular). Del acil glicerol puede llegar a fosfatitato mediante el gasto de ATP. Otra posible vía es a partir de dihidroxicetona fosfato se puede llegar a fosfatitato. El fosfatitato marca una encrucijada metabólico ya que es precursor de los fosfolipidos y triacilgliceroles. El fosfatitato mediante un el uso de un acil CoA se forman los triacilgliceroles. En el caso de reaccionar con un CTP se forma el CDP diacilglicerol  que es una molécula activada. Es una reacción irreversible, ya que se produce un pirofosfato que se hidroliza en dos fosfatos. El CDP diacilglicerol condice a la cardiolipina en el caso de que se libere el CDP. También da el fosfatidil colina y etanolamina en el caso de que se añadan al fosfatidil la colina o la etanolamina. Para producir la fosfatidil se debe de añadir la serina para formar la fosfatidil serina y tras la liberación de un dióxido de carbono se produce la fosfatidil etanolamina. La fosfatidil etanolamina se produce por diferentes vías, una de ellas es la descarboxilacion de la unión de la serina. El reciclado es pasar de etanolamina a fosfatidil etanolamina y de aquí a CDP etanolamina para llegar finalmente al fosfatidil etanolamina. La síntesis de fosfatidil colina parte de la fosfatidil etanolamina produciéndose una metilación de la etanolamina mediante el 3-adenosin  metionina que es uno del donador ya activado. La colina no se destruye hasta el final, ya que se suele reciclar. La colina se fosforila y la activamos mediante un CTT que la pasa a CDP colina. Posteriormente se produce la unión al fosfatidil para la formación de la fosfatidil colina. El elevado tiempo de recambio en los lípidos de la membrana plasmática pone de manifiesto la importancia del reciclage. El valor promedio es de 35 días en los que se recambia.

Tema 18: Biosíntesis de los ácidos grasos

Los ciclos de elongación siguen hasta la formación de un acido de 16 carbonos acil ACP. Es un buen sustrato para una tiosterasa que lo hidroliza al palmitil y se libera el ACP. La acido graso sintetasa de mamífero es un dimero de subunidades iguales de 260KDa. Las interacciones con los dominio dos es la reduptasa y el dominio tres es el de la tiosterasa. La unidad flexible de la fosfopanteina de la ACP transporta el sustrato de un centro activo a otro. Lo primero es la condensación, posteriormente es la reducción, le sigue la trasnlocacion y posteriormente entra el malonil que renueva el ciclo. La acido graso sintetasa pertenece a una gran familia entre las que destacan la eritromicina y penicilina que se sintetizan mediante poliquetidos de los peptidos no ribosomales. La estequiometria correspondiente es:

8 Acetil-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + 6 H+ ®Palmitato + 14 NADP+ + 8 CoA + 6 H2O + 7 ADP +7 Pi

Para que se forme una molécula de palmitato se necesita 8 acetil CoA, 7ATP, 14 NADPH y 6 protones.

Para la formación del palmitato es necesario que se den 7 vueltas en el ciclo por lo que se necesitarían un ATP, dos NADPH y un protón además de un acetil CoA por cada vuelta del ciclo, pero al principio se unen dos acetil CoA, por lo que se gastan ocho.

Los 6 NADPH que nos hacen falta para la biosíntesis, ya que los otros ya los tenemos se obtienen en el ciclo de las pentosas fosfatos, ya que el mismo transporte ya nos aporta ocho NADPH.

