Ejemplo
Ejemplo
Ejemplo
Ejemplo
Ejemplo
Ejemplo
Ejemplo
Ejemplo
Ejemplo
Ejemplo
Apoptosis
Supervivencia
Diferenciación
Proliferación
Introducción
Según la reacción catalizada

Señalización y transporte celular

Enzimas y catálisis

Introducción

Las enzimas actúan en condiciones suaves de pH y temperatura

Moléculas sintetizadas en las células que aceleran de forma muy selectiva y eficiente las reacciones del entorno celular

Principales dianas de un gran número de fármacos.

Enzimas como catalizadores biológicos

Clasificación de las enzimas

1. Oxidorreductasas

Catalizan reacciones de óxido reducción

2. Transferasas

Transfieren un grupo químico de una molécula a otra.

3. Hidrolasas

Tipo especial de transferasas que transfieren un grupo -OH desde el agua a otro sustrato

4. Liasas

Catalizan la escisión reversible de enlaces como carbono-carbono como en el caso de las aldosas.

5. Isomerasas

Catalizan reacciones que suponen un movimiento de un grupo o un doble enlace dentro de la molécula

6. Ligasas

Catalizan la formación de enlaces carbono-carbono, requieren energía de la hidrólisis ATP.

Cofactores, coenzima y el papel de las vitaminas

Numerosas enzimas tienen un componente no proteico.

Numerosas enzimas utilizan cationes como cofactores

Las coenzimas son necesarias para transportar de forma transitoria grupos funcionales durante la reacción catalizada por la enzima

Muchas son productos derivados de vitaminas

Mecanismos de acción de enzimas

Función de las enzimas. Principios energéticos

Las enzimas (E) aceleran las reacciones biológicas actuando sobre sustratos (S) específicos que se van a transformar en el producto (P) de la reacción (E+S-E+P)

El sustrato interacciona con el centro activo de la enzima y se forma un complejo enzima-sustrato.

En las reacciones catalizadas por enzimas, el estado de transición es inestable

Dentro del centro activo hay ciertos aminoácidos que intervienen en la unión del sustrato a la enzima.

Las enzimas catalizan reacciones mediante la formación de un complejo enzima-sustrato que estabiliza el estado de transición

La velocidad está relacionada con la energía de activación

Las enzimas aceleran las reacciones químicas creando vías alternativas de menor energía de activación

La vía que pasa de un estado inicial a uno final no altera la espontaneidad de la reacción

Una energía de activación menor significa una velocidad de reacción mayor

Mecanismos químicos para la estabilización del estado de transición

Energía de fijación proporciona especificidad y catálisis

Presencia de grupos catalíticos específicos permite crear rutas alternativas de menor energía de activación

Regulación enzimática

Enzimas alostéricas están formadas por varias subunidades

La actividad de algunas enzimas se modula mediante la unión de uno o mas ligandos.

Los ligandos inducen un cambio de conformación que puede aumentar o disminuir la afinidad de la enzima por el sustrato.

La mayoría de las enzimas alostéricas son oligoméricas y están formadas por subunidades.

El modelo secuencial, el ligando se une a la primera subunidad se produce un cambio de conformación

El modelo concertado en ausencia de ligando, existe un equilibrio entre dos conformaciones de la enzima

Numerosas enzimas

La modificación covalente de una enzima es un mecanismo habitual para regular la actividad de numerosas enzimas.

Dependiendo de la enzima, la fosforilación puede dar lugar a una forma más activa o una forma menos activa.

La fosforilación es la modificación reversible mas frecuente

Muchas enzimas cambian su actividad como consecuencia de una modificación covalente en su estructura.

Estas reacciones están catalizadas por sus correspondientes enzimas específicas

La modificación es reversible por que los grupos de fosfato pueden eliminarse por la acción de otras enzimas.

