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22: Biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y moléculas relacionadas - Biología

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22: Biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y moléculas relacionadas

CAPÍTULO 15 - Biosíntesis de aminoácidos y compuestos relacionados

Este capítulo revisa la biosíntesis de aminoácidos y compuestos relacionados. Tres de los aminoácidos, a saber, alanina, ácido aspártico y ácido glutámico, se forman fácilmente por transaminación a partir de productos del ciclo del ácido cítrico. El capítulo revisa la formación de ciertos compuestos biológicamente importantes derivados de los aminoácidos. Las vías metabólicas de la biosíntesis de serina parecen muy lógicas por la disponibilidad de sus precursores y la analogía con la formación de una variedad de otros aminoácidos. La autenticidad del formaldehído activo formado enzimáticamente se estableció por su reactividad en la biosíntesis de serina y su oxidación a formil-FH.4 por trifosfopiridinenucleótido y CH2OH-FH4deshidrogenasa. La acumulación de L-homoserina a partir de L-aspartato en suspensiones de un mutante de Escherichia coli bloqueado en la conversión de homoserina en treonina. Las reacciones en la vía de formación de homoserina y treonina para el ácido aspártico se establecieron en gran medida mediante estudios enzimáticos. Se han descubierto dos vías diferentes para la biosíntesis de lisina. Los hongos utilizan una ruta a través de las bacterias del ácido α-aminoadípico y las algas verdiazules utilizan una ruta a través del ácido diaminopimélico. La naturaleza esencial de las reacciones para la biosíntesis de histidina se muestra por el hecho de que su eliminación por mutación conduce a un requerimiento de histidina para el crecimiento.


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Síntesis de purinas y pirimidinas

A diferencia de las pirimidinas, las purinas se sintetizan biológicamente como nucleótidos y, en particular, como ribótidos.

Objetivos de aprendizaje

Distinguir entre síntesis de purina y pirimidina.

Conclusiones clave

Puntos clave

  • Un paso regulador clave en la síntesis de purinas es la producción de 5-fosfo-α-D-ribosil 1-pirofosfato (PRPP) por la PRPP sintetasa, que es activada por fosfato inorgánico e inactivada por ribonucleótidos de purina.
  • Tanto la adenina como la guanina se derivan del nucleótido inosina monofosfato (IMP), que es el primer compuesto de la ruta que tiene un sistema de anillo de purina completamente formado.
  • A diferencia de las purinas, las pirimidinas se ensamblan antes de unirse al 5-fosforribosil-1-pirofosfato (PRPP).

Términos clave

  • purina: Cualquiera de una clase de base heterocíclica orgánica que contiene anillos de pirimidina e imidazol fusionados; son componentes de ácidos nucleicos
  • pirimidina: Una diazina en la que los dos átomos de nitrógeno están en las posiciones meta, es la base de tres de las bases que se encuentran en el ADN y el ARN, timina, uracilo y citosina.
  • PRPP: El pirofosfato de fosforribosilo (PRPP) es un pentosefosfato formado a partir de ribosa 5-fosfato por la enzima ribosa-fosfato difosfocinasa. Desempeña un papel en la transferencia de grupos fosfo-ribosa en varias reacciones:

Las purinas se sintetizan biológicamente como nucleótidos y, en particular, como ribótidos, es decir, bases unidas a la ribosa 5-fosfato. Un paso regulador clave es la producción de 5-fosfo-α-D-ribosil 1-pirofosfato (PRPP) por la PRPP sintetasa, que es activada por fosfato inorgánico e inactivada por ribonucleótidos de purina. No es un paso comprometido con la síntesis de purinas porque el PRPP también se usa en la síntesis de pirimidinas y en las rutas de rescate. El primer paso comprometido es la reacción de PRPP, glutamina y agua a 5 & # 8242-fosforribosilamina, glutamato y pirofosfato & # 8211 catalizada por pirofosfato amidotransferasa, que es activada por PRPP e inhibida por AMP, GMP e IMP.

Estructura de purina: Una purina es un nucleótido (un grupo nucleósido + fosfato) que tiene una base de amina y es plano, aromático y heterocíclico. La estructura de la purina es la de un ciclohexano (grupo pirimidina) y un ciclopentano (grupo imidazol) unidos entre sí, los átomos de nitrógeno están en las posiciones 1, 3, 7, 9. La adenina (A) y la guanina (G) son ejemplos de purinas que participan en la construcción de la columna vertebral del ADN y el ARN.

Tanto la adenina como la guanina se derivan del nucleótido inosina monofosfato (IMP), que es el primer compuesto de la ruta que tiene un sistema de anillo de purina completamente formado. El monofosfato de inosina se sintetiza en una ribosa-fosfato preexistente a través de una vía compleja. Los átomos de carbono y nitrógeno del anillo de purina, 5 y 4 respectivamente, provienen de múltiples fuentes. El aminoácido glicina aporta todos sus átomos de carbono (2) y nitrógeno (1), con átomos de nitrógeno adicionales provenientes de glutamina (2) y ácido aspártico (1), y átomos de carbono adicionales provenientes de grupos formilo (2). Estos se transfieren de la coenzima tetrahidrofolato como 10-formiltetrahidrofolato, junto con un átomo de carbono del bicarbonato (1). Los grupos formilo forman carbono-2 y carbono-8 en el sistema de anillos de purina, que son los que actúan como puentes entre dos átomos de nitrógeno.

A diferencia de las purinas, las pirimidinas se ensamblan antes de unirse al 5-fosforribosil-1-pirofosfato (PRPP). El primer paso regulado en la biosíntesis de pirimidina es la formación de carbamoil fosfato por la carbamoil fosfato sintetasa II. Este es luego convertido por ácido carbamoil aspártico por transcarbamolilasa aspártico (aspartato carbamoil transferasa), que será deshidratado a dihidroorotato por dihidroorotasa. Luego, el dihidroorotato ingresa a las mitocondrias, donde se oxida a orotato mediante la eliminación de hidrógenos por la dihidroorotato deshidrogenasa. Este es el único paso mitocondrial en la biosíntesis de anillos de nucleótidos. A continuación, el orotato se convierte en OMP mediante orotato fosforribosiltransferasa. A continuación, la OMP se descarboxilará a UMP mediante la descarboxilasa de OMP. A su vez, la UMP se convertirá en UDP mediante fosforilación a través de uridina-citidina quinasa 2. La UDP, a su vez, se fosforilará a UTP mediante el nucleósido difosfato quinasauridina 5 y # 8242-trifosfato (UTP). UDP también se puede convertir en CTP por CTP sintasa citidina 5 y trifosfato (CTP) usando glutamina y ATP. Las primeras tres enzimas están codificadas por el mismo gen en Metazoa (CAD).

¿Qué forma una estructura de ácido nucleico?: Las cuatro bases nitrogenadas presentes en el ADN son adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). La adenina y la guanina son purinas y la citosina y la timina son pirimidinas.

En los hongos, existe una proteína similar pero carece de la función dihidroorotasa: otra proteína cataliza el segundo paso. En otros organismos (bacterias, arqueas y otras eucariotas), los tres primeros pasos los realizan tres enzimas diferentes. La CTP sintasa (o CTP sintetasa) es una enzima involucrada en la biosíntesis de pirimidina. Intraconvierte UTP y CTP. La fuente del grupo amina / amino en CTP es la glutamina. La CTP sintasa es activada por GTP, una purina. Esto actúa para equilibrar las cantidades relativas de nucleótidos de purina y pirimidina. La CTP sintasa es inhibida reversible por CTP e irreversible, por ejemplo, por el análogo de glutamina DON. Los siguientes genes humanos codifican proteínas que poseen actividad CTP sintasa:


13 - Biosíntesis

Este capítulo describe en detalle las vías biosintéticas de los ácidos grasos fosfolípidos mevalonato, escualeno 262 y esteroles aminoácidos purinas y pirimidinas. Acetil-CoA es el punto de partida para la síntesis de ácidos grasos y compuestos relacionados. Acetil-CoA carboxilasa, una enzima que contiene biotina que cataliza la fijación de CO dependiente de ATP2 en acetil-, propionil- y butiril-CoA, lleva a cabo la primera reacción comprometida en la síntesis de novo de ácidos grasos. La reacción ocurre en dos etapas: la carboxilación de biotina con bicarbonato, catalizada por biotina carboxilasa, y la transferencia del CO2 grupo de carboxi-biotina a acetil-CoA para formar malonil-CoA, mediada por carboxiltransferasa. La biosíntesis de fosfolípidos comienza con la formación de sn-glicerol-3-fosfato (G3P). En E. coli, G3P puede formarse a partir de fosfato de dihidroxiacetona (DOHAP) derivado de la escisión de hexosa por la acción de la deshidrogenasa G3P biosintética codificada por gpsA. Los primeros pasos comprometidos en la biosíntesis de fosfoglicéridos implican el acoplamiento de dos moléculas de ácido graso a G3P. Esto está catalizado por dos aciltransferasas. El glutamato y la glutamina desempeñan un papel central en la biosíntesis de aminoácidos mediante la rápida transferencia de grupos amino o amida, respectivamente, en la síntesis de otros aminoácidos mediante reacciones de transaminación o transamidación. La glutamina se sintetiza a partir del glutamato con la participación de amoníaco y ATP.


Los científicos desvelan el misterio de cómo se produce el aminoácido 22

El aminoácido descubierto más recientemente, la pirrolisina, se produce mediante una serie de solo tres reacciones químicas con un solo precursor: el aminoácido lisina, según una nueva investigación.

Los científicos de la Universidad Estatal de Ohio utilizaron espectrometría de masas y una serie de experimentos para descubrir cómo las células producen el aminoácido, un proceso que hasta ahora se desconocía.

Confirmaron que la pirrolisina se produce a partir de reacciones enzimáticas con dos moléculas de lisina, un hallazgo sorprendente, dado que algunas partes de su estructura sugirieron a los investigadores que podría tener orígenes más complejos.

