apuntes. bioquímica humana

8/19/2019 Apuntes. Bioquímica Humana

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BIOQUÍMICA HUMANA

Tema 1. Importancia de la bioquímica en medicina

Prácticamente todas las enfermedades tienen un punto de vista molecular y sepodrían explicar bajo un enfoque bioquímico. La bioquímica no sólo describe elfuncionamiento del organismo desde un punto de vista molecular, sino que ademásnos ayuda a mejorarlo.

Las oxidaciones de las moléculas nos dan energía. Mucho de lo que ingerimos seoxida.Los seres son un saco de moléculas reaccionando con ayuda de enzimas, según lasleyes de la termodinámica.

Nuestra piel es la especie de saco que nos envuelve con “paquetes” (órganos).Cada tipo de célula tiene un perfil metabólico característico.

Para medir una enzima se puede hacer de dos maneras:- Método directo: se une el sustrato a un cofactor (NADH) y se observa en

un aparato el cambio de color midiéndolo con una longitud de onda quereabsorba (la absorbancia), por ejemplo para medir lactato deshidrogenasa.

- Método acoplado: utiliza dos enzimas auxiliares: la Piruvato quinasa y lalactato deshidrogenasa.

Mediante un espectrómetro puedo medir la desaparición de un compuesto.

· La actividad enzimática

La actividad específica es la actividad enzimática por miligramo de proteína. La

actividad enzimática es la cantidad de enzima que cataliza la transformación de unµmol de sustrato por minuto.

En el uso diagnóstico de las enzimas se debe cumplir:1. Exactitud en la medida, concentración de sustrato y concentración de

coenzimas, saturantes. Buen control de la temperatura y del pH. Puesta apunto y calibrado de analizadores automáticos.

2. Conveniencia del método con las muestras clínicas. Se suele utilizar plasmao suero (teniendo cuidado con la hemólisis). Hay que tener presente laadición de anticoagulantes, etc.

Las enzimas en el plasma han sido sintetizadas por células. En condiciones

normales suelen estar presentes dentro de un rango de valores estable. La cantidadmedible de una enzima depende de su presencia, de su estabilidad y de suvelocidad de eliminación.

Aumentan su nivel en plasma por:-Necrosis de tejidos-Aumento del catabolismo celular, como reparación, cáncer...-Aumento de la concentración intracelular (inducción enzimática)-Obstrucción en una salida exocrina-Alteraciones inespecíficas como factores dependientes del sexo, edad o ritmoscircadianos.-Mala conservación de las muestras

Una enzima que se exprese mayoritariamente en un determinado tejido puedeservir de marcador específico de una lesión orgánica de ese tejido.


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Un marcador aplicado al diagnóstico clínico es una molécula producida por untejido, localizable y medible en los líquidos biológicos, que varía en función delavance o regresión de una enfermedad facilitando su detección y evolución en eltiempo.

El músculo se alimenta de glucosa y posee mucho glucógeno. El hígado es el

órgano donde primeramente llegan los nutrientes. Cuando los niveles de glucosa ensangre descienden, el hígado va dejando salir glucosa para que se alimenten elmúsculo y el cerebro. Cede glucosa a la sangre por la glucosa 6-fosfatasa.

Un marcador ideal debería:-Estar presente durante el tiempo suficiente para ser detectado.-Ser detectable en los líquidos biológicos de fácil acceso.-Ser cuantificable y reproducible.-No estar influido por otros procesos.-Correlacionarse con el desarrollo de una lesión, en presencia o en ausencia detratamiento.-Tener sensibilidad y especificidad suficientes para emplearse de una forma general

e infalible en un diagnóstico precoz.

La sensibilidad de una prueba analítica indica la probabilidad de que esa pruebasea positiva ante una determinada enfermedad.La especificidad de una prueba analítica indica la probabilidad de que esa pruebasea negativa cuando una determinada enfermedad está ausente.Ambos se dan en %.

El colesterol elevado en sangre, ¿es un marcador para problemascardiovasculares?, y los niveles altos de glucosa, ¿son un marcador para ladiabetes? La respuesta es no, son mediadores de “factor de riesgo” (variableendógena o exógena asociada al incremento de la aparición de una enfermedad

controlable (fumar, tomar el sol)).Los factores de riesgo son característicos de la persona no modificables, cuyapresencia indica vulnerabilidad y aumento de probabilidad a una enfermedad (edad,raza, sexo...).

Los daños celulares pueden producirse por: hipoxia, agentes químicos yfarmacológicos, agentes físicos (traumas, calor, frío, radiaciones), agentesmicrobiológicos (bacterias, virus), mecanismos inmunitarios, defectos genéticos,enfermedades nutricionales.

La magnitud del daño celular puede ser:-En membranas (liberación de contenido citoplasmático por cambio depermeabilidad)-En organelas (mitocondrias, lisosomas)

Para precisar dónde es el daño es necesario:-Medida de varios enzimas (y otras proteínas) como un perfil hepático.-Isoenzimas o isoformas: enzimas que tienen la misma capacidad de catalizar lamisma reacción. Las distintas isoenzimas, que tienen distinta composición deaminoácidos y distinta carga, pueden cuantificarse por la propiedad reductoradel NADH.

En el caso de la Lactato deshidrogenasa se separan 5 isoenzimas por electroforesis.Se pone una tira de suero en una tira de papel. Se conecta la corriente eléctrica, yen un pH negativo, las proteínas con cargas más negativas se mueven con más

rapidez hacia el polo positivo. Después de un tiempo se tiñe con un colorante, y sepuede visualizar donde está la enzima.


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Hay que tener en cuenta que la LDH utiliza NAD+. Para medir cómo se forma elNADH, el cual absorbe, se puede acoplar a una reacción de colorante.

La LDH está compuesta por 4 subunidades, donde dos a dos son iguales. M músculo esquelético, H corazón. Existe una variación de las isoenzimas de LDHen diversos tejidos, por ejemplo puede ser M4, abundante en el músculo

esquelético, o H4, abundante en el corazón. Las isoenzimas también pueden cuantificarse por la fluorescencia del NADH. ElNAD+ no fluorece.

Cuando hay un infarto de miocardio lamioglobina es la primera en aparecer, y laprimera en desaparecer. Es fácil que el riñónla filtre. También aparecen creatina quinasa,y LDH (aparece más tarde y permanecedurante más tiempo).

La creatina quinasa es abundante en elmúsculo esquelético; da al músculo, en unmomento de esfuerzo, más ATP. El fosfato decreatina da creatina + ATP.La creatina quinasa tiene dos subunidades que

pueden ser diferentes, B y M. La subunidad BB es la más abundante en el cerebro,MM en el músculo esquelético y MB en el corazón.

La fosfocreatina se cicla perdiendo su fosfato y forma creatinina. Se produceespontáneamente. La concentración de creatinina en la sangre es normal. Ésta seforma en el músculo y en menor medida en el riñón a partir de creatina. Se utilizacomo un parámetro de filtración renal. Depende de la masa muscular de la

persona. A mayor músculo mayor creatina y mayor creatinina.Las troponinas cardíacas tienen un papel en la contracción: la C une Calcio, la I (inhibidor) y la T por la que se une a la tropomiosina. Interesantes en la valoraciónde un daño cardiaco.

La fosfatasa alcalina quita fosfatos. Es una enzima muy inespecífica. Laremodelación o desarrollo óseo provoca la aparición de la fosfatasa. Escaracterística de hígado, riñón, placenta, mucosas intestinales. En la sangre es undímero. Tiene 5 isoenzimas. Es útil para detectar daños en los conductos biliares.

La fosfatasa ácida es marcadora en los cánceres de próstata. El antígenoprostático específico y el APC2 (antígeno de cáncer de próstata 2) son los mejoresmarcadores en los cánceres de próstata.

Las aminotransferasas (alaninaaminotransferasa y la aspartatoaminotransferasa) son detectoras de dañoshepáticos. Si hay daño hepático se liberarámucha AST, y algo menos de ALT, sinembargo en el corazón se libera mucha másAST que de ALT. Así podría diferenciarse enque órgano se produce.


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Somos un sistema abierto cercano al estado estacionario en un “equilibriodinámico”. Las diferencias metabólicas entre los distintos órganos ayudan a seguirla evolución de una enfermedad. Destacan las características del marcadorbioquímico ideal para el diagnóstico, y la importancia de las isoenzimas comomarcadores.

Tema 2. Bioquímica de la incorporación de nutrientes

Los seres humanos necesitamos unas 2000 Kcal diarias. Así consumimos unas 4kcalde hidratos de carbono, otras 4 de proteínas, 9 de lípidos y unas 7 de alcohol. Estassustancias pueden ser quemadas generando CO2 y H2O.

Tenemos hidratos de carbono en: fluidos (como glucosa), alrededor de 15 gramos;hígado (como glucógeno), alrededor de 100 gramos; músculo (como glucógeno),alrededor de 200 gramos. En total forman unos 315 gramos, que se correspondencon 1260 kilocalorías. Constituyen la primera fuente de energía, es decir, la energíaa la que el organismo acude con mayor facilidad, la más accesible. Los lípidos seguardan para momentos de escasez. Cuando hay exceso de glucosa, el hígado lacapta y la transforma en glucógeno. Las proteínas no se almacenan, lasnecesitamos para construir nuestra estructura y para realizar la acción metabólica(enzimas).

El procesamiento de los alimentos comienza en la cocina, cuando se empieza a oler.En la boca tenemos tres grandes grupos de glándulas salivales. La saliva entra en

juego para la masticación de los alimentos. Ésta está compuesta por: agua (99%), glucoproteínas complejas (mucina y otras), iones, lisozima, lipasa lingual, y alfa-amilasas (ptialina). La lisozima rompe las paredes bacterianas (sistema de defensa). La lipasa lingualempieza a actuar sobre algunos lípidos. Las alfa-amilasas actúan sobre los hidratos

de carbono, rompiendo los enlaces alfa (1,4), generando unidades de maltotriosa,maltosa o glucosa libre. Los enlaces alfa (1,6) no los puede romper y los deja comoalfa-dextrina límite.En la boca se degrada un 50 % de los hidratos de carbono, y esta degradacióncontinúa en el estómago sólo cuando el pH toma valores bajos, dejando así deactuar la alfa-amilasa.

En la pared del estómago hay fosas recubiertas por células diversas (secretoras deglucosa, secretoras de bicarbonato, regenerativas, productoras de hormonas yenzimas y las productoras de HCl).

Las parietales son las células productoras de HCl del estómago. Este ácido

clorhídrico se produce cuando llega la proteína al estómago, produciéndose señalesal nervio vago que descarga adrenalina. Se produce así la gastrina, que influyeen la liberación de histamina y otras señales, y hace que las células parietalesproduzcan HCl.

