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LA ENERGÍA Y LAS FUNCIONES CELULARES

Ana Maria Lopez Spanish

Mapa mental: la energía y las funciones celulares

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LA ENERGÍA Y LAS FUNCIONES CELULARES

ENZIMAS Y CATÁLISIS
- Enzimas
  - Moléculas sintetizadas en le célula
    - Aceleran las reacciones que se dan en el entorno celular
      - FUNCIÓN
        Aceleran las reacciones biológicas
        E+S~ E+ P
        Percusores de las coenzimas
        Vitaminas hidrosolubles
        Residuos de unión
        Aminoácido que intervine en la unión del sustrato a la enzima
        Residuos catalíticos
        Participan en la transformación química del sustrato
        Cambios energéticos
        Reacción exergónica
        Estructura química de la enzima para su interacción con el sustrato
        Centro activo de una enzima
  - Frente a catalizadores inorgánicos
    - Actúan en condiciones suaves de pH
  - TIPOS
    - OXIDORREDUCTASAS
      - Deshidrogenasas, Oxidasas, Reductasas Peroxidasas Catalasa Oxigenasas Hidroxilasas
        Catalizan reacciones de óxido reducción
        Agente oxidante O2
      - TRANSFERASAS
        Transaldolasas y transcetolasas Fosforiltransferasas Quinasas Fosfomutasas
        Transfieren un grupo químico de una molécula a otra
        Transferencia de un grupo fosfato a una molécula
        HIDROLASAS
        Esterasas Glucosidasas Peptidasas Fosfatasas Tiolasas Fosfolipasas Amidasas Desaminasas Ribonucleasas
        Transfieren un grupo -OH
        Sustrato típico: enlace éster
        LIASAS
        Descarboxilasas Aldolasas Hidratasas Deshidratasas sintasas LIasas
        Escisión reversible de enlace Carbono-Carbono
        Generan nuevos dobles enlaces
        Forman y rompen enlaces C-N
        Liberan CO2
        Descarboxilación
        No requieren energía de nucleósidos trifosfato
        Sintasas
        ISOMERASAS
        Racemasas Epimerasas Isomerasas Mutasas
        Reacciones de un grupo de doble enlace
        Se obtiene un nuevo isómero
        Conversión de formas D a L
        Epimerasas
        Mutasas
        Cambio de la posición de un grupo fosfato a la enzima
        LIGASAS
        Sintetasas Carboxilasas
        Formación de enlaces Carbono-Carbono
        Requieren energía de la hidrólisis de ATP
        Sintetasas
  - pH altera la actividad enzimática
- COFACTORES, COENZIMAS Y PAPEL DE LAS VITAMINAS
  - COFACTOR
    - COENZIMAS
      - Moléculas orgánicas
    - Cationes metálicos
  - Porción proteica
    - Apoenzima
  - Molécula completa
    - Holoenzima
  - Necesarias para trasportar grupos funcionales durante la reacción catalizada por la enzima
    - Reacciones oxidorreducción
      - Catalizadas por deshidrogenasas
        NAD NADP
        Oxidación de un sustrato
        Pérdida de átomos de H
  - Cambios energéticos en una reacción exergónica
    - Enzimas no alteran el equilibrio entre productos y sustratos
      - Al acelerar la velocidad de reacción
        Equilibrio más rápido
        Energía de activación y estado de transición
        Distorsión de enlaces y la orientación de grupos funcionales
        formación de un estado molecular transitorio: el estado de transición
- ENERGÍA DE ACTIVACIÓN
  - Catalizador
    - Rebaja la energía de activación
  - Liberación de energía libre
    - Energía de unión o fijación
- Las interacciones en el complejo enzima-sustrato son óptimas en el estado de transición
  - Energía de fijación
    - Proporciona especificidad y catálisis
    - Proporciona un t.G negativo que rebaja la energía de activación
      - Grupos catalíticos específicos
        Permite crear rutas alternativas de menor energía de activación
        Catálisis ácido-base general
        Forma de estabilizar las cargas que aparecen en un estado de transición
        Transferencia de protones desde o hacia el sustrato
        Catálisis covalente
        Enlace covalente transitorio entre la enzima y el sustrato
        Vía para alcanzar el producto final tenga-menor energía de activación que la que se desarrolla en ausencia de catalizador
        Catálisis ácido-base general y covalente en una proteasa
        enlace peptídico combina dos mecanismos de estabilización del estado de transición
- CINÉTICA ENZIMANTE
  - Cinética química
    - Estudia las velocidades de reacción