La elongación e instauración tiene lugar en el retículo endoplasmatico. La instauración se produce por la incorporación de dos átomos de carbonos suministrados por la malonil CoA. Un complejo de este patrón esta unido a la membrana del retículo endoplasmatico donde se introducen las instauraciones (citocromo b₅ reduptasa, citocromo b₅ y desaturasa). Las tres están unidas a la membrana del retículo endoplasmatico. Los ácidos grasos en mamíferos derivan del linoleato, linilenaoto, oleato y palmitato. Pero en mamíferos no están las enzimas que pueden introducir las instauraciones mas halla del carbono nueve en las cadenas del acido graso, linoleato  y linolenato son ácidos grasos esenciales en la dieta. El acido araquidonato es un derivado insaturado del acido eicosanoico, por lo que este compuesto tiene veinte carbonos. Se denominan de forma genérica eicosanoides. Es un señalizados intra e intercelular. Producen las prostaglandinas H₂ de las que derivan las prostaglandinas, prostaciclina y tronmboxenoides. El descubrimiento de su acción mediada por receptores de 7 a-hélices transmembrana específicos ha permitido  catalogar a los eicosanoides como hormonas locales (actúan primariamente sobre células adyacentes a aquellas que los secretan).

La aspirina bloquea el centro activo de la prostaglandina  sintasa (por transferencia de un grupo acilo a un residuo de  Ser del centro activo, Ser530), hecho que permite explicar muchas de sus propiedades antiinflamatorias, apiréticas o sedativas.

Tema 18: Biosíntesis de los ácidos grasos

La segunda es la estimulación alosterica por citrato. Y como ultima regulación tenemos es la de a largo plazo que se produce tras un largo ayuno, en el que se produce un decaimiento de la acetil CoA carboxilasa que se pueden restaurar tras unos días de re-alimentación rica en carbohidratos y pobre en grasas. La regulación mediante la fosforilación necesita de la quinasa especial que se activa mediante AMP la fosforilación y la carboxilación se inactiva. Para activar la carboxilasa se necesita la fosforilasa 2 A (PP2A) estimulada por insulina que activa a la carboxilasa desfosforilada. La citrato puede activar parcialmente de la forma fosforilada. La palmitil CoA regula el control de citrato. El palmitil CoA bloquea la estimulación por citrato. La forma filamentosa es activa. Cuando se unen al palmitil CoA forma los octomeros que es la inactivada. El malonil CoA es un potente inhividor de la carnitina acil transferasa 1, la acetil CoA carboxilasa. La acido grasos sintetasa en bacterias es un complejo multienzimatico cuya subunidades tienen diferentes actividades catalíticas. En eucariota no es multienzimatico, es solo una cadena polipeptídica.

El citrato solo lo activa parcialmente. El citrato es un activador alosterico y se inhiben mediante una retroinhibicion mediante palmitil CoA inhibe a la carnitina. La estimulación por citrato es alosterica. Dado que el malonil CoA inhibe  a la carnitina acil transferasa I, acetil CoA  contribuye a inhibir la degradación de ácidos grasos. Una vez generado el precursor hay que sintetizarlo mediante la acido graso sintetasa, que en bacterias es multienzimatico, cuyas subunidades tienen diferentes funciones. En eucariota se compone de una sola cadena. El centro que acepta al acetil CoA también puede aceptar a otros acetiles, mientras que la del malonil CoA solo acepta al malonil CoA.

En el primer paso actúa el acetil CoA carboxilasa. Pasan del acetil ACP más malonil ACP mediante una condensación a un acetoacetil ACP. Posteriormente pasamos a una reducción en la que se pasa de un acetoacetil ACP a un D-3-hidroxibutiril ACP y se produce un NADPH con el gasto de un NADP+. En el tercer paso se produce una deshidratación en la que se libera una molécula de agua y se cambia a una molécula de crotonil ACP. En el cuarto y último paso se produce una reducción en el que llegaremos finalmente al butiril ACP. En este último paso se produce una el gasto de una molécula de NADPH.