Ruptura de un precursor enzimático puede dar lugar a una forma activa

La forma activa de una enzima surge tras la escisión de un fragmento de la cadena polipeptídica de un precursor inactivo

Con este tipo de inhibición es irreversible, se necesitan otros mecanismos para la inactivación de estas enzimas.

Membranas biológicas y transporte

Son estructuras de gran importancia para las células, además se componen de lípidos y proteínas y comparten una estructura común.

Membrana Celular

Crea compartimientos independientes y facilita el intercambio de sustancias

La membrana plasmática aísla a las células del medio y en ella también se sitúan receptores que reciben estímulos del exterior y transmiten la información al interior

La permeabilidad selectiva se debe a la naturaleza anfipática de los líquidos para controlar el paso de los diferentes solutos

Fosfolípidos, esfingolípidos, colesterol y proteínas (50%)

Transporte de solutos a traves de la membrana

La célula es un sistema abierto, intercambia materia y energía con el medio externo

Difusión Simple

No requiere energía

O2, CO2, moléculas apolares, moléculas polares pequeñas sin carga (agua y glicerol)

Proteínas Transportadoras

Canales Iónicos

Transportadores pasivos

Permiten el paso selectivo de iones según su tamaño y u carga.

Carrier

Se unen de forma específica a la sustancia que transportan y sufren ca,bios comformacionales que facilitan el paso de un lado a otro de la membrana

Según aporte extra de energía

Activo

En contra de gradiente (gradiente bioquímico)

Ej: Bomba de sodio-potasio

El gradiente de Na es utilizado por otras bombas de transporte activo secundario

Transporta Na al exterior de la célula y K al interior gracias a la e- de la hidrólisis

El transporte activo es necesario para mantener la composición iónica intracelular

Pasivo

A favor de gradiente (gradiente químico)

Ej: Glucosa en los hepatocitos

Otras características de la membrana celular

La membrana plasmática presentan un potencial de membrana que surge como consecuencia de la distribución de los iones en el medio extracelular e intracelular

Los receptores de membrana son proteínas que se unen a un ligando específico y se inicia una respuesta celular

Los receptores de membrana son diferentes en distintos tipos celulares.

El mismo ligando tiene diferentes efecto en tejidos distintos

El potencial se genera por la salida de los K por los canales de fuga

Señalización celular

Introducción

Los receptores de señales son proteínas, generalmente integrales de membrana que se unen específicamente a moléculas señales y desencadenan la respuesta celular

Cada tipo celular responde de una forma concreta a una determinada señal.

La respuesta celular dependerá del conjunto de proteínas que exprese dicha célula

Tipos de respuestas generales

Los factores de crecimiento son señales extracelulares que disparan la progresión del ciclo celular.

Implica la síntesis de proteínas que van a constituir las diferentes estructuras celulares

La ausencia de factores de crecimiento provoca que la célula entre en apoptosis (muerte celular programada)

La célula puede iniciar una serie de mecanismos que van a llevar a su muerte, como ruptura de DNA y la degradación de todos los componentes celulares

Conceptos básicos

Los receptores son proteínas integradas de membrana generalmente que se unen a moléculas señales

Linfocitos B responden a los antígenos sintetizando anticuerpos (Síntesis de proteínas)

La naturaleza de las señales

Iones

Aminoácidos

Azúcares

Nucleótidos

Físicas (Luz)

Péptidos

Hormonas

Tipos de señales entre células

Endócrinas

La célula emisora es una célula secretora capaz de sintetizar hormonas y liberarlas al torrente sanguíneo desde donde se distribuirán por todo el organismo

Insulina - Músculo - hígado (síntesis glucógeno) - adipocitos (bloqueo de lipólisis)

Paracrina

La célula emisora y receptora se encuentran próximas.

Óxido Nítrico (NO)

Neuronal

El tiempo que tardan las señales en llegar a la célula diana puede ser demasiado largo

Adrenalina

Dependiente de contacto

Importante durante el desarrollo y el mantenimiento de los tejidos es la señalización dependiente de contacto.