La investigación aparece en la edición del 31 de marzo de la revista. Naturaleza.

La pirrolisina es rara y hasta ahora se sabe que existe en una docena de organismos. Pero su descubrimiento en 2002 como un aminoácido codificado genéticamente en microbios productores de metano planteó nuevas preguntas sobre la evolución del código genético. La pirrolisina se encuentra entre los 22 aminoácidos que se utilizan para crear proteínas a partir de la información almacenada en los genes. Las proteínas son esenciales para toda la vida y realizan la mayor parte del trabajo dentro de las células.

Esta información sobre cómo se produce, su vía biosintética, ofrece una comprensión más completa de cómo se fabrican los aminoácidos. Y debido a su rareza, esta molécula está emergiendo como una herramienta útil para manipular proteínas en la investigación biomédica. Con su mecanismo de producción identificado, los científicos pueden usar esa información para idear formas de producir en masa moléculas sintéticas similares o idénticas para una variedad de propósitos de investigación.

Los científicos del estado de Ohio tuvieron un genuino momento de "ah-ha" durante el transcurso del estudio. Como parte de su experimentación, combinaron lisina con otro aminoácido y algunas enzimas y esperaban que esto produjera lo que se llama un intermedio, esencialmente, una parte de un aminoácido que se genera en el proceso de biosíntesis.

Habían etiquetado la lisina para que pareciera más pesada de lo normal cuando se observa mediante espectrometría de masas. Pero una señal producida por la instrumentación tenía una masa muy diferente a la que podría atribuirse al intermedio.

"No estábamos viendo esta molécula extraña hecha de dos aminoácidos diferentes que esperábamos. Estábamos viendo la molécula de pirrolisina regular y toda ella provenía de lisina. Cada parte", dijo Joseph Krzycki, profesor de microbiología en Ohio State y autor principal del estudio. "Esa fue la única forma en que vimos pirrolisina, y todo estaba marcado con lisina. Esa es la observación básica aquí. Y es una verdadera sorpresa".

El hallazgo de que la lisina era el único precursor fue una sorpresa porque el proceso de producción terminó siendo muy simple, aunque llegar a él no fue una tarea simple, en parte porque algunas de las reacciones químicas nunca se habían observado antes.

"Lo que me sorprende de toda la vía química es que solo se necesitan tres enzimas y dos moléculas de la misma cosa que juntas forman una molécula completa que se ve completamente diferente de lo que comenzaste", dijo Marsha Gaston, primera autora del artículo y estudiante de doctorado en microbiología. "Tienes una porción que se ve exactamente como el precursor, pero luego tienes otra porción que las enzimas pueden reorganizar de una manera que es completamente única y nunca antes vista".

La espectrometría de masas, una técnica analítica que permite la precisión en la determinación de la masa de partículas, terminó siendo fundamental para los descubrimientos, anotó Krzycki. Liwen Zhang y Kari Green-Church of Ohio State's Campus Chemical Instrument Center / Mass Spectrometry and Proteomics Facility son coautores adicionales del estudio.

Krzycki dirigió uno de los dos equipos de investigadores del estado de Ohio que descubrieron la pirrolisina en 2002. Desde entonces, los equipos sintetizaron el aminoácido y mostraron cómo las bacterias lo incorporan a las proteínas.

"Eso dejó algunas preguntas importantes sin respuesta: ¿Cómo se produce la pirrolisina? ¿De dónde viene? ¿De qué vías metabólicas proviene? Porque tiene que generarse dentro de la célula que la usa", dijo Krzycki.

La forma química de la pirrolisina ofreció algunas pistas. Su esqueleto de carbono se parece al de la lisina. Pero también tiene un anillo inusual en un extremo y un grupo metilo unido a él, lo que para los investigadores planteó preguntas sobre su origen.

Los investigadores también sabían por su trabajo anterior que se requieren tres genes para generar las instrucciones para el ensamblaje de proteínas que contienen pirrolisina: pylB, pylC y pylD. Entonces, las enzimas producidas por esos tres genes tenían que tener un papel en la creación del aminoácido. Finalmente, intentos previos de otros investigadores para definir su biosíntesis sugirieron que otro aminoácido, D-ornitina, estaba involucrado en la producción de pirrolisina.

Entonces Krzycki y sus colegas se propusieron probar esa teoría. Llevando a cabo todos sus experimentos en una cepa de E. coli bacterias, comúnmente utilizadas para probar funciones biológicas, combinaron lisina y moléculas de D-ornitina.

Descubrieron que esto no producía pirrolisina, sino más bien una molécula como la pirrolisina a la que le faltaba una parte clave; sin embargo, esta molécula resultó no convertirse en pirrolisina. Esta molécula también se formó sin la participación de pylB, un gen que no podía quedar fuera del proceso que realmente produce pirrolisina.

Con la espectrometría de masas en lugar de identificar la lisina como el único precursor de la pirrolisina, los investigadores utilizaron la genética, la espectrometría de masas de los intermedios y la deducción para determinar el orden de las reacciones enzimáticas que convirtieron dos moléculas de lisina en el aminoácido pirrolisina.

Determinaron que la secuencia de eventos coincidía con el orden alfabético de las tres enzimas involucradas: PylB usa lisina para hacer un intermedio similar a la D-ornitina, PylC une las dos moléculas de lisina juntas, y eso alimenta una reacción que involucra a PylD que da como resultado la formación de pirrolisina. Las reacciones mostraron cómo se forma el anillo en el extremo de la pirrolisina, su principal característica de identificación.

"Si extiendes la molécula de pirrolisina, puedes reconocer que de hecho se parece mucho a la lisina, excepto que para llegar a este anillo, tienes que hacer que la segunda molécula sea una unidad de carbono más corta", dijo Krzycki. "La lisina pasa por un tipo de reacción enzimática llamada reacción mutasa, en la que el esqueleto de carbono se reorganiza para hacer esta molécula más corta, que es como la D-ornitina, pero con un carbono adicional que ahora cuelga de la cadena en un nuevo lugar. Eso es lo que está haciendo una de nuestras enzimas biosintéticas de pirrolisina, PylB ".

Krzycki señaló que este hallazgo agregará combustible a las discusiones sobre cómo evolucionó el código genético. Por ejemplo, la teoría coevolutiva sugiere que los aminoácidos que surgen de un precursor común tienen asignaciones de codones similares. Los codones son "palabras" de tres letras que identifican las bases que usa el ADN para especificar aminoácidos particulares como bloques de construcción de proteínas. Normalmente, los codones señalan el inicio o el final de una proteína, o un aminoácido particular utilizado para construirla.

"Para los científicos que se dedican a explorar cómo evolucionó el código genético, nuestros datos proporcionan nuevos conocimientos que pueden alimentar las diversas teorías sobre cómo evolucionó el código, la teoría coevolutiva es sólo un ejemplo", dijo Krzycki.

El hallazgo de que la pirrolisina se deriva completamente de la lisina significa que la pirrolisina es parte de la familia del ácido aspártico en las bacterias y Archaea, un grupo de microorganismos unicelulares que son similares a las bacterias en tamaño y forma, pero con una historia evolutiva diferente. Los microbios que se sabe que contienen pirrolisina están en el dominio Archaea y pueden convertir una clase común de compuestos, las metilaminas, en gas metano.

Este trabajo fue apoyado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud y el Departamento de Energía de EE. UU.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad del Estado de Ohio. Original escrito por Emily Caldwell. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.


Las vías biosintéticas

& # 945-Grupo cetoglutarato


Las vías biosintéticas para glutamato y glutamina son simples y todos o algunos de los pasos ocurren en la mayoría de los organismos. La vía más importante para la asimilación de NH4 + en glutamato requiere dos reacciones. Primero, glutamina sintetasa cataliza la reacción de glutamato y NH4 + para producir glutamina. Esta reacción se lleva a cabo en dos pasos, con el fosfato de glutamil fosfato # 945 unido a enzima como intermedio:

(1) Glutamato + ATP & # 8594 & # 945-glutamil fosfato + ADP

(2) y # 945-Glutamil fosfato + NH4 + y # 8594 glutamina + Pi + H +

Suma: Glutamato + NH4 + + ATP y # 8594 glutamina + ADP + Pi + H +

La glutamina sintetasa se encuentra en todos los organismos y tiene un papel central en el metabolismo de los aminoácidos en los mamíferos, convirtiendo el NH4 + libre tóxico en glutamina para su transporte en la sangre.
En bacterias y plantas, el glutamato se produce a partir de glutamina y & # 945-cetoglutarato en una reacción catalizada por glutamato sintasa. & # 945-cetoglutarato, un intermedio del ciclo del ácido cítrico, sufre una aminación reductora con glutamina como donante de nitrógeno:

& # 945-Cetoglutarato + glutamina + NADPH + H + & # 8594 2 glutamato + NADP

La reacción neta de la glutamina sintetasa y la glutamato sintasa es:

& # 945-Cetoglutarato + NH4 + + NADPH + ATP & # 8594 L-glutamato + NADP + ADP + Pi

La glutamato sintasa no está presente en los animales, que, en cambio, mantienen altos niveles de glutamato mediante procesos como la transaminación de & # 945-cetoglutarato durante el catabolismo de aminoácidos. El glutamato también se puede formar en otra vía, aunque menor,: la reacción de 945-cetoglutarato y NH4 + para formar glutamato en un solo paso. Esto es catalizado por L-glutamato deshidrogenasa, una enzima presente en todos los organismos. La reducción de potencia es proporcionada por NADPH:

& # 945-Cetoglutarato + NH4 + + NADPH & # 8594 L-glutamato + NADP + + H2O

Encontramos esta reacción en el catabolismo de los aminoácidos. En las células eucariotas, la L-glutamato deshidrogenasa se encuentra en la matriz mitocondrial. El equilibrio de la reacción favorece a los reactivos y la Km para el NH4 + (

1 mM) es tan alto que la reacción probablemente solo haga una contribución modesta a la asimilación del NH4 + en aminoácidos y otros metabolitos. Recuerde que la reacción de la glutamato deshidrogenasa, al revés. Las concentraciones de NH4 + lo suficientemente altas para que la reacción de la glutamato deshidrogenasa contribuya de manera significativa a los niveles de glutamato generalmente ocurren solo cuando se agrega NH3 al suelo o cuando los organismos se cultivan en un laboratorio en presencia de concentraciones altas de NH3.