Tema 18: Biosíntesis de los ácidos grasos

En la síntesis tenemos el proceso inverso a la degradación. Tiene también cuatro etapas. Las diferencias aparecen en la activación, ya que en síntesis se activan mediante la fosfopanteina. La accil carnitina es una proteína que se encarga del transporte. La diferencia entre la síntesis y la degradación de los ácidos grasos es la localización de donde se producen las reacciones. La degradación se produce en la mitocondria, mientras que la síntesis se produce en el citosol. También existe una diferencia en la forma de activación, mientras los intermediarios activados de los ácidos grasos se encuentran unidos a la fosfopanteteína de la coenzima A en la degradación, para la síntesis se unen a la proteína portadora de acilos. La integración enzimática es un complejo multienzimatico que esta presente en la biosíntesis. El reductor de la biosíntesis es el NADPH, mientras que en la oxidación aparecen el NAD y FAD. La elongación se detiene en palmitato y a partir de aquí sigue por diferentes lugares según lo que se debe de formar. El transporte de grupos desde la mitocondria al citosol es mediante una lanzadera. El citrato cargado con la acetil CoA pasa al citosol donde se libera el acetil CoA. El citrato pasa a oxalacetato y mediante el aporte del NADH se forma el malato. De malato pasamos a piruvato y liberamos una molécula de NADPH. El piruvato entra de nuevo en la mitocondria y pasa a oxalacetato y de nuevo a citrato, comenzando de nuevo el ciclo. La generación del malonil CoA se hace a partir del acetil CoA mediante la acetil CoA carboxilasa que contiene a la biotina como grupo prostético que forma un intermediario de carboxibiotina que gasta ATP y forma un intermediario e incorpora el dióxido de carbono activando al acido. Este es un punto de control. La necesidad de biosíntesis es máxima cuando abundan los carbohidratos, la carga energética celular es alta y escasean los ácidos grasos. La insulina es la que estimula la biosíntesis, y el glucagón y adrenalina lo inhiben. La primera regulación es la fosforilación.

Tema 17: oxidación de ácidos grasos;

La coenzima B₁₂ en el enlace seis del cobalto se pueden unir un cianuro o un metilo. En el caso de la metilmalonil CoA mutasa produce un reordenamiento molecular. La posición axial produce un enlace muy difícil llegando a su rotura hemolítica. El radical es la que le confiere la reactividad a la metilmalonil CoA. El radical abstrae el hidrogeno produciendo la rotura hidrolitica. El radical se coloca, es el metil, produciendo la migración radiculica. Solo se necesita del estano necesario. Es una reacción espontánea. El hidrogeno lo devuelve y genera al succinil CoA que abandona el centro catalítico. El centro catalítico recupera su radical. Para que se queme la grasa necesita del aporte de azucares. La entrada de acetil CoA formado por la β-oxidación del acido en el ciclo del acido cítrico requiere una asequivilidad del oxalacetato por la formación de citrato. En la diabetes, el oxalacetato se consume para formar glucosa, el acetil CoA derivado de la oxidación de los ácidos grasos. Para poder quemar el acetil CoA se necesita el oxalacetato y todo lo que sobra pasa a formar parte de los compuestos cetonicos. El hígado es el que se encarga de la formación de los compuestos cetonicos. Esta formación se produce en las mitocondrias. Pasamos a acetoacil CoA mediante la 3-cetitiolasa. El siguiente paso es llegar a 3 hidroxi 3metil glutaril CoA mediante la hidroximetil glutaril CoA sintasa que se localiza en la mitocondria. Posteriormente pasamos a acetoacetato que la cataliza las enzimas de escisión de hidroximetil glutaril CoA. El acetoacetato es un compuesto cetonico. El último paso es el D-3-hidroxibutarato mediante un gasto de energía por la enzima                             D-3-hidroxibutarato deshidrogenasa. Del D-3-hidroxibutarato pasa a acetoacetato que cuando llega al cerebro forma NADH+H. El acetoacetato es un nutriente energético, excepto en el hígado que se necesita que pase a acetoacetil CoA para la que es necesario el succinil CoA  que lo transfiere la CoA transferasa. Del acetoacetil CoA pasamos a 2-acetil CoA mediante la tiolasa. El exceso produce la acidosis o cetosis diabética.