Respuesta inmune

Sistemas de transducción de señales

Molécula señal (ligando agonistas o antagonistas) receptor celular - conjunto de enzimas efectoras intracelulares- respuesta celular

Receptores acoplados a proteínas G heterotriméricas

Percepción sensitiva: vista, gusto, olfato

Liberación de ácidos gástricos, desarrollo de caracteres sexuales secundarios

Receptores con actividad enzimática

El propio dominio intracelular tiene actividad enzimática

Tirosina quinasa

Receptores de factores de crecimiento - entrada en mitosis

Receptores asociados con canales iónicos

Las consecuencias dependerá de la especificidad del canal ( qué iones deja pasar y el tipo celular)

Neuronas y fibras musculares ( Na estimula, Cl inhibe

Segundos mensajeros

Pequeñas moléculas que se generan por las enzimas efectoras y/o se acumulan en el interior de la célula como respuesta a una determinada señal extracelular y que pueden difundirse por todo el citoplasma y activar diversas proteínasseñalizadoras

La calmodulina es una proteína que actúa como un receptor intracelular de Ca + - Ca/calmodulina - activa quinasas

Integración de señales

Respuesta celular es consecuencia de la integración de señales

Las células están recibiendo continuamente cientos de señales a la vez. Cada molécula señal activará un receptor y este a su vez varias vias de señalización intracelular

Presencia del receptor en la membrana

Muchas señales no van a tener efecto alguno sobre ciertas células por el simple hecho de que estas no tienen el receptor específico

Concentración de la molécula señal

La respuesta depende en gran medida del número de receptores activados

Tipo celular

Cada tipo celular presenta un conjunto específico de proteínas efectoras y proteínas diana

Entrecruzamiento de señales

La posibilidad de trabajar con células aisladas permite reducir el número de variables y así, poco a poco se van desentrañando las rutas intracelulares que se activan por distintos ligandos

Propiedades

Tiende a recuperar su estructura

Son fluidas (Modelo del mosaico fluido)

Desplazamiento laterales, de rotación, flexión (frecuentes) y flip flop

Aumento en la fluidez: Aumento de la T, la presencia de insaturaciones, la longitud corta de las cadenas hidrocarbonadas, bajas concentraciones de colesterol.

La bicapa lipídica es asimétrica

Las proteínas

Transporte de solutos

Receptores de señales

Función Catalítica

Función de anclaje de macromoléculas, ambos lados de la membrana

Diferentes posibilidades de distribución de las proteínas sobre la capa lipídica

Proteínas integrales

Proteína periférica

Bibliografía

1. Feduchi Canosa E, Blasco Castiñeyra I, Romero Magdalena CS, Yánez Conde. Bioquímica conceptos esenciales. Primera ed. Madrid: Panamericana; 2011

Linkografía

david vargas. TRANSPORTE A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR ¡FISIOLOGÍA CELULAR P2. [Fichero de video]. 7 de junio de 2015. [Consultado el 21 de julio de 2020]. Disponible en: https:/Avww.youtube.com''watch?v=soS4SvOdQCA&feature=youtu.be

CARLOS F. ENZIMAS (INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA). [Fichero de video]. 4 de
marzo de 2018. [Consultado el 21 de julio de 2020]. Disponible en:
https://www.youtube.comAvatch?v=Dse8E7GwOEk&feature=youtu.be&t=4

david vargas. ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR FISIOLOGÍA CELULAR Pl. [Fichero de video]. 16 de febrero de 2014. [Consultado el 21 de julio de 2020]. Disponible en: https://www.voutube.com/watch?v=fIjqvdvnzSI&feature=youtu.be&t=5

Biología. Comunicación celular: recepción y transducción de señales. [Fichero de video]. 9 de octubre de 2013. [Consultado el 21 de julio de 2020]. Disponible en: https:/Avww.youtube.comAvatch?v=5UfyCFCWW9o&feature=voutu.be