Prolina es un derivado ciclado del glutamato. En el primer paso de la síntesis de prolina, el ATP reacciona con el grupo carboxilo & # 947 del glutamato para formar un fosfato de acilo, que es reducido por NADPH o NADH a glutamato & # 947-semialdehído. Este intermedio sufre una rápida ciclación espontánea y luego se reduce más para producir prolina. Arginina se sintetiza a partir del glutamato a través de la ornitina y el ciclo de la urea en animales. En principio, la ornitina también podría sintetizarse a partir de glutamato y semialdehído # 947 por transaminación, pero la ciclación espontánea del semialdehído en la ruta de la prolina impide un suministro suficiente de este intermedio para la síntesis de ornitina. Las bacterias tienen una vía biosintética de novo para la ornitina (y por lo tanto la arginina) que es paralela a algunos pasos de la vía de la prolina, pero incluye dos pasos adicionales que evitan el problema de la ciclación espontánea del glutamato y el semialdehído (figura 15-2). En el primer paso, el grupo & # 945-amino del glutamato se bloquea mediante una acetilación que requiere acetil-CoA y luego, después del paso de transaminación, el grupo acetilo se elimina para producir ornitina.

FIGURA 15 2 Biosíntesis de prolina y arginina a partir del glutamato en bacterias. Los cinco átomos de carbono de la prolina surgen del glutamato. En muchos organismos, la glutamato deshidrogenasa es inusual porque utiliza NADH o NADPH como cofactor. Lo mismo puede ocurrir con otras enzimas en estas vías. El -semialdehído en la ruta de la prolina sufre una ciclación rápida y reversible a 1-pirrolina-5-carboxilato (P5C), con el equilibrio favoreciendo la formación de P5C. La ciclación se evita en la ruta de la ornitina / arginina mediante la acetilación del grupo amino beta del glutamato en el primer paso y la eliminación del grupo acetilo después de la transaminación. Aunque algunas bacterias carecen de arginasa y, por lo tanto, del ciclo completo de la urea, pueden sintetizar arginina a partir de ornitina en pasos que son paralelos al ciclo de la urea en mamíferos, con citrulina y argininosuccinato como intermedios. Aquí, y en las siguientes figuras de este capítulo, las flechas de reacción indican la ruta lineal hacia los productos finales, sin considerar la reversibilidad de los pasos individuales. Por ejemplo, el segundo paso de la vía que conduce a la arginina, catalizada por la N-acetilglutamato deshidrogenasa, es químicamente similar a la reacción de gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa en la glucólisis y es fácilmente reversible.

Grupo 3-fosfoglicerato


La principal vía para la formación de serina es el mismo en todos los organismos (figura 15 3a). En el primer paso, el grupo hidroxilo del 3-fosfoglicerato se oxida por un deshidrogenasa (usando NAD +) para producir 3-fosfohidroxipiruvato. La transaminación del glutamato produce 3-fosfoserina, que se hidroliza a serina libre por fosfoserina fosfatasa. La serina (tres carbonos) es el precursor de glicina (dos carbonos) mediante la eliminación de un átomo de carbono por serina hidroximetiltransferasa. El tetrahidrofolato acepta el carbono & # 946 (C-3) de la serina, que forma un puente de metileno entre N-5 y N-10 para producir N5, N10-metilentetrahidrofolato. La reacción general, que es reversible, también requiere fosfato de piridoxal. En el hígado de los vertebrados, la glicina también puede ser producida por glicina sintasa (también llamada enzima de escisión de glicina):

CO2 + NH4 + + N5, N10-metilentetrahidrofolato + NADH + H + y # 8594 glicina + tetrahidrofolato + NAD +

Las plantas y las bacterias producen el azufre reducido necesario para la síntesis de cisteína (y metionina, que se describe más adelante) de los sulfatos ambientales, la ruta se muestra en la Figura 15 3b, c. El sulfato se activa en dos pasos para producir 3-fosfoadenosina-5'-fosfosulfato (PAPS), que sufre una reducción de ocho electrones a sulfuro. Luego, el sulfuro se usa en la formación de cisteína a partir de serina en una ruta de dos pasos. Los mamíferos sintetizan cisteína a partir de dos aminoácidos: la metionina proporciona el átomo de azufre y la serina proporciona el esqueleto carbónico (fig. 15-3d). La reacción es catalizada por cistationina y # 946-sintasa, para producir cistationina y cistationina y # 947-liasa, una enzima PLPrequiring, cataliza la eliminación de amoníaco y la escisión de cistationina para producir cisteína libre.


FIGURA 15 3
(a) Biosíntesis de serina a partir de 3-fosfoglicerato y de glicina a partir de serina en todos los organismos.
(b) Biosíntesis de cisteína a partir de serina en bacterias y plantas.
(c) El origen del azufre reducido
(d) Biosíntesis de cisteína a partir de homocisteína y serina en mamíferos. La homocisteína se forma a partir de metionina.

Grupo Oxaloacetato y Piruvato


Alanina y aspartato se sintetizan a partir de piruvato y oxalacetato, respectivamente, por transaminación de glutamato. Asparagina se sintetiza por amidación de aspartato, con glutamina donando el NH4 +. Estos son aminoácidos no esenciales y sus rutas biosintéticas simples ocurren en todos los organismos. La metionina, treonina, lisina, isoleucina, valina y leucina son aminoácidos esenciales. Sus vías biosintéticas son complejas e interconectadas (figura 15.4). En algunos casos, las vías en bacterias, hongos y plantas difieren significativamente. El aspartato da lugar a metionina, treonina y lisina. Los puntos de ramificación se encuentran en el aspartato y el semialdehído, un intermedio en las tres vías, y en la homoserina, un precursor de la treonina y la metionina. La treonina, a su vez, es uno de los precursores de la isoleucina. los valina y isoleucina las vías comparten cuatro enzimas (figura 15.4, pasos 18 a 21).
El piruvato da lugar a valina e isoleucina en vías que comienzan con la condensación de dos carbonos de piruvato con otra molécula de piruvato (vía de la valina) o con el cetobutirato (vía de la isoleucina). El & # 945-cetobutirato se deriva de la treonina en una reacción que requiere fosfato de piridoxal (figura 15.4, paso 17). Un intermedio en la vía de la valina, & # 945-cetoisovalerato, es el punto de partida para una vía ramificada de cuatro pasos que conduce a leucina (pasos 22 a 25).

FIGURA 15 4 Biosíntesis de seis aminoácidos esenciales de oxaloacetato y piruvato en bacterias: metionina, treonina, lisina, isoleucina, valina y leucina. Aquí, y en otras vías de varios pasos, las enzimas se enumeran en la clave. Tenga en cuenta que L, L - & # 945, & # 949-diaminopimelate, el producto del paso 14, es simétrico. Los carbonos derivados del piruvato (y el grupo amino derivado del glutamato) no se rastrean más allá de este punto, porque las reacciones posteriores pueden colocarlos en cualquier extremo de la molécula de lisina.

Grupo fosfoenolpiruvato y eritrosa 4-fosfato


Los anillos aromáticos no están fácilmente disponibles en el medio ambiente, aunque el anillo de benceno es muy estable. La ruta ramificada al triptófano, fenilalanina y tirosina, presente en bacterias, hongos y plantas, es la principal ruta biológica de formación de anillos aromáticos. Procede a través del cierre del anillo de un precursor alifático seguido de la adición escalonada de dobles enlaces. Los primeros cuatro pasos producen shikimato, una molécula de siete carbonos derivada de eritrosa 4-fosfato y fosfoenolpiruvato (figura 15.5a). El shikimato se convierte en corismato en tres pasos que incluyen la adición de tres carbonos más de otra molécula de fosfoenolpiruvato. El corismato es el primer punto de ramificación de la vía, con una ramificación que conduce al triptófano y la otra a la fenilalanina y la tirosina.
En el triptófano rama (Fig.15 5b), el corismato se convierte en antranilato en una reacción en la que la glutamina dona el nitrógeno que se convertirá en parte del anillo de indol. El antranilato luego se condensa con PRPP. El anillo indol del triptófano se deriva de los carbonos del anillo y del grupo amino del antranilato más dos carbonos derivados del PRPP. La reacción final en la secuencia es catalizada por triptófano sintasa. Esta enzima tiene una estructura de subunidades & # 9452 & # 9462 y se puede disociar en dos subunidades & # 945 y una subunidad & # 9462 que catalizan diferentes partes de la reacción general:

Indol-3-glicerol + fosfato & # 8594 indol + gliceraldehído 3-fosfato
& # 945 subunidad

Indol + serina y triptófano # 8594 + H2O
& # 9462 subunidad

La segunda parte de la reacción requiere fosfato de piridoxal (figura 15.6). El indol formado en la primera parte no es liberado por la enzima, sino que se mueve a través de un canal desde el sitio activo de la subunidad & # 945 hasta el sitio activo de la subunidad & # 946, donde se condensa con un intermedio de base de Schiff derivado de serina y PLP. La canalización intermedia de este tipo puede ser una característica de toda la ruta desde el corismato hasta el triptófano. Los sitios activos enzimáticos que catalizan diferentes pasos (a veces no pasos secuenciales) de la ruta del triptófano se encuentran en polipéptidos individuales en algunas especies de hongos y bacterias, pero son proteínas separadas en otras. Además, la actividad de algunas de estas enzimas requiere una asociación no covalente con otras enzimas de la vía. Estas observaciones sugieren que todas las enzimas de la vía son componentes de un gran complejo multienzimático tanto en procariotas como en eucariotas. Estos complejos generalmente no se conservan intactos cuando las enzimas se aíslan usando métodos bioquímicos tradicionales, pero se está acumulando evidencia de la existencia de complejos multienzimáticos para esta y una serie de otras vías metabólicas.
En plantas y bacterias, fenilalanina y tirosina se sintetizan a partir del corismato en vías mucho menos complejas que la vía del triptófano. El intermedio común es el prefenato (figura 15 7). El paso final en ambos casos es la transaminación con glutamato. Los animales pueden producir tirosina directamente a partir de fenilalanina a través de la hidroxilación en C-4 del grupo fenilo mediante fenilalanina hidroxilasEsta enzima también participa en la degradación de la fenilalanina.