El jugo gástrico contiene, además de HCl, factor de Castle, lipasa gástrica, mucinay pepsinógenos. El factor intrínseco o factor de Castle lleva a cabo la protecciónde la vitamina B12 para que ésta pueda ser absorbida. La lipasa gástrica degradaun 20% de los lípidos (es menos importante que la lipasa pancreática). La mucina da viscosidad, y los pepsinógenos son proteasas que hidrolizan proteínas.Aparecen como proenzimas y necesitan ser activadas a pepsina para realizar sufunción.

Almacén de HCl en la célula: Las proteínas que van a dejar salir protones allumen estomacal empiezan a colocarse en la membrana de la célula que da a la luz


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del estómago. La proteína que bombardea los H+ es una bomba que tiene quedejar pasar K+ en dirección contraria; así, por un protón que sale, entra un ión K +,y se consume 1 ATP. Este sistema es un antiporte. El K+ que pasa al interior tienelibertad para salir por un canal de K+ de manera que cierre el ciclo.La formación de H+ en el interior de las células oxínticas se debe a la acción de laanhidrasa carbónica. La anhidrasa carbónica disocia el ácido carbónico (CO2)

para dar un protón (H+) y un anhídrido carbónico (HCO3-), el cual sale a la sangreintercambiándose por un cloruro, que entra a la célula gracias al canal cloruro-bicarbonato.

Pepsinógenos: La pepsina es una enzima peptidasa inespecífica en cuanto a losenlaces que actúa en el estómago, y cuya función es degradar proteínas. Tiene unpH óptimo ácido entre 1 y 2, donde su actividad es óptima. Rompe la proteína entrozos, y resulta de una ruptura previa del pepsinógeno correspondiente. Hay dospepsinógenos (A y B), los cuales tienen un peso molecular aproximado de 40000, yson inactivos hasta la rotura. Cuando se fragmenta el pepsinógeno da lugar a 5trozos, uno de los cuales es un péptido inhibidorde la pepsina, que se une a ella cuando el pH >

5. Cuando el pH < 5, este péptido inhibidor sesuelta, volviéndose la pepsina entonces activa.A pH > 2,5, un pepsinógeno puede actuar sobreotro rompiéndolo (reacción bimolecular),produciendo así pepsina de una formarelativamente lenta.Si el pH es < 2,5, se generan más pepsinasactivas, produciéndose reaccionesintramoleculares, de manera que la pepsinapueda actuar sobre sí misma.Así empieza a romper las proteínas de manerainespecífica originando distintos péptidos.

Una vez que las proteínas están parcialmente digeridas, fragmentadas en péptidos,el bolo alimenticio pasa a la primera porción del intestino, el duodeno (18-20 cm).Éste contacta con el estómago, y el páncreas vierte sus secreciones en él. Cuandoel estómago abre el píloro, llegan ácidos, aminoácidos, y péptidos al duodeno.Éstas son señales que llegan hasta el duodeno y éste segrega hormonas.El mayor índice de úlceras son las que se dan en la primera parte del duodeno y enla última del estómago, ya que la parte final del estómago es resistente al HCl peromuy poco resistente a la bilis; mientras que en el caso del duodeno ocurre locontrario.

La secretina actúa sobre el páncreas haciendo que éste suelte agua y bicarbonatoal duodeno, neutralizándose así el contenido ácido que venía del estómago. Lacolecistoquinina actúa también sobre el páncreas haciendo que éste vierta susenzimas, y sobre la vesícula biliar, haciendo que esta última se contraiga y vacíe sucontenido en el duodeno cuando pase el quilo. La somatostatina inhibe lasecreción de HCl en el estómago y los movimientos peristálticos (contracciones delestómago). Hace además que las hormonas dejen poco a poco de actuar.

El páncreas produce los siguientes enzimas: amilasa, preproteasas, prolipasas,nucleasas (que actúan sobre los ácidos nucleicos). Estas son proenzimas quenecesitan ser activadas.

- Amilasa: Retoma la actividad comenzada por la alfa-amilasa salival, laruptura de los hidratos de carbono. Esta sí puede romper los enlaces alfa-1,6.

- Preproteasas: El duodeno tiene una pared con compuestos que respondena estímulos con la secreción de una enzima llamada enteropeptidasa. Ésta


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rompe un trozo del tripsinógeno entre la lisina y la isoleucina. El resto de lacadena se volverá tripsina activa.

La tripsina puede autocatalizarse y hacer que más moléculas de tripsinógenopasen a tripsina. Una vez activa la tripsina, es capaz de activar las otras enzimas.Así las moléculas de proelastasa pasan a elastasa, las de procarboxilasa acarboxilasa, las de quimotripsinógeno a quimotripsina, y las de prolipasa a lipasa.

Las vesículas del páncreas tienen un inhibidor específico de la tripsina pancreática.Es un péptido inhibidor muy estable (puentes s-s) con enorme afinidad por latripsina activa. Es muy importante ya que si una tripsina actuase en el páncreasdigeriría el propio páncreas (pancreatitis aguda).La tripsina rompe los péptidos encontrando dónde hay lisina o arginina, rompiendosiempre a su derecha.La elastasa siempre rompe a la derecha de los aminoácidos pequeños. Laquimotripsina se fija a la derecha de los aminoácidos hidrofóbicos. Lascarboxipeptidasas rompen por los carboxilos terminales, las de tipo A mejorcuando hay un aminoácido aromático. Éstas necesitan cinc. Y las de tipo B rompencon mayor eficacia cuando se trata de aminoácidos de tipo básico.

En la degradación de proteínas a péptidos y aaparticipan una serie de enzimas proteolíticas entrelas que se encuentra la quimotripsina, que rompeselectivamente los enlaces peptídicos contiguos alextremo carboxilo de aa hidrofóbicos voluminosos.El enzima emplea un nucleófilo potente para atacaral grupo carbonilo no reactivo del sustrato. Estenucleófilo se une covalentemente al sustrato porun tiempo breve en el transcurso de la catálisis. Laquimotripsina contiene un residuo de serinaextremadamente reactivo, que desempeña unpapel crucial en el mecanismo catalítico de la

quimotripsina.La quimotripsina consta de tres cadenas polipeptídicas enlazadas por puentesdisulfuro. Se sintetiza como un polipéptido único, denominado quimotripsinógeno, yse activa por la ruptura proteolítica del polipéptido para proporcionar 3 cadenas.

Hay dos tipos de quimotripsina: π y alfa La quimotripsina π actúa sobre sí misma para romper un trocito entre el 15ª aminoácido y el 16ª. La tripsina actúa sobre símisma para romper el fragmento 16-245 y lo que queda se une por puentesdisulfuro, formando así la quimotripsina alfa que consta de tres cadenas: A, B y C.

La quimotripsina está formada por una triada catalítica (tres aminoácidos). Estos

son la serina (es el que tiene la labor catalítica), el aspartato y la histidina, queestán unidos por puentes disulfuro formando el centro activo. La serina ocupa laposición 195. El aspartato la posición 102, y la histidina la 57. Aparte de la triada


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catalítica hay otros aminoácidos que entorpecen la unión al centro catalítico. Comopor ejemplo: la tripsina rompe Lys y Argporque en su bolsillo catalítico tiene Asp. Laelastasa une solo aa pequeños porque tieneen su bolsillo catalítico Val, que entorpeceque aa grandes puedan llegar hasta allí.

Mecanismo para la hidrólisis peptídica:A pesar de que en la triada catalítica losenlaces sean covalentes, hay una tendenciaal desplazamiento de los electrones hacia el átomo más electronegativo, el iónalcóxido, que tiene tendencia a atacar centros con deficiencia electrónica; es decir,es nucleófilo, ya que ataca núcleos.La histidina se encuentra próxima a la serina, y en presencia del sustrato, acepta elH+ del grupo OH de la serina, actuando como un catalizador normal. La retirada deeste protón convierte el grupo OH en un grupo alcóxido que tiene mucho mayorpoder nucleófilo que un alcohol. Después de la unión con el sustrato, la reacción

comienza con el átomo de oxígeno de la serina que lleva a cabo un ataquenucleofílico sobre el átomo de carbono carbonilo del enlace peptídico diana. Ahorahay cuatro átomos enlazados al carbono carbonilo, formando un tetraedro, en vezde tres átomos en una disposición plana. ¿La inestabilidad inherente alintermediario tetraédrico hace que se degrade?

- Nucleasas: Se segregan RNAasas y DNAasas. Las nucleotidasas, si retiranlos fosfatos de los nucleótidos, los convierten en nucleósidos, que puedenser absorbidos en el intestino. También pueden romperse en fosfato yribosa. La fosfatasa puede romper los fosfatos.

- Prolipasas: La colecistoquinina es segregada por el duodeno, y actúa de

forma que la vesícula biliar se vacíe.Las sales biliares.-Las sales biliares son derivados del colesterol. Son detergentes de una elevadaefectividad ya que contienen a la vez regiones polares y apolares, que les permitenformar micelas, las cuales son grupos de moléculas hidrofóbicas rodeadas por losácidos biliares conjugados al grupo amino de la glicina y la taurina. Se sintetizan enel hígado y se almacenan en la vesícula biliar. Posteriormente se liberan alintestino delgado. Las sales biliares más importantes son la glicolato (ácido cólico+ glicina) y la taurocolato (ácido cólico + taurina). Su función es solubilizar lasgrasas mediante estas micelas. Las sales biliares son los grupos que estáninteractuando con los iones Na, K y Ca.Los ácidos biliares son más solubles que el colesterol debido a que poseen lacadena lateral más corta.


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El contenido de la vesícula biliar.-· Los fosfolípidos tienen también acción detergente.· Hay colesterol, que se mantiene soluble gracias a los fosfolípidos y a las salesbiliares. Si esto no fuese así aparecerían los cálculos biliares (cristalización delcolesterol).· La bilirrubina es también bastante insoluble. Los cálculos biliares empiezan a

partir de un núcleo insoluble (también pueden cristalizar).· El hígado deposita sustancias detoxificadas, así como agua, cloro, bicarbonato,calcio y potasio, a las que el hígado añade grupos para hacerlas más solubles; demanera que el pH de la vesícula biliar está sobre 7,8. Todo esto se transporta alduodeno, además de la prolipasa, la colipasa (cofactor de la lipasa),profosfolipasa A2, colesterolesterasa (actúa sobre los ésteres del colesterol) y retinolesterasa (actúa sobre los ésteres del retinol (vitamina A)).La fosfolipasa A2 hidroliza el éster formado por la glicerina en la posición 2 con elácido graso correspondiente.

Las sales biliares se vierten a la vesícula biliar y ésta las vierte al duodeno. A lolargo del intestino delgado favorecerán la digestión de las grasas, pero al final, en

el íleon, las bacterias intestinales rompen los aminoácidos, desconjugan los ácidosbiliares y los modifican (el ácido cólico pasa a desoxicarboxílico). Esto se conocecomo circulación enterohepática. Así, como tales, la mayor parte se reabsorbeen el intestino. Los ácidos biliares de segunda generación se conocen comosecundarios. Una parte importante es excretada, y ésta es la forma de librarse delexceso del colesterol.