    - Detalles del mecanismo químico de la catalización
  - Cinética de las reacciones de un solo sustrato
    - Concentración concreta de sustrato,
  - Orden de una reacción
    - Primer orden
      - La velocidad depende de un solo sustrato: V=k[A]
      - Segundo orden
        Intervienen dos sustratos para dar un producto: 2 A-t B o A+B-tC
        Orden cero
        La velocidad es independiente de la concentración de sustrato
  - Ecuacton de Michaelis-Menten
    - Comportamiento de las reacciones
      - enzima-sustrato
      - concentración de sustrato es muy superior a la de la enzima
- PARÁMETROS CINÉTICOS
  - vmax: velocidad máxima, obtenida con concentraciones de sustrato elevadas
    - Km: constante de Michaelis-Menten sirve de referencia para estimar si existe una buena interacción enzima-sustrato
      - K,.,: representa el número de moléculas de sustrato que resulta transformado en producto en unidad de tiempo con una sola molécula de enzima cuando la concentración de sustrato es elevada
- Eficiencia catílica
  - Se puede medir mediante el cociente K,./Km.
    - Transformación de sustrato en producto
      - Afinidad aparente de la enzima por el sustrato
- Las enzimas se pueden inhibir de forma reversible o irreversible
  - Existen reacciones en las que participa más de un sustrato que pueden transcurrir mediante la formación de un complejo ternario ES152 o, de forma sucesiva, primero con un sustrato y después con el segundo
  - Inhibidores reversibles
    - Competitivos
    - No competitivos
    - Acompetitivos
- Regulación enzimática
  - Enzimas alostéricas
    - Formadas por varias subunidades
    - Modulan su actividad mediante modificaciones covalentes de su estructura
      - Fosforilación
        modificación reversible
        Ruptura de un precursor enzimático
        Da lugar a una formativa activa
        Surge tras la escisión de un fragmento de la cadena polipeptídica de un precursor inactivo denominado zimógeno
SEÑALIZACIÓN CELULAR
- Respuestas generales de tipo celular
  - Proliferación
    - Factores de crecimiento
    - Progresión del siclo celular
      - Duplicación del DNA
    - Diferenciación
      - Síntesis de proteínas
      - Supervivencia
        Factores de crecimiento regulan la supervivencia
        El organismo controla el número y tipo de células que lo forman
        Apoptosis
        Ausencia de factores de crecimiento
        Ruptura de DNA
        Degradación de los componentes celulares
- CONCEPTOS BÁSICOS DE SEÑALIZACIÓN CELULAR
  - Células emisoras
    - Secretan moléculas señal
    - Son de naturaleza polar
      - No atraviesan la membrana celular
    - Secreta una señal química
  - Señales en función de la distancia recorrida
    - Endócrina
      - Sintetiza hormonas
      - Liberadas por el torrente sanguíneo para todo el organismo
      - Paracrina
        La señal viaja por ele medio extracelular
        Señalización autocrina
        Neuronal
        Dependiente de contacto
        Desarrollo y mantenimiento de tejidos dependiente
        Capaces de reconocer si una célula ha sido infectada por un virus
- SISTEMAS DE TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES
  - Molécula de señal
    - Ligado a un conjunto de enzimas efectoras
      - Regula distintas proteínas dianas
    - RECEPTORES
      - Proteínas de membrana que se encargan de transmitir la señal al interior celular
      - Receptores acoplados a proteínas G heterotriméricas
        Estructura común con siete dominios
        Receptores con actividad enzimática
        Presentan un dominio transmembrana
        Incapaz de transmitir cambios desde el exterior hacia el interior
        Proteínas andamio
        Carecen de actividad enzimática
        Sirven de plataforma para unir Varias proteínas señalizadoras
        Receptores asociados con canales iónicos
        Regulados por unión a ligando
        Provoca la apertura del canal y el consiguiente movimiento de iones
- Segundos mensajeros y proteínas efectoras
  - Llevan a cabo las ordenes de señal
    - Enzimas efectoras
      - Amplifican y divergen la señal
      - Se generan segundos mensajeros
        Moléculas AMPc, diacilglicerol, inositol-trifosfato
        Entrada ·de iones como el Ca2+
        Regulan la actividad de las proteínas
      - Quinazas
        Proteínas de señalización
        Fosforilaciones.