FIGURA 15 5
(a) Biosíntesis del corismato, un intermedio en la síntesis de aminoácidos aromáticos en bacterias y plantas. Todos los carbonos se derivan de eritrosa 4-fosfato (violeta claro) o fosfoenolpiruvato (rosa). Tenga en cuenta que el NAD requerido como cofactor en el paso 2 se libera sin cambios, puede reducirse transitoriamente a NADH durante la reacción, con formación de un intermedio de reacción oxidado. El paso 6 es inhibido competitivamente por glifosato, el ingrediente activo en el herbicida Roundup ampliamente utilizado. El herbicida es relativamente no tóxico para los mamíferos, que carecen de esta vía biosintética. Los nombres químicos quinate, shikimate y chorismate se derivan de los nombres de las plantas en las que se ha encontrado que estos intermedios se acumulan.
(b) Biosíntesis de triptófano a partir de corismato en bacterias y plantas. En E. coli, las enzimas que catalizan los pasos 1 y 2 son subunidades de un solo complejo.

FIGURA 15 6 Reacción de triptófano sintasa. Esta enzima cataliza una reacción de varios pasos con varios tipos de reordenamientos químicos.
1) Una escisión aldólica produce indol y gliceraldehído 3-fosfato, esta reacción no requiere PLP.
2) La deshidratación de la serina forma un intermedio PLP-aminoacrilato.
3) y 4) PLP-aminoacrilato se condensa con indol.
5) el producto se hidroliza para liberar triptófano.
Estas transformaciones facilitadas por PLP ocurren en el carbono & # 946 (C-3) del aminoácido. El carbono & # 946 de la serina está unido al sistema de anillo indol. Mecanismo de triptófano sintasa.

FIGURA 15 7 Biosíntesis de fenilalanina y tirosina a partir del corismato en bacterias y plantas. La conversión de corismato en prefenato es un raro ejemplo biológico de un reordenamiento de Claisen.

Histidina de ribosa 5-fosfato


Histidina se deriva de tres precursores (figura 15.8): el PRPP aporta cinco carbonos, el anillo de purina del ATP aporta un nitrógeno y un carbono, y la glutamina aporta el nitrógeno del segundo anillo. Los pasos clave son la condensación de ATP y PRPP, en la que N-1 del anillo de purina se une al C-1 activado de la ribosa de PRPP (paso 1) apertura del anillo de purina que finalmente deja N-1 y C-2 de adenina ligada a la ribosa (paso 3) y formación del anillo imidazol, reacción en la que la glutamina dona un nitrógeno (paso 5). El uso de ATP como un metabolito en lugar de un cofactor de alta energía es inusual, pero no un desperdicio, porque encaja con la ruta biosintética de las purinas. El remanente de ATP que se libera después de la transferencia de N-1 y C-2 es 5-aminoimidazol-4-carboxamida ribonucleótido (AICAR), un intermedio de la biosíntesis de purina que se recicla rápidamente a ATP.

FIGURA 15 8 Biosíntesis de histidina en bacterias y plantas. Los átomos derivados de PRPP y ATP están sombreados en rojo y azul, respectivamente. Dos de los nitrógenos de histidina se derivan de la glutamina y el glutamato (verde). Tenga en cuenta que el derivado de ATP que queda después del paso 5 (AICAR) es un intermedio en la biosíntesis de purina, por lo que el ATP se regenera rápidamente.

Regulación de la biosíntesis de aminoácidos

La regulación más sensible de la síntesis de aminoácidos tiene lugar mediante la inhibición por retroalimentación del producto final en la primera reacción de la vía. Esta primera reacción suele ser irreversible y catalizada por una enzima alostérica. En las bacterias, esta modulación alostérica de la síntesis de aminoácidos se produce como una respuesta minuto a minuto. La regulación alostérica puede ser considerablemente más compleja. Un ejemplo es el notable conjunto de controles alostéricos que se ejercen sobre la glutamina sintetasa de E. coli. Seis productos derivados de la glutamina sirven como moduladores de retroalimentación negativa de la enzima, y ​​los efectos generales de estos y otros moduladores son más que aditivos. Tal regulación se llama inhibición concertada.
Debido a que los 20 aminoácidos comunes deben producirse en las proporciones correctas para la síntesis de proteínas, las células han desarrollado formas no solo de controlar la velocidad de síntesis de los aminoácidos individuales, sino también de coordinar su formación. Tal coordinación está especialmente bien desarrollada en células bacterianas de crecimiento rápido. La Figura 15.9 muestra cómo las células de E. coli coordinan la síntesis de lisina, metionina, treonina e isoleucina, todas ellas hechas de aspartato. Son evidentes varios tipos importantes de patrones de inhibición. El paso de aspartato a aspartil - & # 946-fosfato es catalizado por tres isoenzimas, cada una controlada independientemente por diferentes moduladores.
Esta multiplicidad de enzimas evita que un producto final biosintético cierre pasos clave en una ruta cuando se requieren otros productos de la misma ruta. Los pasos de aspartato-semialdehído a homoserina y de treonina a cetobutirato también son catalizados por isoenzimas duales controladas independientemente. Una isoenzima para la conversión de aspartato en aspartil - & # 946-fosfato es inhibida alostéricamente por dos moduladores diferentes, lisina e isoleucina, cuya acción es más que aditiva, otro ejemplo de inhibición concertada. La secuencia de aspartato a isoleucina sufre una inhibición de retroalimentación negativa múltiple superpuesta, por ejemplo, la isoleucina inhibe la conversión de treonina en cetobutirato y la treonina inhibe su propia formación en tres puntos: de homoserina, de aspartato de semialdehído, y de aspartato. Este mecanismo regulador general se llama inhibición de retroalimentación secuencial.

FIGURA 15 9 Mecanismos reguladores entrelazados en la biosíntesis de varios aminoácidos derivados del aspartato en E. coli. Tres enzimas (A, B, C) tienen dos o tres formas de isoenzimas, indicadas por subíndices numéricos. En cada caso, una isoenzima (A2, B1 y C2) no tiene regulación alostérica, estas isoenzimas están reguladas por cambios en la cantidad sintetizada. La síntesis de las isoenzimas A2 y B1 se reprime cuando los niveles de metionina son altos y la síntesis de la isoenzima C2 se reprime cuando los niveles de isoleucina son altos. La enzima A es aspartoquinasa B, homoserina deshidrogenasa C, treonina deshidratasa.

RESUMEN

Las plantas y las bacterias sintetizan los 20 aminoácidos comunes. Los mamíferos pueden sintetizar aproximadamente la mitad de los demás que se requieren en la dieta (aminoácidos esenciales). Entre los aminoácidos no esenciales, el glutamato se forma por aminación reductora de cetoglutarato y sirve como precursor de glutamina, prolina y arginina. La alanina y el aspartato (y por tanto la asparagina) se forman a partir de piruvato y oxaloacetato, respectivamente, por transaminación. La cadena de carbono de la serina se deriva del 3-fosfoglicerato. La serina es un precursor de la glicina, el átomo de carbono de la serina se transfiere al tetrahidrofolato. En los microorganismos, la cisteína se produce a partir de la serina y del sulfuro producido por la reducción del sulfato ambiental. Los mamíferos producen cisteína a partir de metionina y serina mediante una serie de reacciones que requieren S-adenosilmetionina y cistationina. Entre los aminoácidos esenciales, los aromáticos (fenilalanina, tirosina y triptófano) se forman por una vía en la que el corismato ocupa un punto de ramificación clave. El pirofosfato de fosforribosilo es un precursor del triptófano y la histidina. La vía hacia la histidina está interconectada con la vía sintética de las purinas. La tirosina también se puede formar por hidroxilación de fenilalanina (y por lo tanto se considera condicionalmente esencial). Las vías de los otros aminoácidos esenciales son complejas.Las rutas biosintéticas de aminoácidos están sujetas a la inhibición del producto final alostérico; la enzima reguladora suele ser la primera en la secuencia. Se coordina la regulación de las diversas vías sintéticas.


Contenido

Del conjunto básico de veinte aminoácidos (sin contar la selenocisteína), los humanos no pueden sintetizar ocho. Además, se consideran los aminoácidos arginina, cisteína, glicina, glutamina, histidina, prolina, serina y tirosina. condicionalmente esencial, lo que significa que normalmente no se requieren en la dieta, pero deben suministrarse de forma exógena a poblaciones específicas que no lo sintetizan en cantidades adecuadas. [2] [3] Por ejemplo, el ciclo de la urea sintetiza suficiente arginina para satisfacer las necesidades de un adulto, pero quizás no las de un niño en crecimiento. Los aminoácidos que deben obtenerse de la dieta se denominan aminoácidos esenciales. Los aminoácidos no esenciales se producen en el cuerpo. Las vías para la síntesis de aminoácidos no esenciales son bastante simples. La glutamato deshidrogenasa cataliza la aminación reductora de α-cetoglutarato a glutamato. Se produce una reacción de transaminación en la síntesis de la mayoría de los aminoácidos. En este paso, se establece la quiralidad del aminoácido. La alanina y el aspartato se sintetizan mediante la transaminación de piruvato y oxaloacetato, respectivamente. La glutamina se sintetiza a partir de NH4 + y glutamato, y la asparagina se sintetiza de manera similar. La prolina y la arginina se derivan del glutamato. La serina, formada a partir de 3-fosfoglicerato, es el precursor de la glicina y la cisteína. La tirosina se sintetiza mediante la hidroxilación de fenilalanina, un aminoácido esencial. Las vías para la biosíntesis de aminoácidos esenciales son mucho más complejas que las de los no esenciales.