Sales biliares.--Su síntesis y excreción representan el mecanismo más significativo de eliminación

del exceso de colesterol.-Junto a los fosfolípidos, mantienen soluble el colesterol en la bilis evitando su

precipitación (cálculos).

-Facilitan la digestión de triacilgliceroles al emulsionarlos, haciéndolos másaccesibles a las lipasas pancreáticas.-Facilitan la absorción intestinal de vitaminas liposolubles.

En las micelas, las grasas, por su parte polar interaccionan con el agua. Estasestructuras de tipo coloidal son rodeadas por las sales biliares, las cualesemulsionan las grasas.La lipasa pancreática puede actuar sobre estas estructuras, y es inhibida por elexceso de sales biliares. La colipasa contrarresta la inhibición que hacen las salesbiliares a la lipasa pancreática.

Lipasa:-Se trata de una glucoproteína de ≈ 48 kDa. -Actúa en la interfase grasa-agua de las micelas.-La colipasa ayuda en la interacción E-S, impidiendo la inactivación por las salesbiliares. La reacción de la lipasa: actúa sobre los triacilgliceroles rompiendo los enlacesésteres entre los carbonos 1 y 3, dando diacilgliceroles o monoacilgliceroles.Los lípidos no necesitan transportadores.


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Degradación de los lípidos.- Los monoacilgliceroles o los ácidos grasos libres, una vez en el interior del intestino,en el enterocito de la mucosa intestinal, se vuelven a esterificar produciendoagregados más grandes (TAG). A éstos se les añade proteínas conocidas como Apo,y forman los quilomicrones (constituidos por las apoproteínas (B48 y A) y por losésteres de lípidos).

Estos quilomicrones pasan al sistema linfático, de éste pasan a través de la venasubclavia izquierda a la sangre, y llegan al hígado. Durante el transporte vanperdiendo carga.

Degradación de los carbohidratos.-Los hidratos de carbono degradados previamente por la amilasa, cuando llegan alintestino, se encuentran con una serie de oligosacaridasas intestinales oglucosidasas que se encuentran en los enterocitos y que van a seguir degradandoéstos a disacáridos.Los disacáridos son convertidos por ellas en monosacáridos, que es la forma encomo se van a absorber. Todas las disacaridasas son inducibles, menos laslactasas.

Los monosacáridos van a ser transportados mediante permeasas; así se internanen el enterocito y pasan a la sangre. Hay dos grupos principales de permeasas: las

GLUT, y las SGLT (gracias al Na+).

*Los Transportadores de los monosacáridos son:- SGLT1, intestino delgado y túbulo proximal nefrona

(Km ≈ 0,3 mM); transporta 2Na+ /glucosa o galactosa.- SGLT2, túbulo proximal nefrona (Km ≈ 2 mM); 1Na+ /glucosa.- SGLT3, neuronas intestino delgado (Km ≈ 6 mM); 2Na+ /glucosa.- GLUT 1, en todos los tejidos (Km ≈ 1-2 mM); (glucosa, galactosa).- GLUT 2, intestino delgado, hígado, riñón, células β-pancreáticas

(Km ≈ 15-20 mM); (glucosa, galactosa, fructosa).- GLUT 3, cerebro y otros (Km ≈ 1-2 mM); (glucosa, galactosa).- GLUT 4, músculo y tejido adiposo (Km ≈ 5 mM); (glucosa). - GLUT 5, intestino delgado y otros (fructosa, Km ≈ 10 mM).


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Absorción intestinal de aminoácidos y péptidos.-Cuando las peptidasas del páncreas ejercen su acción ya solo quedan dipéptidos otripéptidos.Los transportadores pueden utilizar cotransporte con protones (más utilizados porlos dipéptidos y tripéptidos); o con corrientes de sodio (como es el caso de losaminoácidos).

En el interior de los enterocitos hay dipeptidasas o tripeptidasas que degradanoligopéptidos a aminoácidos. De esta forma sí pueden pasar a los capilares.

*Los Transportadores de los aminoácidos son:-De aa neutros con cadenas laterales cortas o polares (Ser, Thr, Ala, Trp).-De aa neutros con cadenas laterales aromáticas o hidrófobas (Phe, Tyr, Met, Val,Leu, Ile).-De aa cíclicos (Pro, OH-Pro).-De aa básicos (Lys, Arg, Cys).-De aa ácidos (Asp, Glu).-De β-aa (β -Ala, Tau).

Enfermedad de Hartnup.-Enfermedad en la que fallan los transportadores de los aa neutros con cadenalateral corta y se secretan en la orina. Si falla el transportador del intestino fallatambién el del riñón (defecto genético). Se produce una deficiencia alimenticia. Nose absorben aminoácidos ni triptófano, precursor de la vitamina B3 (nicotinamida,está en el ADN). Una ausencia en ésta ocasiona un cuadro que se conoce comopelagra, caracterizado por las tres D (diarrea, dermatitis y demencia).

Tema 3.PAPEL BIOQUÍMICO DE LA SANGRE EN EL ORGANISMO

La sangre lleva los alimentos que se han absorbido al hígado fundamentalmente. La

glicoforina es una proteína que se encuentra sobre la membrana del eritrocito yque pone en relieve las cadenas de hidratos de carbono. La glicoforina hace aleritrocito más soluble en sangre.

El eritrocito tiene por dentro un citoesqueletoadosado a la membrana. Está rodeado deproteínas; de éstas, destaca la banda 3 o canalde cloruro-bicarbonato. En un mediohipertónico, el eritrocito se deshidrataría y pasaríaa llamarse eritrocito crenado; mientras que en unmedio hipotónico, el eritrocito se hincha.Tiene una permeasa que le sirve para tragarglucosa, a través de la cual se alimenta. Esta

permeasa recibe el nombre de GLUT1.

-Funciones del eritrocito en cuanto almetabolismo: glucólisis anaerobia (el eritrocito noutiliza su propio oxígeno), ruta de las pentosa-fosfato (para coger NADPH), el metabolismo delglutatión, el ciclo de RAPOPORT-LUEBERING, y elmetabolismo de los nucleótidos de adenosina.Si falla alguna de estas funciones, se produce laanemia hemolítica, vertiéndose el contenido deleritrocito.

El eritrocito cuando sale a la sangre, ya maduro, pierde sus orgánulos y así ya nopuede sintetizar nada.


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El NADPH del ciclo de las pentosas-fosfato, en el cual se regenera, esimportante para mantener el glutatión reducido, el cual desintoxica, aceptaradicales libres, libera las peroxidaciones de los lípidos de membrana, alarga la vidadel eritrocito.El ciclo de Rapoport-Luebering utiliza un transportador llamado 2,3-bisfosfoglicerato. Éste se encuentra a la misma concentración que la

hemoglobina, e interviene en el transporte del oxígeno modificando la afinidad quela hemoglobina tiene con respecto a éste.

-Glutatión.- Se trata de un tripéptido γ-L-glutanil-L-cistenil-glicina. Puede formarun puente disulfuro con otro glutatión.La glutatión reductasa, que emplea NADPH, lo mantiene reducido en un 99%.Protege contra la agresión oxidativa de los peróxidos que se forman en reaccionescolaterales espontáneas, gracias a la glutatión peroxidasa que lo utiliza, la cualcontiene selenio (material oxidante).

-Mioglobina.- La mioglobina consta de una única cadena polipeptídica, integradapor alfa-hélices conectadas por giros con un lugar de unión al O2. Se encuentra en

las células musculares. Es un “almacén” de O2; el O2 se moviliza hasta lasmitocondrias, cuando hay una exigencia muscular mayor, el músculo coge O2 de lamioglobina. Se trata de una heteroproteína globular, la cual tiene una partepeptídica o apoproteína (globina) y un grupo prostético (hemo).

El grupo hemo es un componente orgánico que esconstituyente de otras proteínas (citocromo), o deotras enzimas (catalasa). Lo conforma un anillo decarbono y nitrógeno con un núcleo central dehierro. Se trata de un grupo similar al de laclorofila, cambiando el hierro por magnesio.En el grupo hemo se distinguen cuatro anillos

pirrólicos con cinco átomos cada uno. Estáconstituido por el anillo tetrapirrólico (4 anillospirrólicos) al que están enlazados como cadenaslaterales dos cadenas de propionato, cuatro gruposmetilos, y dos grupos vinilos. Con el hierro seforma el grupo hemo, pero si se prescinde de él seconstituye la protoporfirina IX.A excepción de los grupos propionato, el grupo hemo es un plano perfecto. Elátomo de hierro se sale un poco del anillo debido a su volumen, y está unido a laglobina a través de una histidina proximal. El átomo de hierro forma cuatro enlacescon los anillos de alrededor, tiene un quinto enlace de coordinación con la histidina,y le queda otro enlace para unirse al oxígeno. Cuando se une a éste último, se

produce una reestructuración que hace que el núcleo del hierro se encuentre máscentrado.El hierro siempre está en la forma ferrosa, Fe+2; pero cuando ocurre algúnaccidente, pasa a Fe+3 y no puede unirse al oxígeno.

-Hemoglobina.- Está compuesta por dos subunidades α y dos β que funcionancomo una pareja de dímeros αβ. Tiene una estructura tetraédrica. Entre las dossubunidades hay un pequeño hueco. El grupo hemo, en cada subunidad, aexcepción de las cargas negativas, es bastante hidrofóbico. Ocupa una zonahidrofóbica de la proteína. Los aminoácidos de la parte exterior de la proteína sonmás hidrofílicos, lo que la hace más soluble. Cuando una de las subunidades tomaO2 influirá en las otras vecinas. La unión de hierro con el oxígeno tira un poco de lahistidina proximal, y ésta a su vez está unida al resto de la cadena, moviéndose asíuna parte de la estructura secundaria. Este movimiento en la hemoglobina tienegran repercusión. Si una parte de la cadena se mueve, influye en las interacciones


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de las otras cadenas, y hace que el resto de las cadenas tenga mayor aceptación deoxígeno. Esto recibe el nombre de cooperatividad positiva.Las subunidades se unen por enlaces débiles (puentes de H). Son más fuertes lasuniones αβ que αα o ββ.

· Diferencias entre la mioglobina y la hemoglobina:

- La Mb es muscular, sirve de reserva de O2 de la sangre, mantiene elmovimiento de O2 dentro del músculo, es un monómero (153 aminoácidos y8 hélices alfa), por lo que no presenta cooperatividad. Es poco eficaz en eltransporte.

- La Hb es eritrocitaria, es transportador de O2; lo recoge de los pulmones ylo deja salir en la zona donde haya menos presión parcial de oxígeno, es untetrámero α2β2, tiene una estructura cuaternaria y presenta cooperatividad.Es eficaz para el transporte, mejorado por efectores. La subunidad alfa (141aminoácidos y 7 hélices alfa) y las subunidades beta (146 aminoácidos y 8hélices alfa) forman una disposición tetraédrica con interacciones débiles.