Tema 17: oxidación de ácidos grasos;

Esto se produce porque en el ciclo se repite siete veces por cada molécula de parmitil. La oxidación completa genera 106 moléculas de ATP, ya que cada FADH genera 1`5 y cada NADH genera 2´5ATP, además de los que se generan mediante el acetil CoA que son 10 por cada una molécula de acetil. La ayuda a la mitocondria la proporciona los peroxisomas que son capaces de hacer la           β-oxidación hasta que son limitados. La diferencia es que en los peroxisomas la  acetil CoA deshidrogenasa produce un FADH₂ que no inyecta los electrones en la cadena de transporte generando así el peroxido de hidrogeno. Esta vía solo es activada si se satura la mitocondria. Lo único que se produce es un mayor aporte de oxigeno y no de energía, ya que tiene que destoxificarse del peroxido de hidrogeno transformándolo en agua y en oxigeno. El palmitil es el mas sencillo con un solo doble enlace ∆9. Cuando se ha degradado hasta el doble enlace se ha formado el cis ∆3 enoil CoA que pasa a trans ∆2 enoil CoA mediante una isoenzima. Cuando es poliinsaturado se produce un intermediario 2-4dienoil en la que se necesita la reduptasa que lo transforma en ∆3 enoil CoA y posteriormente a ∆2 enoil CoA mediante la isoenzima. La redupatasa gasta NADPH, que en este caso es la 2,4 dienoil CoA reduptasa. Esta reacción suele producirse en casos extremos ya que la célula no degrada esto porque es una molécula que la reutiliza para la construcción. La β-oxidación de los ácidos grasos de cadena impar produce propinil CoA que pasa a succionil CoA mediante la acción secuencial de 1 propinil CoA carboxilasa y la 2 metilmalonil CoA mutasa. En los ácidos grasos de carbonos impares en la cadena siempre queda un residuo de tres átomos de carbono utilizando las dos enzimas nombradas anteriores. Este problema también puede ocurrir en la oxidación de aminoácidos. De una cadena de tres átomos de carbonos pasamos a unas cadenas de cuatro átomos de carbonos. El propinil CoA pasa a D-metilmalonil CoA introduciendo un dióxido de carbono. En este proceso esta involucrada la biotina, como grupo prostético. Esto supone el gasto de ATP para la formación de la carboxibiotina. Pasamos a la isoforma L para que la enzima especifica metilmalonil CoA mutasa pase a succinil CoA. Para esta formación se cambia el metilo. Esta reacción es muy difícil.  Necesitamos de la presencia de la vitamina B₁₂. La cobalamina es la que participa en los tres tipos de reacción que necesita de la presencia del cobalto unido al anillo de corina que es parecido al grupo hemo. Los dos pirroles se unen directamente. El cobalto tiene seis enlaces de coordinación.

Tema 17: oxidación de ácidos grasos;

Se transporta hacia dentro la acil carnitina que pasa a carnitina y sale. La obtención del grupo hemo es mediante cuatro etapas: en la primera pasamos del acil CoA a trans enoyl CoA mediante una oxidación. En el segundo paso pasamos al L-3 hidroxiacil CoA mediante una hidratación. En la tercera etapa  pasamos a 3 cetoacil CoA mediante una oxidación y posteriormente pasados a una molécula de acil CoA y una de acetil CoA mediante una tiolisis.

Los electrones se empaquetan en la FADH₂. Con estos electrones se transfieren a una flavoproteina transfiriéndole el electrón que lo inyecta a la ubiquinona reduptasa que produce 1´5 moléculas de ATP por cada molécula de FADH₂. En la oxidación se cataliza mediante el acetil CoA deshidrogenasa produciendo un FADH₂. Los electrones se inyectan a nivel de la ubiquinona. En la siguiente etapa se inyecta un hidroxilo en la posición tres. Es muy esteroespecifica generándose siempre la forma L-3 hidroxiacil CoA.  

Posteriormente se produce una oxidación mediante la L-hidroxil CoA deshidrogenasa. En la última etapa y tras la oxidación se produce una tiolisis mediante la tiolasa. Primero se activa, seguidamente se produce la traslocacion, despuebla oxidación, a continuación la hidratación, otra oxidación y la tiolisis o rotura. El acetil CoA deshidrogenasa presenta varias isoenzimas de mitocondria que pueden acelerar la degradación de algunos ácidos grasos. Esto se produce gracias a una cooperación.