El cortisol inhibe la síntesis de proteínas. [4]

La mayoría de los aminoácidos se sintetizan a partir de α-cetoácidos y luego se transaminan a partir de otro aminoácido, generalmente glutamato. La enzima involucrada en esta reacción es una aminotransferasa.

α-cetoácido + glutamato ⇄ aminoácido + α-cetoglutarato

La familia de α-cetoglutarato de síntesis de aminoácidos (síntesis de glutamato, glutamina, prolina y arginina) comienza con α-cetoglutarato, un intermedio en el ciclo del ácido cítrico. La concentración de α-cetoglutarato depende de la actividad y el metabolismo dentro de la célula junto con la regulación de la actividad enzimática. En E. coli La citrato sintasa, la enzima involucrada en la reacción de condensación que inicia el ciclo del ácido cítrico, es fuertemente inhibida por la inhibición por retroalimentación de α-cetoglutarato y puede ser inhibida por DPNH así como por altas concentraciones de ATP. [5] Esta es una de las regulaciones iniciales de la familia α-cetoglutarato de síntesis de aminoácidos.

La regulación de la síntesis de glutamato a partir de α-cetoglutarato está sujeta al control regulador del ciclo del ácido cítrico, así como a la acción de masa dependiente de las concentraciones de reactivos involucrados debido a la naturaleza reversible de las reacciones de transaminación y glutamato deshidrogenasa. [5]

La conversión de glutamato en glutamina está regulada por la glutamina sintetasa (GS) y es un paso clave en el metabolismo del nitrógeno. [5] Esta enzima está regulada por al menos cuatro mecanismos diferentes: 1. Represión y depresión debido a los niveles de nitrógeno 2. Activación e inactivación debido a formas enzimáticas (tensas y relajadas) 3. Inhibición por retroalimentación acumulativa a través de metabolitos del producto final y 4. Alteraciones de la enzima debido a la adenilación y desadenilación. [5] En medios ricos en nitrógeno o condiciones de crecimiento que contienen grandes cantidades de amoníaco, hay un nivel bajo de GS, mientras que en cantidades limitadas de amoníaco, la actividad específica de la enzima es 20 veces mayor. [5] La confirmación de la enzima juega un papel en la regulación dependiendo de si GS está en forma tensa o relajada. La forma tensa de GS es completamente activa, pero la eliminación del manganeso convierte la enzima en un estado relajado. El estado conformacional específico ocurre en base a la unión de cationes divalentes específicos y también está relacionado con la adenilación. [5] La inhibición por retroalimentación de GS se debe a una retroalimentación acumulativa debida a varios metabolitos que incluyen L-triptófano, L-histidina, AMP, CTP, glucosamina-6-fosfato y carbamil fosfato, alanina y glicina. [5] Un exceso de cualquier producto no inhibe individualmente la enzima, pero una combinación o acumulación de todos los productos finales tiene un fuerte efecto inhibidor sobre la síntesis de glutamina. [5] La actividad de la glutamina sintasa también se inhibe mediante la adenilación. La actividad de adenilación es catalizada por la enzima bifuncional de eliminación de adenililtransferasa / adenililo (AT / AR). La glutamina y una proteína reguladora llamada PII actúan juntas para estimular la adenilación. [6]

La regulación de la biosíntesis de prolina puede depender del paso de control inicial a través de la inhibición por retroalimentación negativa. [7] En E. coli, la prolina inhibe alostéricamente la glutamato 5-quinasa que cataliza la reacción de L-glutamato a un intermedio inestable L-γ-glutamil fosfato. [7]

La síntesis de arginina también utiliza retroalimentación negativa y represión a través de un represor codificado por el gen. argR. El producto genético de argR, ArgR es un aporepresor y la arginina como correpresor afectan al operón de la biosíntesis de arginina. El grado de represión está determinado por las concentraciones de la proteína represora y el nivel de correpresor. [8]

La fenilalanina, la tirosina y el triptófano, los aminoácidos aromáticos, surgen del corismato. El primer paso, la condensación del ácido 3-desoxi-D-arabino-heptulosónico 7-fosfato (DAHP) de PEP / E4P, utiliza tres isoenzimas AroF, AroG y AroH. Cada uno de estos tiene su síntesis regulada a partir de tirosina, fenilalanina y triptófano, respectivamente. El resto de las enzimas de la vía común (conversión de DAHP en corismato) parecen sintetizarse de forma constitutiva, a excepción de la quinasa de shikimato, que puede ser inhibida por el shikimato mediante inhibición lineal de tipo mixto.

La tirosina y la fenilalanina se biosintetizan a partir del prefenato, que se convierte en un intermedio específico de aminoácidos. Este proceso está mediado por una fenilalanina (PheA) o tirosina (TyrA) específica de corismato mutasa-prefenato deshidrogenasa. PheA usa una deshidrogenasa simple para convertir el prefenato en fenilpiruvato, mientras que TyrA usa una deshidrogenasa dependiente de NAD para producir 4-hidroxilfenilpiruvato. Tanto PheA como TyrA son inhibidos por retroalimentación por sus respectivos aminoácidos. La tirosina también puede inhibirse a nivel transcripcional por el represor TyrR. TyrR se une a las cajas TyrR en el operón cerca del promotor del gen que quiere reprimir.

La biosíntesis de triptófano implica la conversión de corismato en antranilato usando antranilato sintasa. Esta enzima requiere glutamina como donante de grupos amino o amoniaco en sí. La antranilato sintasa está regulada por los productos génicos de trpE y trpG. trpE codifica la primera subunidad, que se une al corismato y mueve el grupo amino del donante al corismato. trpG codifica la segunda subunidad, lo que facilita la transferencia del grupo amino de la glutamina. La antranilato sintasa también está regulada por inhibición por retroalimentación: el triptófano es un correpresor del represor TrpR.

La familia de aminoácidos oxalacetato / aspartato se compone de lisina, asparagina, metionina, treonina e isoleucina. El aspartato se puede convertir en lisina, asparagina, metionina y treonina. La treonina también da lugar a isoleucina. Las enzimas asociadas están sujetas a regulación mediante inhibición por retroalimentación y / o represión a nivel genético. Como es típico en las vías metabólicas altamente ramificadas, regulación adicional en cada punto de ramificación de la vía. Este tipo de esquema regulador permite controlar el flujo total de la vía del aspartato además del flujo total de aminoácidos individuales. La vía del aspartato utiliza ácido L-aspártico como precursor de la biosíntesis de una cuarta parte de los aminoácidos básicos.

Aspartato Editar

La biosíntesis de aspartato implica con frecuencia la transaminación de oxalacetato.

La enzima aspartoquinasa, que cataliza la fosforilación del aspartato e inicia su conversión en otros aminoácidos, se puede descomponer en 3 isoenzimas, AK-I, II y III. La treonina inhibe la retroalimentación de AK-I, mientras que la lisina inhibe las AK-II y III. Como nota al margen, AK-III cataliza la fosforilación del ácido aspártico que es el paso comprometido en esta vía biosintética. La aspartato quinasa se regula negativamente por la presencia de treonina o lisina.

Lisina Editar

La lisina se sintetiza a partir del aspartato a través de la vía del diaminopimelato (DAP). Las dos etapas iniciales de la vía DAP son catalizadas por aspartocinasa y aspartato semialdehído deshidrogenasa. Estas enzimas juegan un papel clave en la biosíntesis de lisina, treonina y metionina. Hay dos aspartoquinasa / homoserina deshidrogenasas bifuncionales, ThrA y MetL, además de una aspartoquinasa monofuncional, LysC. La transcripción de genes de aspartoquinasa está regulada por concentraciones de los aminoácidos producidos posteriormente, lisina, treonina y metionina. Cuanto más altas sean estas concentraciones de aminoácidos, menos se transcribe el gen. ThrA y LysC también son inhibidas por la treonina y la lisina. Finalmente, DAP descarboxilasa LysA media el último paso de la síntesis de lisina y es común para todas las especies bacterianas estudiadas. La formación de aspartato quinasa (AK), que cataliza la fosforilación del aspartato e inicia su conversión en otros aminoácidos, también es inhibida tanto por la lisina como por la treonina, lo que evita la formación de los aminoácidos derivados del aspartato. Además, las altas concentraciones de lisina inhiben la actividad de la dihidrodipicolinato sintasa (DHPS). Entonces, además de inhibir la primera enzima de la ruta biosintética de las familias de aspartato, la lisina también inhibe la actividad de la primera enzima después del punto de ramificación, es decir, la enzima que es específica para la síntesis de la propia lisina.

Asparagina Editar

La biosíntesis de la asparagina se origina con el aspartato utilizando una enzima transaminasa. La enzima asparagina sintetasa produce asparagina, AMP, glutamato y pirofosfato a partir de aspartato, glutamina y ATP. En la reacción de la asparagina sintetasa, el ATP se usa para activar el aspartato, formando β-aspartil-AMP. La glutamina dona un grupo amonio, que reacciona con β-aspartil-AMP para formar asparagina y AMP libre.

En las bacterias se encuentran dos asparagina sintetasas. Ambos se conocen como proteína AsnC. Están codificados por los genes AsnA y AsnB. AsnC está regulada de forma autógena, que es donde el producto de un gen estructural regula la expresión del operón en el que residen los genes. El efecto estimulante de AsnC sobre la transcripción de AsnA está regulado negativamente por la asparagina. Sin embargo, la autorregulación de AsnC no se ve afectada por la asparagina.