-Síntesis del grupo hemo.-

Se da preferentemente en las células hematopoyéticas de la médula ósea (85%)(Precursores de eritrocitos), y en el hígado (15%). No se da en eritrocitos maduros.Es un conjunto de 8 reacciones que suceden tanto en la mitocondria (1, 6, 7, 8)como en el citosol (las restantes). La síntesis comienza en la mitocondria, sigue enel citosol y acaba de nuevo en la mitocondria.

1. La primera reacción necesita fosfato de piridoxal (PLP) como cofactor. Es laetapa limitante de la síntesis (el grupo hemo la inhibe en hígado pero laactiva en reticulocitos). La enzima de la reacción es la ALA sintasa oaminolevulinato sintasa.

2. Se condensan (unen) dos aminolevulinatos para fabricar un anillo pirrólico,el porfobilógeno (PBG). La enzima responsable es la ALA deshidratasa oPBG sintasa. Ésta tiene cuatro iones Zn, unidos a grupos SH de la enzima.Estos SH son sustituidos por plomo cuando el Zn es desplazado.

3. Cuatro porfobilógenos van a reaccionar mediante la PBG desaminasa ouroporfirinógeno I sintasa, para dar un tetrapirrol lineal. Se produce asíuna desaminación de los cuatro grupos laterales. La enzima permaneceunida a su sustrato.

4. El tetrapirrol se cicla, y esto corresponde a la enzima uroporfirinógeno III

sintasa (cosintasa). Así da uroporfirinógeno III.5. El uroporfirinógeno III es sustrato de la uroporfirinógeno descarboxilasa.Ésta descarboxila cuatro grupos acetato para transformarlos en gruposmetilos y así poder obtener el coproporfirinógeno III.

6. El coproporfirinógeno es sustrato de la coproporfirinógeno oxidasa. Seproduce una deshidrogenación, apareciendo dobles enlaces y perdiéndosedos grupos CO2 de los grupos propionilos.

7. Sobre el producto actúa la protoporfirinógeno oxidasa para dar laprotoporfirina IX.

8. A ésta se le añade el núcleo de hierro a través de la hemosintasa oferroquelatasa, conformando así el grupo hemo.


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En química orgánica todas las estructuras con dobles enlaces conjugados, alternos,son sustancias coloreadas.Las porfirinas sí presentan color, los coproporfirinógenos, no. Todas las proteínasque presentan grupo hemo tienen colores fuertes.

-Regulación de la síntesis.-

· En el hígado. El grupo hemo inhibe la aminolevulinato sintasa. Inhibe tanto la

actividad como la síntesis de la enzima, por lo que es un represor de su propiasíntesis.· En células eritroides. El grupo hemo estimula la síntesis enzimática. El hierrocumple también un papel regulador.

Los porfirinógenos son incoloros, inestables y pueden oxidarse a porfirinas enpresencia de la luz. Las porfirinas tienen color, pueden absorber luz UV-visible ypresentar fluorescencia. La absorción de luz conlleva la formación de especiesreactivas con el consiguiente daño celular. La piel se vuelve fotosensible y seexcretan productos coloreados en la orina. Esto ocurre en enfermedades llamadasporfirias.

Las porfirias (del griego “púrpura”) son alteraciones congénitas del metabolismode las porfirinas. Se clasifican en:-Primarias (heredadas), que pueden ser neurológicas (de Poss,intermitentemente aguda), cutáneas (eritropoyética congénita (de Ghunter),cutánea tarda, prototoporfiria eritropoyética), o mixtas (coproporfiria hereditaria;

jaspeada (o variegata)).-Secundarias (adquiridas):- Envenenamiento por Pb- Deficiencia en Zn+2, ferropenia (bajos niveles de Fe)- Alcoholismo, morfina y otros que inhiban estas enzimas. Los síntomas van desde

dolores abdominales hasta perturbaciones neurológicas, cutáneas, fotosensibilidad.


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Las cadenas de Hb se van sintetizando con el desarrollo. Si bien la cadena αempieza a sintetizarse desde un principio, la cadena β lo hace más tarde, aunquellega un momento en el que las dos cobran la misma importancia. La Hb fetalcambia sus dos subunidades β por dos γ, con un 72% en común en la composiciónde aminoácidos entre ellas; HbF (α-γ)2 en vez de HbA (α-β)2. La HbA2 tiene laforma HbA2 (α-δ)2 (alfa-delta)2, que conforma un 5% de la Hb total del organismo. Se

comporta igual que la HbA.

Un defecto genético puede provocar que el glutámico de la posición 6 que hay en lacadena β se sustituya por una Valina. Este cambio tiene como consecuencia que laHbA (α-β)2 se transforme en HbS (α-S)2.

En los glóbulos rojos, ante una disminución de oxígeno en sangre, la Hb en ellosforma polímeros, sin mantenerse soluble; y los glóbulos rojos adquieren forma dehoz. Éstos se vuelven más débiles y se fracturan, lo que produce la Anemiafalciforme. Ocurre como consecuencia de una mutación. Los individuos que lasufren no pueden realizar ejercicio, padecen hipoxia.

La talasemia consiste en la falta de una cadena. Si falta la cadena α, se llamatalasemia α, si es la β, talasemia β. Se trata de un defecto de tipo genético. Se

producen cadenas β4 cuando falta α y α4 cuando falta β. La Hb no realiza sufunción de manera normal y se producen anemias, hipoxia, etc. Para paliar estostrastornos se utilizan ácido fólico, transfusiones sanguíneas (deben sercontinuadas). Esto conlleva un problema, se sobrecarga la sangre de Fe, quepuede crear otras patologías, por lo que se suministra un antígeno.

Últimamente se llevan a cabo transplantes de médula ósea, o se utiliza la terapiagenética (se implantan las células madres del cordón umbilical de un hermanoconcebido expresamente para salvar al primero).

-Transporte de O2 Las características tanto de la mioglobina como de la hemoglobina para enlazaroxígeno se describen en una curva de unión al oxígeno, que es una representaciónde la fracción de saturación frente a la concentración de oxígeno (que se expresaen presión parcial, pO2). La fracción de saturación, Y, se define como la fracción detodos los posibles centros de unión que tienen oxígeno unido. El valor de Y varíaentre 0 (todos los centros están desocupados) y 1 (todos los centros estánocupados).

La fracción de moléculas de mioglobina con oxígeno unido crece bruscamente alaumentar la pO2, y luego se mantiene constante. A diferencia de esto, la curva deunión de oxígeno para la hemoglobina en los hematíes es en forma de S. La unión


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Modificación de la estructura cuaternaria de la hemoglobinaLa unión cooperativa de oxígeno por la hemoglobina requiere que la unión deoxígeno a un centro de la hemoglobina influya en las propiedades de unión de losdemás centros. Dada la gran distancia existente entre los centros de hierro nopueden darse interacciones directas entre ellos. Por esta razón, para acoplar loscentros deben estar actuando otros mecanismos indirectos.

Al unirse al oxígeno, la hemoglobina experimenta cambios en su estructuracuaternaria. Lo que ocurre es que una pequeña parte de la molécula (2subunidades α y 2 β) gira un ángulo pequeño de 15º sobre las otras. Al rotar, casidesaparece el hueco que existe entre las subunidades.

Se llama al estado T (tenso o desoxihemoglobina) a la estructura cuaternaria de laforma desoxi de la hemoglobina, es una situación en la que no se acepta fácilmenteoxígeno, y en la que no hay O2 unido a la Hb. Hay un hueco grande en el centro.Cuando acepta oxígeno, la Hb se vuelve oxihemoglobina, forma R (relajada). Aquíel hueco ha desaparecido y los enlaces son más débiles.

El paso de una forma T a R ocurre primero en una molécula, que activa las demás

de forma progresiva. La entrada de oxígeno en la primera induce la entrada de ésteen las demás (cooperatividad positiva). Este paso de una forma a otra esreversible.

Para que la hemoglobina funcione con eficacia se requiere que se mantenga estableen el estado T hasta que se haya unido a suficiente oxígeno para convertirse alestado R. Pero el estado T es muy inestable, por tanto, se requiere un mecanismoadicional que lo estabilice: la presencia del 2,3-bisfosfoglicerato. Este compuestoestá en los hematíes en la misma proporción que la Hb. Contribuye en que la Hbpueda aceptar mejor o peor el oxígeno (cooperatividad positiva). Se sitúa en elhueco de la forma T. En su subunidad beta tiene histidina (con cargas) queestablece interacciones con la Hb. Hace que la Hb sea más torpe en captar oxígeno.

Está aumentando la cooperatividad de la enzima, y disminuyendo la afinidad por eloxígeno.

Si no hubiera 2,3-bisfosfoglicerato, no tendría cooperatividad, presentaría másafinidad por el oxígeno. La Hb pura tiene menos afinidad por el oxígeno, soltándolocon más facilidad. Además, en situaciones de hipoxia crónica el 2,3-bisfosfoglicerato se sintetiza más.

El gen de globina que se expresa en el feto humano (α2γ2) es diferente del que seexpresa en adultos (α2β2). En la Hb fetal se sustituye la His por una serina justo enel sitio de aunión de 2,3-BPG, disminuyendo la afinidad de la HbF por el 2,3-BPG.En consecuencia, la afinidad para unirse al oxígeno de la HbF aumenta respecto a la

materna (adulto). Esta diferencia de afinidad permite por el oxígeno permite queéste sea transferido con eficacia desde los hematíes maternos hasta los fetales.

El efecto de BohrLa afinidad de la hemoglobina por oxígeno disminuye cuando cuando el pHdesciende del valor 7´4, por esta razón, cuando se desplaza a una zona de menorpH tiende a liberar oxígeno.Un tejido que necesita más oxígeno es capaz de favorecer que la hemoglobinalibere más O2 (un 10% más).El CO2 atraviesa la membrana del hematíe al interior celular. Este estimula laliberación de O2 por dos mecanismos. En primer lugar, la presencia de altasconcentraciones de CO2 conduce a una caída del pH en el interior del hematíe, estose debe a que el CO2 reacciona con agua para formar ácido carbónico medianteuna reacción catalizada por la anhidrasa carbónica. El ácido carbónico se disociapara dar ión bicarbonato (HCO3-) y H+, lo que origina una caída del pH en el


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interior del hematíe. Gracias al aumento de protones en el interior del eritrocito, lahemoglobina suelta con más facilidad el O2 hacia los tejidos que respiran.

La anhidrasa carbónica es unaenzima globular, con un centro activoque contiene un átomo de cinc

coordinado con tres histidinas y conuna molécula de agua.

El ciclo de acción de la anhidrasa carbónica: La anhidrasa carbónica contienezinc+2. Un ión hidróxido unido a zinc+2 es lo suficientemente nucleofílico paraatacar al CO2.

1. El zinc facilita la liberación de un H+ de unamolécula de agua, lo que genera un ionhidróxido.

2. El sustrato CO2 se une al centro activo del

enzima y se posiciona para reaccionar con elion hidróxido3. El ion hidróxido ataca al CO2 convirtiéndolo

en ión bicarbonato.4.

El centro catalítico se regenera con laliberación del ion bicarbonato y se produce launión de otra molécula de agua (se repitemuchas veces).