Parmitil + 7FAD + 7NAD + 7CoA + 7H₂O → 8acetil CoA + 7FADH + 7NADH + 7H

Tema 17: oxidación de ácidos grasos;

El glicerol pasa a la sangre y el destino final es el hígado que lo metaboliza por las vías de la gluconeogenesis. El glicerol se fosforila mediante la glicerol fosfatasa y llega a un intermediario de la glucólisis o de la gluconeogenesis. Cuando necesitamos glicerol se da el proceso inverso. De la deshidroxicetona obtenemos el glicerol. Para el metabolismo debe de estar activado. La activación del acido graso a acil CoA mediante la acil CoA sintetasa se produce en dos etapas: en la primera se produce la adenilacion formando el acil adenilado produciendo una rotura pirofosfato que se torna irreversible. El grupo tiol se le confiere a la CoA lo que lo activa y los pasa a acil CoA. La variación de la energía libre de Gibs es muy pequeña. El pirofosfato se degrada y se torna en una reacción irreversible por la hidrólisis muy rápida del pirofosfato. El acil CoA pasa mediante la carnitina (con grupo carboxilo lo que produce un Zwiteriones), lo que permite el transporte que mediante la translocacion que intercambia el acil carnitina por la carnitina

Tema 17: oxidación de ácidos grasos;

Los ácidos grasos son reservas de energía en forma de triacilgliceroles mediante una esterificacion. Las ventajas frente al glucogeno es que no tienen límite de almacenamiento, además se obtienen 9Kcal/g en cuanto a la oxidación completa de una molécula, por lo que es mucho más potente que el glucogeno. Presenta un almacenamiento muy compacto y flexible. Por cada gramo de glucogeno se almacenan dos gramos de agua. En el caso de no poder almacenar el glucogeno no se produciría la migración de las aves. Los triglicéridos provienen de la dieta, que deben de ser absorbidos de un aporte. El problema de la estatourea es que se producen las heces grasas. Para la absorción necesitamos de las sales biliares. Una de ellas es el glicolato, que es un derivado del metabolismo del colesterol. Un triglicérido necesita ser procesado mediante hidrólisis (lipasas), que son degradados para poder ser absorbidos. Estas lipasas son del páncreas. El triglicéridos pasan a tres monoacilglicerido que son los que se absorban. La quilomicronas son lipoproteínas transportadoras de los trigliceroles. Son proteínas cargadas de triglicéridos, son muy grandes llegando hasta 500nm. El elemento que da consistencia es la apoproteina B₄₈. Posteriormente estas son transportadas. Hay dos tejidos que absorben estos triglicéridos que son el tejido adiposo y el muscular.

Una vez transportados deben ser movilizados, que podemos pasarlos mediante la lipólisis a glicerol y ácidos grasos. Esto queda regulado mediante el CAMP pasando a una proteína kinasa del tipo A. Esta actúa sobre el triglicérido lipasa que es activada mediante la fosforilasa, arrancando de aquí las moléculas de la lipólisis. La insulina induce el incremento del el almacenamiento e impiden la lipólisis. Para el viaje por el organismo se utiliza la albúmina que es el transportador en sangre de los ácidos grasos.