        Residuos de serina y treonina
        PKA, PKC, MAPK
        Residuos tirosina
        Src, JAK
        Fosfolípidos
        PI3K
        Fosfatasas
        Cortan enlaces que mantienen unido el fosfato a distintas proteínas
        Se activa por unión de Ca2 +
        transcripción NFAT
        Fosfolipasas
        Cortan enlaces dentro de las moléculas de fosfolípidos
        C (PLC)
        Capaces de activar PLCB
        Producen
        diacilglicerol (DAG)
        inositol-1,4,5-trifosfato IP3
        Adenilato ciclasa
        Catalizan la formación de AMP cíclico AMPc
        Guanilato ciclasas
        Enzimas capaces de ciclar el GMP
        Fosfodiesterasas
        Transforman nucleótidos cíclicos
        Regulan negativamente la señalización de estos segundos mensajeros
      - Proteínas con actividad GTPasa
        Actúan como interruptores moleculares
        Reorganización del citoesqueleto
        Necesaria para el movimiento celular
        Fosfoinositol-3-quinasas PI3K
        Actúan sobre el fosfolípido de membrana PIP 2 fosforilando el carbono 3 del inositol
        Frena los mecanismos de apoptosis
        Acelerar la síntesis de proteínas
        Quinasas que responden a factores de crecimiento MAPK
        capaces de fosforilar serinas y treoninas
        Amplificación de la señal
        MAPKKK ~ MAPKK ~ ~ MAPK
        Activa o inhibe muchas proteínas diana
        Vía JAK/STAT
        Fosforilan residuos de tirosina
        se encuentran unidas a los receptores de citoquinas
        Participan en la respuesta inmune
        Calmodulina
        Actúa como un receptor intracelular de Ca2+.
        No tiene actividad enzimática
- Ventajas de los sistemas de señalización celular
  - Segundos mensajeros y enzimas efectoras
    - Capaces de moverse por el citosol
      - Transportan señal a la célula
    - Objetivo: la amplificación de la señal
      - Segundo mensajero y enzima efectora
        Varias enzimas diana
        Activación/inhibición de factores de transcripción
        Regulación de la expresión de genes
        Activación/inhibición de enzimas implicadas
        Regulación del ciclo celular o el inicio de la apoptosis
        Activación/inhibición de proteínas que modifican el citoesqueleto
        Actores principales en la migración, la contracción, la secreción de vesículas o cambios en la morfología
- RUTAS DE SEÑALIZACIÓN
  - Receptores acoplados a proteínas G
    - Implicados en prácticamente cualquier proceso fisiológicos
      - Receptores con actividad tirosina quinasa
        Receptores de factores de crecimiento y a otros como puede ser el receptor de insulina
        INTEGRACIÓN DE SEÑALES
        Presencia del receptor en la membrana
        Distintos efectos en una célula
        Concentración de la molécula señal
        Respuesta celular será distinta en cada caso
        Tipo celular.
        mismo par señal
        Entrecruzamiento de señales.