Metionina Editar

La biosíntesis de metionina está sujeta a una estricta regulación. La proteína represora MetJ, en cooperación con la proteína correpresora S-adenosil-metionina, media la represión de la biosíntesis de metionina. El regulador MetR es necesario para la expresión génica de MetE y MetH y funciona como transactivador de la transcripción de estos genes. La actividad transcripcional de MetR está regulada por la homocisteína, que es el precursor metabólico de la metionina. También se sabe que la vitamina B12 puede reprimir la expresión del gen MetE, que está mediada por la holoenzima MetH.

Treonina Editar

En plantas y microorganismos, la treonina se sintetiza a partir del ácido aspártico a través de α-aspartil-semialdehído y homoserina. Homoserine sufre O-fosforilación: este éster de fosfato sufre hidrólisis concomitante con la reubicación del grupo OH. [9] Las enzimas involucradas en una biosíntesis típica de treonina incluyen aspartocinasa, β-aspartato semialdehído deshidrogenasa, homoserina deshidrogenasa, homoserina quinasa, treonina sintasa.

La biosíntesis de treonina se regula mediante la regulación alostérica de su precursor, la homoserina, alterando estructuralmente la enzima homoserina deshidrogenasa. Esta reacción se produce en un punto de ramificación clave de la vía, y el sustrato homoserina actúa como precursor de la biosíntesis de lisina, metionina, treonina e isoleucina. Los niveles altos de treonina dan como resultado niveles bajos de síntesis de homoserina. La síntesis de aspartato quinasa (AK), que cataliza la fosforilación del aspartato e inicia su conversión en otros aminoácidos, es inhibida por retroalimentación por lisina, isoleucina y treonina, lo que impide la síntesis de los aminoácidos derivados del aspartato. Entonces, además de inhibir la primera enzima de la ruta biosintética de las familias de aspartato, la treonina también inhibe la actividad de la primera enzima después del punto de ramificación, es decir, la enzima que es específica para la síntesis de la propia treonina.

Isoleucina Editar

En plantas y microorganismos, la isoleucina se biosintetiza a partir del ácido pirúvico y el alfa-cetoglutarato. Las enzimas involucradas en esta biosíntesis incluyen acetolactato sintasa (también conocida como acetohidroxiácido sintasa), acetohidroxiácido isomerorreductasa, dihidroxiácido deshidratasa y valina aminotransferasa. [10]

En términos de regulación, las enzimas treonina desaminasa, dihidroxiácido deshidrasa y transaminasa están controladas por la regulación del producto final. es decir, la presencia de isoleucina regulará negativamente la biosíntesis de treonina. Las altas concentraciones de isoleucina también dan como resultado la regulación a la baja de la conversión del aspartato en el intermedio aspartil-fosfato, deteniendo así la biosíntesis adicional de lisina, metionina, treonina e isoleucina.

La síntesis de histidina en E. coli es una vía compleja que involucra a varias enzimas. La síntesis comienza con la fosforilación de 5-fosforribosilpirofosfato (PRPP), catalizada por ATP-fosforribosil transferasa. El fosforribosil-ATP se convierte en fosforribosil-AMP (PRAMP). His4 luego cataliza la formación de fosforribosilformimino AICAR-fosfato, que luego se convierte en fosforibulosilformimino-AICAR-P por el producto del gen His6. [11] His7 divide el fosforibulosilformimino-AICAR-P para formar D-eritro-imidazol-glicerol-fosfato. Después, His3 forma imidazol acetol-fosfato liberando agua. His5 luego hace L-histidinol-fosfato, que luego es hidrolizado por His2 produciendo histidinol. His4 cataliza la oxidación de L-histidinol para formar L-histidinal, un amino aldehído. En el último paso L-histidinal se convierte en L-histidina. [11] [12]

En general, la biosíntesis de histidina es muy similar en plantas y microorganismos. [13] [14]

HisG → HisE / HisI → HisA → HisH → HisF → HisB → HisC → HisB → HisD (HisE / I y HisB son enzimas bifuncionales)

Las enzimas están codificadas en el operón his. Este operón tiene un bloque distinto de la secuencia líder, llamado bloque 1:

Esta secuencia líder es importante para la regulación de la histidina en E. coli. los su El operón opera bajo un sistema de regulación coordinada donde todos los productos génicos serán reprimidos o deprimidos por igual. El factor principal en la represión o desrepresión de la síntesis de histidina es la concentración de ARNt cargados de histidina. La regulación de la histidina es bastante simple considerando la complejidad de su vía de biosíntesis y se parece mucho a la regulación del triptófano. En este sistema, la secuencia líder completa tiene 4 bloques de hebras complementarias que pueden formar estructuras de bucles en horquilla. [14] El bloque uno, que se muestra arriba, es la clave para la regulación. Cuando los niveles de ARNt cargados con histidina son bajos en la célula, el ribosoma se detendrá en la cadena de residuos de His en el bloque 1. Este bloqueo del ribosoma permitirá que las cadenas complementarias 2 y 3 formen un bucle de horquilla. El bucle formado por las hebras 2 y 3 forma un anti-terminador y traslación del su los genes continuarán y se producirá histidina. Sin embargo, cuando los niveles de ARNt cargados con histidina son altos, el ribosoma no se detendrá en el bloque 1, esto no permitirá que las hebras 2 y 3 formen una horquilla. En cambio, las hebras 3 y 4 formarán un bucle de horquilla más abajo del ribosoma. El bucle de horquilla formado por las hebras 3 y 4 es un bucle de terminación, cuando el ribosoma entra en contacto con el bucle, se "desprende" de la transcripción. Cuando se extrae el ribosoma, su los genes no se traducirán y la célula no producirá histidina. [15]

Serina Editar

La serina es el primer aminoácido de esta familia que se produce y luego se modifica para producir tanto glicina como cisteína (y muchas otras moléculas biológicamente importantes). La serina se forma a partir de 3-fosfoglicerato en la siguiente vía:

3-fosfoglicerato → fosfohidroxilpiruvato → fosfoserina → serina

La conversión de 3-fosfoglicerato a fosfohidroxilpiruvato se logra mediante la enzima fosfoglicerato deshidrogenasa. Esta enzima es el paso regulador clave en esta vía. La fosfoglicerato deshidrogenasa está regulada por la concentración de serina en la célula. A altas concentraciones, esta enzima estará inactiva y no se producirá serina. A bajas concentraciones de serina, la enzima estará completamente activa y la bacteria producirá serina. [16] Dado que la serina es el primer aminoácido producido en esta familia, tanto la glicina como la cisteína estarán reguladas por la concentración disponible de serina en la célula. [17]

Glicina Editar

La glicina se biosintetiza a partir de la serina, catalizada por la serina hidroximetiltransferasa (SHMT). La enzima reemplaza eficazmente un grupo hidroximetilo con un átomo de hidrógeno.

SHMT está codificado por el gen glyA. La regulación de glyA es complejo y se sabe que incorpora serina, glicina, metionina, purinas, timina y folatos. El mecanismo completo aún no se ha dilucidado. [18] Se sabe que el producto del gen de metionina MetR y el intermedio de metionina homocisteína regulan positivamente la glyA. La homocisteína es un coactivador de glyA y debe actuar en concierto con MetR. [18] [19] Por otro lado, se sabe que PurR, una proteína que juega un papel en la síntesis de purinas y la S-adenosilmetionina, regulan negativamente glyA. PurR se une directamente a la región de control de glyA y apaga eficazmente el gen para que la bacteria no produzca glicina.

Cisteína Editar

Los genes necesarios para la síntesis de cisteína están codificados en el cys regulon. La integración de azufre está regulada positivamente por CysB. Los inductores eficaces de este regulón son la N-acetilserina (NAS) y cantidades muy pequeñas de azufre reducido. CysB funciona uniéndose a la mitad de los sitios de ADN en el cys regulon. Estos medios sitios difieren en cantidad y disposición dependiendo del promotor de interés.Sin embargo, hay un medio sitio que se conserva. Se encuentra aguas arriba del sitio -35 del promotor. También hay múltiples sitios accesorios dependiendo del promotor. En ausencia del inductor, NAS, CysB se unirá al ADN y cubrirá muchos de los medios sitios accesorios. Sin los medios sitios accesorios, el regulón no se puede transcribir y no se producirá cisteína. Se cree que la presencia de NAS hace que CysB experimente un cambio conformacional. Este cambio conformacional permite que CysB se una correctamente a todos los medios sitios y provoca el reclutamiento de la ARN polimerasa. La ARN polimerasa luego transcribirá el cys se producirá regulón y cisteína.

Sin embargo, se requiere más regulación para esta vía. CysB puede regular negativamente su propia transcripción uniéndose a su propia secuencia de ADN y bloqueando la ARN polimerasa. En este caso, NAS actuará para impedir la unión de CysB a su propia secuencia de ADN. OAS es un precursor de NAS, la cisteína en sí puede inhibir CysE que funciona para crear OAS. Sin la OAS necesaria, no se producirá NAS y no se producirá cisteína. Hay otros dos reguladores negativos de la cisteína. Estas son las moléculas de sulfuro y tiosulfato, actúan para unirse a CysB y compiten con NAS por la unión de CysB. [20]

El piruvato, el resultado final de la glucólisis, puede alimentar tanto el ciclo del TCA como los procesos de fermentación. Las reacciones que comienzan con una o dos moléculas de piruvato conducen a la síntesis de alanina, valina y leucina. La inhibición por retroalimentación de los productos finales es el principal método de inhibición y, en E. coli, los ilvEDA El operón también juega un papel en esta regulación.

Alanina Editar

La alanina se produce mediante la transaminación de una molécula de piruvato usando dos pasos alternativos: 1) conversión de glutamato en α-cetoglutarato usando una transaminasa de glutamato-alanina, y 2) conversión de valina en α-cetoisovalerato a través de la transaminasa C.