El segundo mecanismo consiste en una interacción directa entre el CO2 y lahemoglobina que estimula la liberación del oxígeno (88%). La presencia del dióxidode carbono disminuye la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno, prevaleciendo

su efecto incluso al debido a la disminución del pH.Transporte de CO2 de los tejidos a los pulmones. La mayor parte del CO2 setransporta a los pulmones en forma de HCO3- formado en los hematíes y luegoliberado al plasma sanguíneo. El bicarbonato sale del eritrocito intercambiándosecon un ión cloruro del plasma (gracias al canal de cloruro-bicarbonato).

El CO2 viaja como bicarbonato en el plasma (70-80%), disuelto como gas (6%), yel resto forma compuestos con la hemoglobina, viajando comocarbaminohemoglobina (20-25%) (carbamato).

Al aumentar la temperatura la curva se desplaza todavía más a la derecha, yaumenta más la descarga de oxígeno por la hemoglobina.

La disminución del pH, el aumento del CO2, la presencia de 2,3-bisfosfoglicerato yel aumento de la temperatura son efectores negativos de la captación de O2 por laHb.El efecto de la bajada de pH y la producción de CO2 alto se conoce como EfectoBohr.

Cuando la Hb une CO, forma un complejo que recibe el nombre decarboxihemoglobina. Este compuesto es muy estable, con una vida media de 4-5

días. Al ser tan estable no acepta de nuevo oxígeno, siendo más estable que laoxihemoglobina.


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Para contrarrestar este envenenamiento se añade O2 hiperbárico para revertir launión tan fuerte del CO con la Hb, y así la vida media consigue pasar de 4-5 días a20 minutos.La anhidrasa carbónica está muy repartida en las especies animales, hay sietevariantes, y la del eritrocito es la II. Tiene un pH de 8.

Proteínas plasmáticas

Requisitos para ser una proteína plasmática:-Ser secretadas activamente a la sangre.-No derivar de lesiones o alteraciones de tejidos o células.-Ejercer su función fundamental en el tejido vascular.-Presentar mayor concentración en el plasma que en cualquier otro tejido.

Funciones de las proteínas plasmáticas:-Mantenimiento de la presión oncótica (presión osmótica cuando hay proteínas depor medio) en la sangre.-Participación en el equilibrio electrolítico.

-Tamponamiento del pH.-Intervención en procesos nutritivos, como fuente de nitrógeno y aminoácidos paratejidos.-Transporte de ligandos, como fármacos, iones metálicos, hormonas, ácidos grasos,etc.-Papel en los mecanismos de defensa.-Desarrollo de procesos de coagulación.-Hormonas, enzima.

Proteínas mayoritarias en plasma: albúmina (50-60%), globulinas (35%),fibrinógeno (4%).Se pueden separar mediante una electroforesis. Las proteínas se desplazan desde

el polo negativo al polo positivo.

La banda más intensa es la de laalbúmina. Si las proteínas se tratancon anticuerpos específicos, se veque las bandas están compuestaspor más proteínas.

Proteínas del plasma (por su migración en electroforesis):

· Prealbúmina (transtiterrina).--Presenta un tamaño ligeramente inferior a la albúmina, unos 55 kDa.-Transporta hormonas tiroideas y vitamina A junto a la proteína fijadora de retinol(RPB).-Vida media de unos 2,5 días, pero puede descender rápidamente en ayuno

prolongado o patologías hepáticas.

· Albúmina.--Unos 68 kDa, la más abundante en el plasma (≈50%).


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-Responsable en un 80% de la presión oncótica.-Alta carga negativa a pH 7,4 (veinte cargas negativas).-Transporta ácidos grasos, esteroles, fármacos, vitaminas, bilirrubina, hormonas,calcio y otros.-Es también una reserva y fuente de aa para los tejidos.-Vida media de unos 20 días.

· α1-globulinas:α1-Lipoproteína.-

-Transporte de colesterol y vitaminas liposolubles.-Producida por el hígado e intestino.α1-Antitripsina.-

-Inhibidor de proteasas de la familia de la tripsina, colagenasay elastasa (liberadas por neutrófilos en zonas de inflamación).-Producida por el hígado e intestino.α1-Glicoproteína ácida.-

-De 40 kDa, con 45% de HC. Presente en secreciones mucosas.-Interviene en la inhibición la agregación plaquetaria.

-Transporta algunos fármacos.

· α2-globulinas: α2-Lipoproteína.-

-Transporte de colesterol y vitaminas liposolubles.-Producida por el hígado e intestino.

Ceruloplasmina o ferroxidasa.--Es una globulina α2 de unos 150 kDa.-Transporta 6 Cu/molécula.-Oxida el Fe2+ a Fe3+, permitiendo su transporte por la ferritina.-Bajas concentraciones en la enfermedad de Wilson.Haptoglobina.-

-Se une a cadenas α de la hemoglobina en los procesoshemolíticos intravasculares.α2-Macroglobulina.-

-De 820 kDa. Inhibitoria de muchas proteasas.

· β-globulinas:β-Lipoproteína.-

-Transporte de colesterol y fosfolípidos.C4 y C3-Proteínas del complemento, relacionadas con la inmunidad.Hemopexina.-

-Une el grupo hemo liberado al degradarse la Hb, complejo que

es captado por macrófagos y células de Kupffer en el hígado.Transferrina.--De 80 kDa, con más de 20 variantes.-Transporta cationes, Fe3+ fundamentalmente.-Vida media de 8-10 días.

· γ-globulinas:IgA, IgM, IgG, IgD, IgE.-Contiene la mayor parte de las inmunoglobulinas.

Éstas no son sintetizadas por el hígado, y son producidas y secretadas por lascélulas plasmáticas derivadas de los linfocitos B.


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Tema 4. Papel central del hígado en la bioquímica delorganismo

El hígado participa en:-

Metabolismo aa, H de C, lípidos, proteínas.

- Síntesis proteínas plasmáticas.- Almacenamiento glucógeno, vitaminas, metales.- Mantenimiento de niveles de glucosa en sangre.- Digestión y excreción.- Tráfico de lípidos.- Detoxificación del NH4+ (síntesis de urea).- Degradación del grupo hemo.- Detoxificación de xenobióticos (sustancias foráneas que nos llegan al

cuerpo).

El hígado pesa 1,5 kg y ocupa una posición central en el organismo. Por él pasasangre con bastante rapidez, se deja atravesar por los torrentes sanguíneos, esbuen reservorio de sangre, está muy bien irrigado.A él llega todo lo absorbido desde el intestino a través de la vena porta, aexcepción de los lípidos, que primeramente van a la linfa y posteriormente pasan ala sangre a través de la subclavia izquierda, recorriendo así los distintos tejidos yllegando finalmente al hígado.Los lobulillos hepáticos forman el hígado, y entre ellos hay una enorme circulaciónde sangre, gracias a la arteria hepática y a la vena porta. Todos los lobulillos estánirrigados por sangre.Las ramificaciones de la vena porta se conocen como sinusoides.Tanto la sangre arterial como la venosa van hacia una arteria central que seintroduce en la célula hepática. Las células hepáticas producen bilis que sale hacialos conductos biliares, desembocando en la vesícula biliar. La producción de bilis escontinua, y la célula hepática tiene muchos compartimentos.

El hígado absorbe glucosa gracias a las GLUT 1 y 2; absorbe aminoácidos; y recibeparte de los ácidos biliares secundarios.En la reducción del grupo hemo se produce bilirrubina que al ser insoluble esconjugada por el hígado, convirtiéndose de esta manera en un compuesto mássoluble y depositándose en la vesícula biliar.

-Tráfico de lípidos.-

El colesterol y los triacilgliceroles son transportados en los líquidos corporales enformas de partículas lipoproteicas. Los componentes proteicos de estos agregadosmoleculares tienen dos funciones: solubilizar los lípidos hidrofóbicos y contienenseñales para las células diana llamadas apoptroteínas. Las lipoproteínas seclasifican por su densidad. De menos a más densidad se pueden diferenciar losquilomicrones, las VLDL (lipoproteínas de muy baja densidad) , las LDL(lipoproteínas de baja densidad) y las HDL (lipoproteínas de alta densidad).Las apoproteínas que acompañan a las lipoproteínas tienen funcionescaracterísticas: la Apo C-III inhibe la lipoproteín lipasa, la Apo B-100 enlaza alreceptor de las LDL, etc.Los quilomicrones son las proteínas más grandes, y las más pequeñas son las HDL.La velocidad media es mayor en HDL.

Los lípidos se transportan desde el intestino en forma de quilomicrones, los cualesempaquetan todo en una vesícula que es acompañada en sus paredes por unas

proteínas (las Apo). La Apo B-48 es la más característica producida en el intestino.


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Puede estar acompañada por las Apo-A I, II, IV. Éstas pueden ser adquiridas enel trayecto de los quilomicrones hasta el hígado.Cuando pasan a la sangre pueden aceptar la Apo C-II y la Apo E. La Apo C-II esun cofactor que activa la lipoproteín lipasa. Este enzima se localiza en lasuperficie de los vasos sanguíneos de los tejidos y se encarga de hidrolizar losquilomicrones. El hígado capta el residuo, rico en colesterol y conocido como

remanente de quilomicrones (al perder carga), mediante los receptores en elhígado (LRP) y son absorbidos. En el proceso se pierde la Apo C-II, y las Apo Acuando los quilomicrones remanentes pierden su capacidad de ceder lípidos.

El hígado puede fabricar VLDL y HDL.

El hígado es el sitio principalde la síntesis detriacilgliceroles y colesterol.Los triacilgliceroles y elcolesterol, que están enexceso para las propias

necesidades del hígado, seexportan a la sangre en formade lipoproteínas de muy bajadensidad (VLDL). Estaspartículas están estabilizadaspor dos lipoproteínas, la apoB-100 (una versión más largade la apo B-48 que seencuentra en VLDL, IDL yLDL) y la apo E. Las VLDL

adquieren además la apo C-II, que activa la proteín lipasa. Los triacilgliceroles delas VLDL, al igual que los de los quilomicrones, son hidrolizados por las lipasas de la

superficie de los capilares. Los remanentes resultantes, ricos en ésteres decolesterol, se conocen como IDL (lipoproteínas de densidad media). Estas ya noposeen apo C-II, si no que pueden recibir la Apo C-III, la cual inhibe la lipoproteínlipasa. Las IDL tienen dos destinos. El hígado capta a la mitad de ellas medianteprocesado (contactan con receptor LRP del hígado), mientras que la otra mitad seconvierte en LDL mediante la eliminación de más triacilgliceroles.La LDL es el principal transportador de colesterol en sangre a los tejidos periféricosy regular la síntesis de novo de colesterol en estos lugares.Estas moléculas están formadas por colesterol esterificado con ácidos grasosrodeado por una envoltura de fosfolípidos y colesterol no esterificado. La envolturatambién contiene una apo B-100, que reconocen las células diana.