        Complican el estudio de la señalización celular
MEMBRANAS BIOLÓGICAS Y TRANSPORTE
- Estructuras de gran importancia para las células
  - Permiten crear compartimentos independientes
    - Facilitan el intercambio selectivo de sustancias
      - Tiende a recuperar su estructura
        Membranas biológicas
        Son fluidos
        Poseen efecto de la temperatura
        Produce mayor movilidad de las moléculas
        Presencia de insaturaciones
        Aumenta la fluidez de la membrana
        Longitud de las cadenas hidrocarbonadas
        Presentan una longitud que varía entre 14 y 24 átomos de carbono.
        Colesterol
        Regula la fluidez de la membrana
        El catión Ca2+
        Disminuye la fluidez de la membrana
        Las proteínas se asocian a la membrana
- ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR
  - Lámina de moléculas de lípidos de naturaleza anfipática
    - Constituida por
      - Fosfolípidos
        (glicerofosfolípidos
        esfingolípidos
        Forman bicapas
        Bicapa lipídica
        Es asimétrica
        Presentan características semejantes a las células de los animales
        Son ricas en esfingolípidos y glicerofosfolípidos
      - Membrana biológica
        Determina propiedades fundamentales
        Presenta un componente proteíco
        Residuos apolares
    - poseen tres dominios
      - Transmembrana
      - Citosolico
      - Extracelular
- Proteínas de la membrana
  - Funciones
    - Receptores de señales
    - Función catalítica
    - Función de anchaje
      - Macromoléculas
    - Clasificación
      - Integrales
        Atraviesan la bicapa lipídica
        Utilización de detergentes o disolventes
      - Periféricas
        Se unen mediante interacciones intermoleculares o covalentes
        No atraviesan la membrana
  - Carbohidratos
    - forman parte
      - Glucoproteínas
      - Glucolípidos
- TRANSPORTE DE SOLUTOS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA
  - Requieren presencia de proteínas de transporte
    - pueden ser
      - Canales
        Un poro hidrofílico
        Permiten el paso de iones según su carga
        Son estructuras oligoméricas
        Poseen estructura de hélice
        Poro mayor
        Formado por una única cadena
        estructura de lámina B denominados barriles B
      - Carriers
        Se unen de forma selectiva
        Transportan y sufren una serie de cambios
        Permiten el paso de la membrana de un lado a otro
        Etapas
        Reconocimiento y unión de la molécula específica del transportador
        Cambio conformacional que hace que el soluto quede orientado al otro lado de la membrana
        Liberación de la molécula transportada
        Recuperación de la conformación inicial
        Son análogos
    - Transporte
      - Activo
        Mantiene la composición iónica intracelular
      - Pasivo
        Moléculas que pasan a favor de gradiente
- Recepciones de la membrana
  - Poseen un gran número de proteínas de membrana
    - Actúan como receptores
      - Responden a estímulos de una respuesta celular específica
        Surge como consecuencia de la distribución de los iones en el medio extracelular e intracelular y que se genera por la actuación de los diferentes transportadores
1.Fuentes, C. (2018). Enzimas (Introducción a la bioquímica). youtube.com/watch?v=Dse8E7GwOEk&t=4s
- 2. Biología [prepararselectividad]. (2013, October 9). Comunicación celular: recepción y transducción de señales. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=5UfyCFCWW9o
  - 3. Vargas, D. [davidvargasdrprofesor]. (2015, June 7). TRANSPORTE A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR | FISIOLOGÍA CELULAR | P2. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=soS4SvOdQCA
    - 4. Vargas, D. [davidvargasdrprofesor]. (2014, February 16). ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR | FISIOLOGÍA CELULAR |P1. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=fIjqvdvnzSI
      - 1. Yánez FBR. Bioquímica Conceptos Esenciales [Internet]. 2011a ed. Editorial Medica Panamericana; 2013. Disponible en: https://booksmedicos.org/bioquimica-conceptos-esenciales-feduchi-blasco-romero-yanez/

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Description: Mind Map on LA ENERGÍA Y LAS FUNCIONES CELULARES, created by Ana Maria Lopez on 15/05/2022.
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