No se sabe mucho sobre la regulación de la síntesis de alanina. El único método definido es la capacidad de la bacteria para reprimir la actividad de la transaminasa C mediante valina o leucina (ver ilvEDA operón). Aparte de eso, la biosíntesis de alanina no parece estar regulada. [21]

Valine Editar

La valina es producida por una vía de cuatro enzimas. Comienza con la condensación de dos equivalentes de piruvato catalizado por acetohidroxiácido sintasa produciendo α-acetolactato. El segundo paso implica la reducción dependiente de NADPH + de α-acetolactato y la migración de grupos metilo para producir α, β-dihidroxiisovalerato. Esto es catalizado por acetohidroxi isomeroreductasa. El tercer paso es la deshidratación de α, β-dihidroxiisovalerato catalizada por dihidroxiácido deshidrasa. En el cuarto y último paso, el α-cetoisovalerato resultante se somete a una transaminación catalizada por una alanina-valina transaminasa o una glutamato-valina transaminasa. La biosíntesis de valina está sujeta a inhibición por retroalimentación en la producción de acetohidroxiácido sintasa. [21]

Leucina Editar

La vía de síntesis de leucina diverge de la vía de la valina comenzando con el α-cetoisovalerato. La α-isopropilmalato sintasa cataliza esta condensación con acetil CoA para producir α-isopropilmalato. Una isomerasa convierte el α-isopropilmalato en β-isopropilmalato. El tercer paso es la oxidación dependiente de NAD + de β-isopropilmalato catalizada por una deshidrogenasa. El paso final es la transaminación del α-cetoisocaproato por la acción de una transaminasa glutamato-leucina.

La leucina, como la valina, regula el primer paso de su vía inhibiendo la acción de la α-isopropilmalato sintasa. [21] Dado que la leucina se sintetiza mediante una desviación de la vía sintética de la valina, la inhibición por retroalimentación de la valina en su vía también puede inhibir la síntesis de leucina.

Operón ilvEDA Editar

Los genes que codifican tanto la dihidroxiácido deshidrasa utilizada en la creación de α-cetoisovalerato y transaminasa E, así como otras enzimas, están codificados en el operón ilvEDA. Este operón está unido e inactivado por valina, leucina e isoleucina. (La isoleucina no es un derivado directo del piruvato, pero se produce mediante el uso de muchas de las mismas enzimas que se utilizan para producir valina e, indirectamente, leucina). Cuando uno de estos aminoácidos es limitado, el gen más alejado del aminoácido El sitio de unión de este operón puede transcribirse. Cuando un segundo de estos aminoácidos está limitado, se puede transcribir el siguiente gen más cercano al sitio de unión, y así sucesivamente. [21]

La producción comercial de aminoácidos generalmente se basa en bacterias mutantes que sobreproducen aminoácidos individuales utilizando glucosa como fuente de carbono. Algunos aminoácidos se producen mediante conversiones enzimáticas de intermedios sintéticos. El ácido 2-aminotiazolina-4-carboxílico es un intermedio en la síntesis industrial de L-cisteína, por ejemplo. El ácido aspártico se produce mediante la adición de amoníaco al fumarato usando una liasa. [22]


Vitaminas derivadas de aminoácidos vegetales: biosíntesis y función

Las vitaminas son compuestos orgánicos esenciales para el ser humano, habiendo perdido la capacidad de sintetizarlos de novo. Por lo tanto, representan los requisitos dietéticos, que están cubiertos por las plantas como la principal fuente dietética de la mayoría de las vitaminas (a través de los alimentos o la alimentación del ganado). La mayoría de las vitaminas sintetizadas por plantas presentan aminoácidos como precursores (B1, B2, B3, B5, B7, B9 y E) y, por tanto, están vinculados al metabolismo del nitrógeno vegetal. Los aminoácidos juegan diferentes roles en su biosíntesis y metabolismo, ya sea incorporados en la columna vertebral de la vitamina o como donantes de grupos amino, azufre o de un carbono. Existe una alta variación natural en el contenido de vitaminas en los cultivos y su explotación mediante el mejoramiento, la ingeniería metabólica y las prácticas agronómicas puede mejorar su calidad nutricional. Si bien las funciones bioquímicas subyacentes de las vitaminas como cosustratos o cofactores suelen ser comunes para la mayoría de los eucariotas, el impacto de las vitaminas B y E en el metabolismo y la fisiología puede ser bastante diferente en plantas y animales. En primer lugar, nuestro objetivo es ofrecer una descripción general de la biosíntesis de vitaminas derivadas de aminoácidos en las plantas, con un enfoque particular en cómo se puede aprovechar este conocimiento para aumentar el contenido de vitaminas en los cultivos. En segundo lugar, nos centraremos en las funciones de estas vitaminas tanto en plantas como en animales (y en los seres humanos en particular), para desentrañar los roles comunes y específicos de las vitaminas en organismos evolutivos distantes, en los que estas vitaminas derivadas de aminoácidos juegan, sin embargo, un papel esencial. papel.