Las LDL tienen su propio receptor en el hígado y en las cápsulas suprarrenales. Elreceptor de las LDL reconoce a las Apo B-100 y a las Apo E. Y el receptor LRP soloreconoce IDL, pero no LDL.

Endocitosis de LDL mediada por receptor:Cuando las partículas de LDL, con la Apo B-100, llegan a la membrana de los hepatocitos,interactúan con su receptor; y cuando haysuficientes, se invaginan, constituyendo unaendocitosis mediada por vesículas revestidasde clatrina. Este conjunto formado por las LDLy su receptor se fusionan con los lisosomas,moléculas que tienen enzimas degradativas.

Así el componente de las LDL se hidroliza paradar aminoácidos, ácidos grasos y colesterol, y


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el receptor de LDL regresa inalterado a la membrana plasmática, todo elloacompañado de una disminución de pH.

La síntesis de receptores de LDL está regulada por la presencia de colesterol dentrode las células; si aumenta el colesterol disminuye la síntesis de nuevos receptoresde LDL. Cuando falla el receptor de LDL pueden ocasionarse distintas

enfermedades, destacando la hipercolesterolemia familiar. Ésta se produce alno recibirse de manera correcta las LDL, aumentando, de esta manera, suconcentración en la sangre. Puede provocar infartos, y aparecen nódulos lipídicosdebajo de la piel y en los tendones, llamados xantomas. Esta enfermedad eshereditaria.Existen seis tipos de hipercolesterolemia familiar. En la de clase 1, la síntesis delreceptor está ausente; y en la de clase 2 sí se sintetiza, pero al pasar por elaparato de Golgi, no se produce correctamente la glicosilación, y las LDL no seconducen hasta la membrana. En la de clase 3 existe alguna anomalía en la partede recepción de las LDL y no se reconocen. En la de clase 4 hay una anomalía enla parte carboxilo-terminal del receptor, no interactuando bien con la clatrina y noconsiguiendo internalizar las LDL. En la de clase 5 el receptor tiene demasiada

afinidad por las LDL y a pH=5,5 no se disocia. El lisosoma elimina los dos (LDL yreceptor). Y en la de clase 6 los receptores no se reagrupan en la membrana.El receptor de LDL es rico en cisteína y se encuentra dividido en cinco dominios. Eldominio por el que enlaza a las LDL es bastante negativo. Y posee una partehomóloga al factor de crecimiento y otra parte rica en azúcares. Puede unir Apo B-100, pero no Apo B-48.

Las HDL también son sintetizadas en el hígado y en el intestino. Recogen elcolesterol liberado en el plasma procedente de células que mueren y del recambiode membranas, un proceso conocido con transporte de colesterol inverso.Las HDL poseen un receptor en el hígado llamado SR-B1.

Las apoproteínas pueden intercambiarse entre unas lipoproteínas y otras, aexcepción de las Apo B-48 y B-100.

Ciclo de las HDLLas HDL nacen como partículas discoides, abonadas, casi vacías de lípidos y ricasen proteínas. Los lípidos son recogidos por el camino pasando por los tejidosperiféricos. En los tejidos hay transportadores como la ABC1 (en su estructura haydos partes capaces de unir ATP e hidrolizarlo), que dejan salir colesterol hacia lasHDL. Éstas lo van cogiendo durante todo el ciclo.

La HDL nativa, en el camino vaengordando y pasando por distintosestados: primero HDL 3 y despuésHDL 2. La enzima L-CAT (lecitina-colesterol aciltransferasa) favorece latransferencia de colesterol desde lostejidos hacia las HDL esterificandoeste: quita el ácido graso central dela posición 2 de la lecitina y lo pasaal OH de la posición 3 del colesterol,dando lugar a lisolecitina y a un ésterde colesterol. Las HDL adquieren otraenzima, la CETP (proteína detransferencia de ésteres decolesterol), la cual ayuda al

intercambio de ésteres de colesterolentre distintas lipoproteínas soltando


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ésteres de colesterol y adquiriendo triacilgliceroles. En un momento dado, las HDLencuentran sus receptores en el hígado y en las cápsulas suprarrenales, y cedenparte de su contenido. Las HDL vuelven a salir a la circulación, regresando al ciclo.

Además de los receptores de LDL y los receptores LRP, existen los receptoresscavenger (limpiadores, escoba). Estos están presentes en células fagocitarias.

Hay dos tipos, la clase A y la B. El de clase B participa en el metabolismo de lasLDL, En concreto el SR-B1. Parte de la carga de SR-B1 (receptor escoba de tipoB1) va a ser cedida a sitios donde se utiliza colesterol, y al hígado. Ahí la lipasahepática actúa cogiendo el contenido de las HDL.En este ciclo no hay apoproteínas de tipo B, y las HDL dejan contenido lipídico en elhígado, pero recogen el colesterol sobrante de los tejidos periféricos.

· Enzimas en el tráfico de lipoproteínas:

·Receptores en el tráfico de lipoproteínas

La carencia del receptor de LDL origina hipercolesterolemia yaterosclerosisLa hipercolesterolemia familiar es una anomalía genética en la que la concentracióntotal de colesterol y de LDL en plasma es marcadamente elevada, como resultadode una mutación. El defecto molecular en la mayoría de los casos de

hipercolesterolemia familiar es la carencia o deficiencia de receptores funcionales para LDL. En consecuencia, la entrada de las LDL en las células del hígado y de


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otros tejidos está perturbada, lo que incrementa la concentración de LDL. Además perturba también la entrada de IDL, que con el tiempo se transforman en LDL.

El colesterol se deposita en variostejidos debido a la elevadaconcentración de colesterol-LDL en el

plasma. En piel y en tendones aparecen

nódulos de colesterol, denominados xantomas. La causa es la oxidación delas LDL sanguíneas, que están enexceso. Los macrófagos captan lasoxLDL y se hinchan hasta transformarseen células espumosas. Estas se atascanen las paredes de los vasos sanguíneos

y contribuyen a la formación de las placas ateroscleróticas que causan elestrechamiento de las arterias y provocan ataques cardíacos. El aumento de LDL favorece este esquema y hace que las HDL tengan quecontrarrestar las placas ateroscleróticas. Estas HDL tienen en su capa más externala PON (paraoxonasa), la cual es una enzima que es capaz de evitar que los lípidos

se oxiden y recuperar los que ya están oxidados.Mantenimiento clínico de las concentraciones de colesterol: Los homozigótioscon hipercolesterolemia familiar sólo pueden tratarse mediante transplante dehígad. Para los heterocigotos el objetivo es reducir la cantidad de colesterol en lasangre mediante estímulo del gen normal único para que se produzca un mayornúmero de receptores de LDL. La estrategia consiste en privar a la célula de lasfuentes disponibles de colesterol. Cuando se requiere colesterol, aumenta lacantidad de mRNA para el receptor de LDL y así se encuentra más receptor en lasuperficie celular. Esta situación puede abordarse mediante la inhibición de lareabsorción intestinal de sales biliares (derivados del colesterol) y el bloqueo de lasíntesis de novo del colesterol mediante estatinas (inhibidores competitivos).

Detoxificación del amoníaco (síntesis de urea)

El hígado, mediante enzimas, sintetiza urea al recoger amoníaco. Esta urea pasa ala sangre y de la sangre al riñón, donde es filtrada de forma pasiva. Entre un 30%-60% se reabsorbe y vuelve a la sangre. Sintetizamos urea continuamente por ladieta, y la eliminamos continuamente con la orina.

El músculo no elimina amoníaco como tal. Cuando necesita eliminarlo liberaalanina hacia la sangre, ésta llega hasta el hígado transformándose en glutamato y piruvato, y se excreta en forma de urea. El músculo no produce glucosa, pero sípiruvato.

El ciclo de la urea comienza en la matriz mitocondrial. Consiste en un ciclo quecomienza y termina con la ornitina con el mismo número de carbonos.

Si aumenta la concentración de aminoácidos y la concentración de amoníaco, seactiva toda la síntesis de urea. La activación por glutamato y el aumento delamoníaco inducen la síntesis de las enzimas que intervienen en el ciclo.

1ª REACCIÓN: Es la llevada a cabo por la carbamoil-fosfato sintetasa I, que une elgrupo amoniaco con CO2. El bicarbonato se une a ATP para formarcarboxifosfato, que se une a amoníaco liberando el fosfato, y forma ácidocarbámico. Éste utiliza ATP para formar carbamoil fosfato.La síntesis de urea es un proceso con mucho gasto energético, ya que necesitadegradar mucha cantidad de ATP.


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Esta enzima es fuertemente activada por el N-acetil glutamato, que se sintetiza através de acetil Co-A y glutamato por la N-acetilglutamato sintasa. Ésta, a suvez, está fuertemente activada por la arginina.

2ª REACCIÓN: Es catalizada por la ornitina transcarbamoilasa, que libera el

fosfato del carbamoil fosfato y une el resto a la ornitina para formar citrulina. Lacitrulina sale de la mitocondria y se condensa con el aspartato. Esta reacción escatalizada por la argininosuccinato sintetasa (3ª REACCIÓN), que necesitaATP. Al hidrolizar el ATP se liberan dos fosfatos, pasando el ATP a AMP, y estoequivale a un gasto de dos ATP. Se forma argininosuccinato.

4ª REACCIÓN: La argininosuccinasa utiliza como sustrato al argininosuccinato,lo escinde por el grupo amino, y se obtienen arginina y fumarato. El fumaratopuede integrarse en el ciclo de Krebs.

5ª REACCIÓN: La arginasa utiliza como sustrato la arginina, pasa a ornitina ylibera urea. Se trata de una hidrólisis. Así, la urea sale del hepatocito a la sangre.

En total excretamos unos 25-30 gramos de urea al día. El hígado es prácticamenteel único que es capaz de liberar urea.

·Catabolismo del grupo hemoCuando los eritrocitos se degradan también lo hace su Hemoglobina. El grupo hemose escinde para dar un tetrapirrol de cadena abierta. Esto sucede en macrófagosde hígado, bazo y médula ósea. La parte proteica, la globina, pasa a aminoácidos.El grupo hemo se escinde por la hemooxigenasa, que deja en libertad el núcleode hierro, que se oxida a Fe+3 para poder ser transportado a la sangre. Al abrir elgrupo hemo se forma la biliverdina, que se reduce y pasa a bilirrubina mediantela biliverdina reductasa (con NADPH). La bilirrubina, al ser bastante insoluble ensangre, se une a la albúmina (transportador multiespecífico) y pasa a ésta.Cuando llegan al hígado, la albúmina queda fuera y la bilirrubina pasa a loshepatocitos donde se une a la ligandina. Mediante la UDP-glucuroniltransferasa, la bilirrubina-ligandina forma glucurónidos de bilirrubina cuandose le añaden dos moléculas de ácido glucurónico a la bilirrubina, lo cual ocurre enun 80% de las veces. Es un proceso por el cual la bilirrubina se vuelve más soluble.Posteriormente van a ser transportados a la vesícula biliar por medio deltransportador MOAT (transportador aniónico orgánico multiespecífico) y se vanacumulando en la bilis. En el intestino hay una flora intestinal que rompe los gruposglucurónicos y transforma la bilirrubina en urobilinógeno mediante lahidrogenación de sus dobles enlaces, y el cambio de un grupo vinilo por uno metilo.La bilirrubina es de color amarillo, el urobilinógeno no tiene color.