Tema 15: Biosíntesis de hexosas en las plantas (fase oscura)

La fotorrespiracion es un proceso inútil en el balance energético. Para los trópicos no vale la rubisco, ni el ciclo del carbono. Por ello debieron de buscar una ruta alternativa en la que se produce un aumento de la concentración de dióxido de carbono hacia las células mas activas en fotosíntesis. Aumentan las concentraciones de dióxido de carbono llegando hasta malato pasando desde el fosfoenol piruvato a oxalacetato, de aquí hacia malato que es el que se transporta. El malato llaga a las células mas activas en fotosíntesis. El malato pasa a piruato y se libera el dióxido de carbono que aumentan las concentraciones en las células. La piruvato fosfato quinasa es típica de plantas vegetales. En las plantas de la vía C₄ tiene una baja fotorrespiracion. Por cada molécula de hexosa necesitan 30ATP y 12NADPH. Los que tienen la vía C₃ son los que tiene el ciclo de calvin, son los que están en un entorno no tropical y necesitan menos ATP. En las plantas CAM es el metabolismo de las plantas que crecen en medios hostiles. Evitan la perdida del agua cerrando las estomas. Durante el día cierran los estomas, el dióxido de carbono necesario es obtenido en forma de malato que se almacena por la noche mediante la vía C₄. Cuando llega la luz se libera el dióxido de carbono. Se hace un almacén de un acido de dióxidos de carbono que es el malato.

Tema 15: Biosíntesis de hexosas en las plantas (fase oscura)

Para que la rubisco funcione, el dióxido de carbono debe de estabilizarse. El estroma se alcaliniza acelerando la rubisco en la fase iluminada. La ferredoxina sirve para resetear una proteína que dona los electrones. Regenera la tioredoxina que se encarga en forma reducida de resetear proteínas oxidadas., con lo que consigue que vuelva a funcionar. Una de las inactivaciones es la formación de un puente disulfuro entre las histidinas. En los cloroplastos es muy necesario para el exterior producido por el oxigeno. La tioredoxina queda reseteada gracias a la ferredoxina. La rubisco necesita de esta proteína para mantenerla reducida, por lo que es una etapa de control. La frutosa 1-6 bifosfato, seudoeptolasa bifosfatasa es otra proteína que también necesita de la tiorredupatasa y ferredoxina. La CP12 es la que mantiene inactiva mediante el anclaje de la proteína. La NADPH es la que la libera y la activa. Es un efecto muy secundario. La fotorrespiracion es controlada por la rubisco, además de fijar dióxido de carbono, oxida o fija oxigeno con lo que puede generar un intermediario hidroxiperoxido que se divide en dos moléculas de 3 fosfoglicerato. Para la formación de este debe de haber la unión de dióxido de carbono. Con el aumento de oxigeno aumenta 25 veces mas que la acción carboxilasa. El fosfoglicerato es el producto final de estas reacciones. Para recuperarlo y poderlo utilizar se pasa al peroxisoma que ha sido desfosforilado en el cloroplasto. El peroxisoma pasa del gliconato a glixonato. Este pasa a mitocondria que forma dos moléculas de glicerina más dióxido de carbono y amonio. En la fotorrespiracion consume oxigeno y suelta dióxido de carbono, además de amonio. 

Tema 15: Biosíntesis de hexosas en las plantas (fase oscura)

Se producen mas hexosa de las que se necesitan, almacenándolo como almidón, que se produce en el cloroplasto donde se cada junto con la sacarosa. Para la formación de almidón necesitamos tener    UDP-glucosa. La sacarosa se forma en el citosol, se intercambian triosas fosfatos por el fosfato para llegar a la síntesis de sacarosa. La triosa fosfato pasa a fructosa 6fosfato. Posteriormente pasa a      UDP-glucosa, posteriormente se liberara el UDP y la sacarosa 6fosfato y de aquí a sacarosa y pirofosfato. La etapa limitante del flujo metabólico en el ciclo de calvin es la catalizada por la rubisco. La regulación de la rubisco es mediante la luz. El enriquecimiento de los protones produce una inyección de magnesio hacia fuera. El magnesio llega al estroma. Cuando se localiza en la oscuridad ocurre todo lo contrario. Cuando la rubisco esta en la luz, la concentración de magnesio en el estroma aumenta y podemos continuar sintetizando la triosa. El NADPH se genera en la luz del fotosistema I. El fotosistema I reduce a la ferredoxina y de aquí se produce la síntesis de NADPH., en el caso de que haya luz, en caso de que no haya se produce una oxidación y no se forma el NADPH.