El urobilinógeno es sujeto de la acción microbiana pudiendo ser transformadomediante reducción en estercobilina (mayor parte), el cual es un compuestomarrón que se elimina por las heces. El 20% es reabsorbido por el intestino y pasa

a la sangre. Posteriormente puede ser de nuevo conjugado y vertido a la bilis. Parte


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de ello puede pasar a urobilina, un compuesto de color amarillo que es eliminadopor la orina.

·Influencia de la bilirrubina en la sangre

Bilirrubina + albúmina bilirrubina indirecta

Bilirrubina + ácido glucurónico bilirrubina directa

Cuando la bilirrubina incrementa su cantidad por encima de sus valores normales elindividuo presenta un tinte amarillento. La bilirrubina elevada en sangre puededeberse a distintas causas, como por ejemplo que haya demasiada hemólisis (tasa de destrucción de eritrocitos). El hígado, aunque trabaje a velocidad máxima,no está actuando a la velocidad suficiente para eliminar esa bilirrubina y esto setraduce en una Ictericia prehepática. Al romperse demasiados eritrocitos, en lasangre aumenta la concentración de LDH y de bilirrubina indirecta; así mismo, lasconcentraciones de AST y ALT se mantienen normales, al igual que la fosfatasaalcalina, mientras que en orina el urobilinógeno es elevado por encima de lonormal.

Existen otros tipos de Ictericias, como la Ictericia hepática. Ésta puede sercausada por alguna infección, por fármacos o drogas, por algún error genético o poralguna enfermedad autoinmune. Sus consecuencias en la sangre acarrean unaumento de la bilirrubina conjugada, y de AST y ALT; mientras que la fosfatasaalcalina permanece constante. En orina aumenta la cantidad de bilirrubinaconjugada y de urobilinógeno.

El tercer tipo de ictericia es la Ictericia posthepática. Es causada porfármacos/drogas, inflamación del conducto colédoco o por presencia de cálculosbiliares. En este tipo de ictericia la bilirrubina no pasa al intestino y se queda en lasangre. Sus consecuencias en sangre son un aumento de la presencia de la

bilirrubina conjugada y fosfatasa alcalina, mientras que la AST y ALT permanecenconstantes. En la orina aumenta la bilirrubina conjugada pero no aparece niurobilinógeno ni urobilina. Al no actuar la flora intestinal, las heces serían incoloras.

· ¿Qué pasa con el hierro?

El hierro se absorbe en la dieta como Fe+3 por endocitosis mediada por receptor.Este proceso es mejorado con la vitamina C. El hierro de tipo vegetal es más difícilde absorber. El Fe se absorbe a nivel del duodeno. Hay un citocromo duodenal, un citocromo B,que reduce el Fe3+ a Fe2+ y así se absorbe (la vitamina C también ayuda). EsteFe2+ se almacena como ferritina (proceso reversible) en las propias células o pasa

por las paredes de los eritrocitos mediante el transportador Ferroportina I, queestá inhibido por la hepcidina, regulada por la presencia de hierro hepático. Lahafaestina pasa Fe2+ a Fe3+. El Fe3+ es recogido por la transferrina del plasma,y así es transportado a distintos tejidos, sobre todo a aquellos que lo necesitanpara sintetizar el grupo hemo, y a la médula ósea.

El grupo hemo no se excretapor las vías habituales, solopuede perderse porhemorragias o degradaciónde eritrocitos. El Fe delgrupo hemo puedereutilizarse. Cuando esexcesivo se puedealmacenar en


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hemosiderina (núcleos compactos, muy difícil sacar Fe de ella). Esto ocurre enhígado, bazo y riñón.

Defectos hereditarios del ciclo de la urea producen hiperamonemia y pueden ocasionar lesiones cerebralesUn bloqueo de cualquiera de las etapas del ciclo de urea tiene consecuenciasdevastadoras porque no existe una vía alternativa para la síntesis de urea. Todoslos defectos del ciclo de la urea conducen a la elevación de las concentraciones deamoniaco en sangre (hiperamonemia). Estas altas concentraciones de amoniacoson tóxicas, pudiendo provocar lesiones cerebrales. Sin embargo, ciertas víasbioquímicas pueden activarse para salvar parcialmente el defecto genético:

- La deficiencia de argininosuccinasa puede tratarse suplementando la dietacon arginina. El nitrógeno se excreta en forma de argininosuccinato.

- La deficiencia de carbamilfosfato sintetasa y transcarbamilasa se puedentratar ambas suplementando la dieta con benzoato y fenilacetato. Elnitrógeno se excreta en forma de hipurato y fenilacetilglutamina.

·Metabolismo de los xenobióticos (sustancias que vienen de fuera).

Dos de las vías más comunes del metabolismo de xenobióticos son la oxidación(fase I) y la conjugación (fase II). Las reacciones de oxidación favorecen laexcreción por que aumenta la solubilidad en agua, y así facilita el transporte. Laconjugación es la adición de grupos determinados al compuesto xenobiótico. Estasreacciones están mediadas a menudo por el citocromo P450 en el hígado.

Existe un conjunto de enzimas que llevan a cabo reacciones de fase I añadiendogrupos alcohol, cetona, etc. Se distinguen las reductasas, las peroxidasas, lashidrolasas, las flavomonooxigenasas; y un grupo de enzimas que constituyen másdel 50% y que reciben el nombre de citocromo P450.

La superfamilia citocromo P450 recibe ese nombre porque tienen un máximo deabsorción de luz de 450nm cuando forman complejos con CO. Estas proteínascontienen un grupo hemo. Este citocromo se encuentra muy repartido, sobretodoen citoplasma, mitocondrias y RE, incluso en neuronas. Son inducibles con algunaexcepción. Actúan produciendo metabolitos inactivos y excretándolos. En otrassituaciones se producen metabolitos activos capaces de unirse a otras moléculasimportantes y producirles daños. Se localizan en todas las células, pero sobretodoen el hígado. Si aumenta la concentración de sustrato, se sintetizan citocromosP450 con mayor facilidad que actúan sobre esos sustratos. Son poco específicos.

Para diferenciarlos se les nombra con: CYP 1A2 (citocromo P), el primer númerocorresponde con la familia, la letra hace referencia a la subfamilia, y el último

número al gen que sintetiza la enzima.Actúan sobre los siguientes sustratos: colesterol y hormonas tiroideas, ácidosgrasos, drogas, fármacos, aditivos alimentarios, pesticidas, nicotina y alquitranesdel tabaco, compuestos industriales, alcoholes y otros compuestos.

Ciclo de actuación del citocromo P450.-

Posee un núcleo de hierro en la forma Fe+3 en situación normal. Un metabolito muyhidrogenado sobre el que actúa se une al citocromo P450, que posee ayudantescomo la NADPH-citocromo P450 reductasa, la cual añade electrones. El Fe+3 pasa a Fe+2, entra O2 molecular y se forma un estado de transición bastantereactivo, siendo la enzima capaz de romper el enlace de O2, y así el centro que

forman el Fe+2 con el O2 semifragmentado puede actuar sobre los hidrocarburos,haciendo que adquieran un grupo oxidado después de que se le añada esa mitad deO2. El citocromo b5 permite que entren más electrones, el Fe+2 pasa a Fe+3, y la


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otra mitad de O2 sale en forma de agua. Después de la reacción sale el sustrato conun centro hidroxilado que lo hace más soluble y puede salir a través de la orina.Esta modificación, aunque parezca ventajosa, no siempre resulta beneficiosa. Enalgunos casos, el compuesto que se forma es más reactivo que el inicial.

Reacciones de fase I.-

Mediante este sistema, el ibuprofeno es modificado en el hígado para dar uncompuesto más soluble. La oxidación es llevada a cabo por un citocromo quetransforma un protón en un OH.

Reacciones de fase II.-

-Adición de glutatión. Adición sobre R a través del grupo SH del glutatión.-Adición de ácido glucurónico. Siempre lo cede el UDP-alfa-D-ácido glucurónico.-Adición de grupos sulfato. El donante es el 3’ -fosfoadenosina-5’fosfosulfato (PAPS). Con la adición de estos grupos se consigue que la molécula sea más soluble y quese exporte con mayor facilidad.

Sobre el paracetamol (acetaminofeno).- Si está dentro de la dosis correcta seproducen reacciones de fase II que dan el éster sulfoderivado a través de lasulfotransferasa, o el éster glucurónido a través de la UDP-glucuronil-transferasa.Si la dosis aumenta, adquieren más importancia las reacciones del citocromo P450que transforman un grupo OH en una cetona. El NABQI es citotóxico y se une deforma indiscriminada a proteínas, lípidos, pegándose a los grupos SH libres; y a lalarga produce hepatotoxicidad. Una reacción de conjugación, como la adición deglutatión sobre el NABQI, le quita la toxicidad.

·Metabolismo del etanol

Puede ser sustrato de los citocromos P450. El etanol es un vasodilatador aconcentración moderada. Es diurético, y depresor del SNC, pudiendo llegar aproducir dependencia. A dosis moderadas (


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Antioxidante, elimina el H2O2. Presente en peroxisomas celulares.

Alcohol deshidrogenasa (ADH).-

o Tiene varias isoenzimas (al menos 7), y la ADH 1, 2 y 3 son las principales y

más abundantes en hígado. No son inducibles.o Metaloenzima con 4 Zn2+, dímero (80 kd) que combina subunidades α, β y γ

(en las mencionadas). En cada centro activo hay un Zn2+ coordinado a los Sde dos Cys y al N de una His.

o Principal vía de eliminación a concentraciones bajas de etanol (Km de 0,05-4mM), aunque relativamente con poca capacidad.

o Oxida alcoholes primarios y secundarios.

MEOS (sistema microsomal de oxidación del etanol).-

En retículo endoplásmico y en mitocondrias hepáticas. De las familias génicas de citocromo P450, tres denominadas CYP1, CYP2 y

CYP3 son las principales responsables del metabolismo de los fármacos.Utilizan NADPH. El CYP2E1 es el de mayor actividad sobre el etanol y a concentraciones

altas, ya que su afinidad es baja (Km≈ 10 mM).

Sus niveles aumentan de 5 a 10 veces ante el consumo crónico de etanol. Esel principal mecanismo de adaptación enzimática.

El CYP2E1 (y otros) se inducen y aumentan sus niveles con el consumo crónico deetanol. Esto puede explicar la:-Mayor velocidad de metabolizar etanol (25% frente a (5-10%))-Mayor tolerancia de los alcohólicos (en ausencia de etanol) a ciertas drogas yfármacos.

-Mayor toxicidad de ciertos químicos (CCI y benceno, nitrosaminas,acetaminofeno… forman intermediarios reactivos más tóxicos) en los alcohólicoscrónicos.-Mayor degradación de otros sustratos necesarios como la vitamina A. Este retinol,mediante el sistema microsómico pasa a retinal y a retinoico. Éste con su grupoácido es un agente necesario para el correcto crecimiento y desarrollo. Estárelacionado con el síndrome alcohólico-fetal.-Mayor utilización de NADPH que conlleva la menor regeneración de glutatión, conla producción de radicales libres (en el hígado sobretodo), y de la consiguienteperoxidación lipídica.-Se producen daños que conllevan fibrosis hepática.

El paso de un hígado normal a un hígado cirrótico: primero pasa a un hígado graso, y aumenta la síntesis de grasas. Después empieza a haber inflamaciones yse pasa a hepatitis, muriendo grupos celulares. Empieza la cirrosis (tejidonecrosado), pierde parte de su funcionalidad, la desintoxicación del amoníacodisminuye y el cerebro es el principal dañado.

·Toxicidad de acetaldehído

Se une a grupos SH, a fosfolípidos, y a compuestos que producen desórdenes. Engeneral, la eliminación del acetaldehído supera a la generación, por lo que laconcentración en sangre es baja. En alcohólicos, esta concentración es más alta. Un50% de poblaciones orientales presentan mutadas la ALDH mitocondrial, siendopersistente el acetaldehído durante más tiempo. Esta mutación consiste en elcambio de un glutámico de la posición 487 por una lisina, volviéndose inactiva.


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Puede ser inhibido por interdictores o aversivos: disulfiran (antabuse), cimanida(Temposil). Esta inhibición provoca un aumento de la concentración deacetaldehído, y los efectos que pueden aparecer son: bochorno, vasodilatación consonrojación severa, dolor de cabeza pulsante, nauseas, retorcijones, sudor, vértigo,dolor de pecho, confusión, vómitos, sed severa, dificultad respiratoria, visiónborrosa, convulsiones, ataques psicóticos, depresión respiratoria, arritmia cardíaca,

colapso cardiovascular, infarto y muerte.

Aldehído deshidrogenasa: es la enzima que pasa del Acetaldehído a Acetato.

Si sube la relación NADH/ NAD+:- Baja la glucólisis. Aumenta la síntesis de glicerol 3-P.- Fuerza la conversión de piruvato a lactato, aumentando éste en sangre.- Baja la velocidad del ciclo de Krebs.- Fuerza la conversión de oxalacetato a malato, por la enzima malatodeshidrogenasa, y así, al consumirse piruvato y oxalacetato, disminuye lagluconeogénesis.- Se bloquea la beta-oxidación, aumentando la síntesis de ácidos grasos(esteatosis). Hay exceso de Acetil CoA.- Aumenta la producción de cuerpos cetónicos, aumentando la acidosis.

El glicerol 3 – fosfato se utiliza para la síntesis de triacilgliceroles.El paso de isocitrato a alfa-cetoglutarato, y el de éste a succinil-CoA, estánrealentizados por el exceso de NADH. El paso de oxalacetato a malato se favorecepor la existencia de este exceso.

Tema 5. Utilización de energía por el organismo

El ATP se sintetiza y se utiliza, no se guarda. Tiene una vida media de un minuto.Gastamos y sintetizamos al día unos 60 kg de ATP, y unos 10 kg de acetil-CoA.

La membrana tiene intercambiadores de ATP por ADP. En las condiciones de unadiferencia de potencial de 0,14 V, y una variación de pH de 1,4 se puede calcular lavariación de energía de un lado a otro de la membrana.


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No siempre la célula está en las mismascondiciones, y se malgasta un protón paraque pase el fosfato desde el exterior de lamitocondria a la matriz mitocondrial. Así senecesitan 4 H+ para sintetizar un ATP.Cada NADH es capaz de que se bombeen

10 protones al espacio intermembrana. ElFADH2 que entra a nivel del complejo IIconsigue que se bombeen 6 protones.

Los protones que se mantienen en el espaciointermembrana lo hacen gracias a lasreacciones redox de los citocromos.

·Obtención de ATP: ATP SINTASA

La hipótesis quimiosmótica señala que la transferencia de electrones a través de

la cadena respiratoria provoca el bombeo de protones desde la matriz hacia el ladocitoplasmático de la membrana mitocondrial interna. La concentración de H+ en lamatriz disminuye y se genera un campo eléctrico que es negativo en el lado de lamatriz. El gradiente de pH y el potencial de membrana constituyen una fuerzaprotón motriz que es utilizada por la ATP sintasa para dirigir la síntesis de ATP.

La ATP sintasa presenta dos partes: F1 y F0. F0 está inserta en la membrana internamitocondrial, y F1 se proyecta hacia la matriz mitocondrial. Posee la actividadcatalítica. La F1 está formada por cinco subunidades denominadas con letras delalfabeto griego (α3, β3, γ, δ y ε). Las subunidades de α y β se disponen de formaalternada constituyendo un anillo hexámero en F1. La subunidad γ se sitúa entre F0 y F1, atraviesa el hexámero α3β3.

Una subunidad β puede presentar 3 conformaciones: O (abierta), L (relajada), T(apretada). La interconversión entre estas tres formas está promovida por la

rotación de la subunidad γ.

La subunidad F0 contiene el conducto de protones delcomplejo (subunidad c). Al pasar los protones a través de F0,se mueven ciertas subunidades de la parte F1, y así sesintetiza ATP. La síntesis de ATP se localiza en la parte β de lasubunidad F1, que tiene lugar en tres pasos secuenciales:

1. Unión de ADP y Pi (conformación L)2. Síntesis de ATP (conformación T)

3. Liberación de ATP (conformación O)

·¿Cómo el flujo de protones a través de F0 provoca la rotación en lasubunidad γ? El mecanismo se basa en las estructuras a y c de F0. La subunidad a es contigua alconjunto de 10 a 14 subunidades c que atraviesan la membrana. La subunidad a presenta dos semiconductos hidrofóbicos que no atraviesan la membrana. De estemodo, los protones pueden entrar en este conducto pero no pueden moversecompletamente a través de la membrana. La subunidad a está posicionada de talmanera que cada semiconducto está interaccionando directamente con lasubunidad c.En la subunidad c, cada cadena polipeptídica forma una pareja de hélices α queatraviesan la membrana. Asp 61 está situado en la mitad de una de las hélices.Cuando el residuo Asp 61 de las dos subunidades c está en contacto con el


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semiconducto de a, pueden ceder sus protones. La subunidad con el protón unidorotará entonces a través de la membrana hasta que el Asp se encuentre en unazona pobre en protones, donde el protón es liberado. El movimiento de protones através de la membrana se produce desde un entorno rico en protones (el ladocitoplasmático de la membrana mitocondrial) hacia una concentración baja enprotones (la matriz mitocondrial).

El anillo c rotatorio está unido firmemente a la subunidad γ y ε. Por ello, mientrasla subunidad c gira, estas subunidades giran en el interior del hexámero α3β3 de laF1. La rotación de la subunidad γ produce a su vez la síntesis de ATP por medio delmecanismo del cambio conformacional. La columna exterior formada por lasubunidad ε y δ evita que el hexámero α3β3 gire.

Solo las subunidades β son las responsables de que se sintetice ATP. Lassubunidades α, aunque mantienen unido ATP en todo momento, no participan enninguna de las reacciones.

La oligomicina inhibe la parte F0, y así consigue paralizar la síntesis de ATP,

aunque la cadena de citocromos siga funcionando. Se acumulan los protones y lacadena de citocromos comienza a bajar su actividad.

La ATP sintasa es responsable del 80-90% de todo el ATP de nuestro organismo, sise paraliza, la célula no tiene energía para sus procesos y acaba muriendo.Existen compuestos desacoplantes de la fosforilación oxidativa. El dinitrofenol vacía los gradientes de protones que se han conseguido antes en las reacciones deredox. Se utilizó como adelgazante.El tejido adiposo pardo produce calor en los recién nacidos. El desacoplante loconstituyen proteínas específicas (desacoplantes o termogeninas). Hay cinco ydejan pasar protones a costa de generar calor.

En determinadas condiciones se pueden separar las partes F. La F1 sintetiza ATP yla F0 permite que pasen los protones.

A través de las subunidades α de F1 se liga a un soporte de vidrio de forma volcada.Al eje γ se le pega un filamento de actina con anticuerpos f luorescentes. Estefilamento puede girar si se añade ATP y magnesio.El giro depende de la concentración de ATP; a poca concentración, giro lento.

La concentración de ion potasio es mayor en el interior celular que en el exteriorcelular, la concentración de sodio es menor en el interior que en el exterior, al igualque el cloro, el ion bicarbonato, el calcio y el magnesio. Estas concentraciones semantienen por bombas de achique como la de Na+/K+. Esta bomba consta de

cuatro subunidades (2 α mayores y 2 β menores que no son esenciales). Se puedeorientar la bomba por la presencia de oligosacáridos. Gasta la tercera parte del ATPque sintetizamos. Saca 3 Na+ y entra 2 K+. Mantiene la concentración de K+ másalta en el interior y es electrogénica.Su ciclo de acción comprende: une 3 Na+ en su interior y 1 ATP, hidroliza ese ATPy la subunidad α se fosforila. Al fosforilarse cambia la conformación, enseña los 3Na+ al exterior de la célula perdiendo afinidad por ellos, y dejándolos escapar.Vienen 2 K+ por los que tiene mayor afinidad. Cuando entran se desfosforila laenzima, cambiando la conformación hasta elestado inicial. Se enseñan los 2 K+ alinterior celular, se pierde afinidad por ellosy entran. Se gasta 1 ATP por cada 3 Na+ que salen.En el lugar de fosforilación, que es unaspartato, se une el malato, que inhibe la


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bomba por la parte citoplasmática. La ovabaina es inhibidor de la bomba en lasubunidad α. La bomba puede ir a 100 ATP/s. El hecho de que la concentración de Na + extracelular sea mayor que la intracelular ayuda al cotransporte de compuestos conel sodio, siendo estos transportes mediados por sodio los más eficaces.

La bomba de Ca+2.- Es un polipéptido sencillo con un dominio transmembranade 10 hélices α que constituye el canal por el que pasa el calcio. El dominiotransmembrana incluye los centros de unión de los dos iones Ca2+. Cada ión calcioestá coordinado con 7O2 que proceden de una combinación de residuos deglutamato, aspartato, treonina, asparragina, de grupos carbonilo y de moléculas deagua. La proteína está constituida por tres dominios distintos:

- Dominio N (de fijación al nucleótido): une el nucleótido ATP- Dominio P (de fosforilación): acepta el fosfato en un residuo de Asp351.

Similar a la subunidad α de la bomba de Na+/K+. - Dominio A (de actuación): sirve como activador, conectando los cambios en

los dominios N y P con la parte transmembrana de la enzima. Ayuda a quela proteí

apuntes. bioquímica humana

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