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    • Sobre los autores
    • Una nota sobre la naturaleza de la ciencia
    • Resumen de características clave
    • Herramientas y recursos para apoyar la enseñanza
    • Expresiones de gratitud
    • Contenido resumido
    • Contenido
    • 1.1 Fundaciones celulares
      • Las células son las unidades estructurales y funcionales de todos los organismos vivos.
      • Las dimensiones celulares están limitadas por la difusión
      • Los organismos pertenecen a tres dominios distintos de la vida
      • Los organismos difieren ampliamente en sus fuentes de energía y precursores biosintéticos
      • Las células bacterianas y arqueales comparten características comunes pero difieren en aspectos importantes
      • Las células eucariotas tienen una variedad de orgánulos membranosos, que pueden aislarse para su estudio
      • El citoplasma está organizado por el citoesqueleto y es altamente dinámico
      • Las células construyen estructuras supramoleculares
      • Los estudios in vitro pueden pasar por alto interacciones importantes entre moléculas
      • Las biomoléculas son compuestos de carbono con una variedad de grupos funcionales
      • Las células contienen un conjunto universal de moléculas pequeñas
      • Las macromoléculas son los principales constituyentes de las células
      • La estructura tridimensional se describe por configuración y conformación
      • Las interacciones entre biomoléculas son estereoespecíficas
      • Los organismos vivos existen en un estado estable dinámico, nunca en equilibrio con su entorno
      • Los organismos transforman la energía y la materia de su entorno
      • Crear y mantener el orden requiere trabajo y energía
      • Reacciones de enlaces de acoplamiento de energía en biología
      • K [eq] y? G ° son medidas de la tendencia de una reacción a proceder espontáneamente
      • Las enzimas promueven secuencias de reacciones químicas
      • El metabolismo está regulado para lograr el equilibrio y la economía
      • La continuidad genética se otorga en moléculas de ADN individuales
      • La estructura del ADN permite su replicación y reparación con una fidelidad casi perfecta
      • La secuencia lineal en el ADN codifica proteínas con estructuras tridimensionales
      • Los cambios en las instrucciones hereditarias permiten la evolución
      • Las biomoléculas surgieron por primera vez por evolución química
      • El ARN o precursores relacionados pueden haber sido los primeros genes y catalizadores
      • La evolución biológica comenzó hace más de tres mil quinientos millones de años
      • La primera celda de combustibles inorgánicos probablemente utilizados
      • Las células eucariotas evolucionaron a partir de precursores más simples en varias etapas
      • La anatomía molecular revela relaciones evolutivas
      • La genómica funcional muestra las asignaciones de genes a procesos celulares específicos
      • Las comparaciones genómicas tienen una importancia cada vez mayor en medicina
      • Términos clave
      • Problemas
      • Capítulo 2 El agua, el disolvente de la vida
        • 2.1 Interacciones débiles en sistemas acuosos
          • La unión de hidrógeno le da al agua sus propiedades inusuales
          • El agua forma enlaces de hidrógeno con solutos polares
          • El agua interactúa electrostáticamente con los solutos cargados
          • Los gases no polares son poco solubles en agua
          • Los compuestos no polares fuerzan cambios energéticamente desfavorables en la estructura del agua
          • Las interacciones de van der Waals son atracciones interatómicas débiles
          • Las interacciones débiles son cruciales para la estructura y función macromolecular
          • Los solutos concentrados producen presión osmótica
          • El agua pura está ligeramente ionizada
          • La ionización del agua se expresa mediante una constante de equilibrio
          • La escala de pH designa las concentraciones de H [+] y H [-]
          • Los ácidos y bases débiles tienen constantes características de disociación ácida
          • Las curvas de titulación revelan la p [Ka] de los ácidos débiles
          • Los tampones son mezclas de ácidos débiles y sus bases conjugadas
          • La ecuación de Henderson-Hasselbalch relaciona el pH, p [Ka] y la concentración de tampón
          • Ácidos o bases débiles Tamponan las células y los tejidos contra los cambios de pH
          • La diabetes no tratada produce acidosis potencialmente mortal
          • Términos clave
          • Problemas
          • 3.1 Aminoácidos
            • Los aminoácidos comparten características estructurales comunes
            • Los residuos de aminoácidos en las proteínas son estereoisómeros L
            • Los aminoácidos pueden clasificarse por grupo R
            • Los aminoácidos poco comunes también tienen funciones importantes
            • Los aminoácidos pueden actuar como ácidos y bases
            • Los aminoácidos difieren en sus propiedades ácido-base
            • Los péptidos son cadenas de aminoácidos
            • Los péptidos se pueden distinguir por su comportamiento de ionización
            • Los péptidos y polipéptidos biológicamente activos se encuentran en una amplia gama de tamaños y composiciones
            • Algunas proteínas contienen grupos químicos distintos a los aminoácidos
            • Las proteínas se pueden separar y purificar
            • Las proteínas se pueden separar y caracterizar mediante electroforesis
            • Las proteínas no separadas se detectan y cuantifican en función de sus funciones
            • La función de una proteína depende de su secuencia de aminoácidos
            • La estructura de las proteínas se estudia utilizando métodos que aprovechan la química de las proteínas
            • La espectrometría de masas proporciona información sobre la masa molecular, la secuencia de aminoácidos y proteomas completos
            • Pequeños péptidos y proteínas se pueden sintetizar químicamente
            • Las secuencias de aminoácidos proporcionan información bioquímica importante
            • Las secuencias de proteínas ayudan a dilucidar la historia de la vida en la Tierra
            • Términos clave
            • Problemas
            • 4.1 Descripción general de la estructura de las proteínas
              • La conformación de una proteína se estabiliza en gran medida por interacciones débiles
              • El empaque de aminoácidos hidrofóbicos lejos del agua favorece el plegamiento de proteínas
              • Los grupos polares contribuyen con enlaces de hidrógeno y pares de iones al plegamiento de proteínas
              • Las interacciones individuales de van der Waals son débiles pero se combinan para promover el plegado
              • El enlace peptídico es rígido y plano
              • La hélice a es una estructura secundaria de proteína común
              • La secuencia de aminoácidos afecta la estabilidad de la hélice a
              • La conformación ß organiza las cadenas de polipéptidos en láminas
              • ß Los giros son comunes en las proteínas
              • Las estructuras secundarias comunes tienen ángulos diedros característicos
              • Las estructuras secundarias comunes se pueden evaluar mediante dicroísmo circular
              • Las proteínas fibrosas se adaptan para una función estructural
              • La diversidad estructural refleja la diversidad funcional en proteínas globulares
              • La mioglobina proporcionó pistas tempranas sobre la complejidad de la estructura de la proteína globular
              • Las proteínas globulares tienen una variedad de estructuras terciarias
              • Algunas proteínas o segmentos de proteínas están intrínsecamente desordenados
              • Los motivos de proteínas son la base para la clasificación estructural de proteínas
              • Las estructuras cuaternarias de proteínas van desde dímeros simples hasta complejos grandes
              • La pérdida de la estructura de la proteína da como resultado la pérdida de función
              • La secuencia de aminoácidos determina la estructura terciaria
              • Los polipéptidos se pliegan rápidamente mediante un proceso escalonado
              • Algunas proteínas se someten a un plegado asistido
              • Los defectos en el plegamiento de proteínas son la base molecular de muchos trastornos genéticos humanos
              • La difracción de rayos X produce mapas de densidad de electrones a partir de cristales de proteínas
              • Las distancias entre los átomos de proteínas se pueden medir mediante resonancia magnética nuclear
              • Se utilizan miles de moléculas individuales para determinar estructuras mediante microscopía crioelectrónica
              • Términos clave
              • Problemas
              • 5.1 Unión reversible de una proteína a un ligando: proteínas que se unen al oxígeno
                • El oxígeno puede unirse a un grupo protésico hemo
                • Las globinas son una familia de proteínas que se unen al oxígeno
                • La mioglobina tiene un único sitio de unión para el oxígeno
                • Las interacciones proteína-ligando se pueden describir cuantitativamente
                • La estructura de la proteína afecta cómo se unen los ligandos
                • La hemoglobina transporta oxígeno en sangre
                • Las subunidades de hemoglobina son estructuralmente similares a la mioglobina
                • La hemoglobina sufre un cambio estructural al unirse al oxígeno
                • La hemoglobina se une al oxígeno de forma cooperativa
                • La unión cooperativa de ligandos se puede describir cuantitativamente
                • Dos modelos sugieren mecanismos para la vinculación cooperativa
                • La hemoglobina también transporta H [+] y CO [2]
                • La unión del oxígeno a la hemoglobina está regulada por el 2,3-bisfosfoglicerato
                • La anemia de células falciformes es una enfermedad molecular de la hemoglobina
                • La respuesta inmune incluye una matriz especializada de células y proteínas
                • Los anticuerpos tienen dos sitios de unión a antígenos idénticos
                • Los anticuerpos se unen estrecha y específicamente al antígeno
                • La interacción anticuerpo-antígeno es la base de una variedad de procedimientos analíticos importantes
                • Las principales proteínas del músculo son la miosina y la actina.
                • Las proteínas adicionales organizan los filamentos delgados y gruesos en estructuras ordenadas
                • Los filamentos gruesos de miosina se deslizan a lo largo de los filamentos delgados de actina
                • Términos clave
                • Problemas
                • 6.1 Introducción a las enzimas
                  • La mayoría de las enzimas son proteínas
                  • Las enzimas se clasifican según las reacciones que catalizan
                  • Las enzimas afectan las tasas de reacción, no los equilibrios
                  • Las velocidades de reacción y los equilibrios tienen definiciones termodinámicas precisas
                  • Algunos principios explican el poder catalítico y la especificidad de las enzimas
                  • Las interacciones no covalentes entre la enzima y el sustrato se optimizan en el estado de transición
                  • Las interacciones covalentes y los iones metálicos contribuyen a la catálisis
                  • La concentración de sustrato afecta la tasa de reacciones catalizadas por enzimas
                  • La relación entre la concentración de sustrato y la velocidad de reacción se puede expresar con la ecuación de Michaelis-Menten
                  • La cinética de Michaelis-Menten se puede analizar cuantitativamente
                  • Los parámetros cinéticos se utilizan para comparar las actividades enzimáticas
                  • Muchas enzimas catalizan reacciones con dos o más sustratos
                  • La actividad enzimática depende del pH
                  • La cinética del estado preestablecido puede proporcionar evidencia de pasos de reacción específicos
                  • Las enzimas están sujetas a inhibición reversible o irreversible
                  • El mecanismo de quimotripsina implica la acilación y desacilación de un residuo de Ser
                  • La comprensión de los mecanismos de la proteasa conduce a nuevos tratamientos para la infección por VIH
                  • La hexoquinasa experimenta un ajuste inducido en la unión del sustrato
                  • El mecanismo de reacción de la enolasa requiere iones metálicos
                  • Una comprensión del mecanismo enzimático produce antibióticos útiles
                  • Las enzimas alostéricas experimentan cambios conformacionales en respuesta a la unión del modulador
                  • Las propiedades cinéticas de las enzimas alostéricas difieren del comportamiento de Michaelis-Menten
                  • Algunas enzimas están reguladas por modificación covalente reversible
                  • Los grupos fosforilo afectan la estructura y la actividad catalítica de las enzimas
                  • Múltiples fosforilaciones permiten un control regulatorio exquisito
                  • Algunas enzimas y otras proteínas están reguladas por la escisión proteolítica de un precursor enzimático
                  • Una cascada de zimógenos activados proteolíticamente conduce a la coagulación de la sangre
                  • Algunas enzimas reguladoras utilizan varios mecanismos reguladores
                  • Términos clave
                  • Problemas
                  • 7.1 Monosacáridos y disacáridos
                    • Las dos familias de monosacáridos son aldosas y cetosas
                    • Los monosacáridos tienen centros asimétricos
                    • Los monosacáridos comunes tienen estructuras cíclicas
                    • Los organismos contienen una variedad de derivados de hexosa
                    • Los azúcares que son, o pueden formar, aldehídos son azúcares reductores
                    • Algunos homopolisacáridos son formas de almacenamiento de combustible
                    • Algunos homopolisacáridos cumplen funciones estructurales
                    • Los factores estéricos y los enlaces de hidrógeno influyen en el plegado de homopolisacáridos
                    • El peptidoglicano refuerza la pared celular bacteriana
                    • Los glicosaminoglicanos son heteropolisacáridos de la matriz extracelular
                    • Los proteoglicanos son macromoléculas de la superficie celular y la matriz extracelular que contienen glucosaminoglicanos
                    • Las glicoproteínas tienen oligosacáridos unidos covalentemente
                    • Los glicolípidos y los lipopolisacáridos son componentes de la membrana
                    • Las estructuras de oligosacáridos son densas en información
                    • Las lectinas son proteínas que leen el código del azúcar y median en muchos procesos biológicos
                    • Las interacciones lectina-carbohidratos son muy específicas y a menudo multivalentes
                    • Términos clave
                    • Problemas
                    • 8.1 Algunas definiciones y convenciones básicas
                      • Los nucleótidos y los ácidos nucleicos tienen bases y pentosas características
                      • Los enlaces fosfodiéster enlazan nucleótidos sucesivos en ácidos nucleicos
                      • Las propiedades de las bases de nucleótidos afectan la estructura tridimensional de los ácidos nucleicos
                      • El ADN es una doble hélice que almacena información genética
                      • El ADN puede presentarse en diferentes formas tridimensionales
                      • Ciertas secuencias de ADN adoptan estructuras inusuales
                      • Código de ARN mensajero para cadenas polipeptídicas
                      • Muchos ARN tienen estructuras tridimensionales más complejas
                      • El ADN y el ARN de doble hélice se pueden desnaturalizar
                      • Los nucleótidos y los ácidos nucleicos experimentan transformaciones no enzimáticas
                      • Algunas bases del ADN están metiladas
                      • La síntesis química del ADN se ha automatizado
                      • Las secuencias de genes se pueden amplificar con la reacción en cadena de la polimerasa
                      • Se pueden determinar las secuencias de hebras largas de ADN
                      • Las tecnologías de secuenciación de ADN están avanzando rápidamente
                      • Los nucleótidos transportan energía química en las células
                      • Los nucleótidos de adenina son componentes de muchos cofactores enzimáticos
                      • Algunos nucleótidos son moléculas reguladoras
                      • Los nucleótidos de adenina también sirven como señales
                      • Términos clave
                      • Problemas
                      • 9.1 Estudio de genes y sus productos
                        • Los genes pueden aislarse mediante la clonación de ADN
                        • Las endonucleasas de restricción y las ADN ligasas producen ADN recombinante
                        • Los vectores de clonación permiten la amplificación de segmentos de ADN insertados
                        • Los genes clonados se pueden expresar para amplificar la producción de proteínas
                        • Se utilizan muchos sistemas diferentes para expresar proteínas recombinantes
                        • La alteración de genes clonados produce proteínas alteradas
                        • Las etiquetas terminales proporcionan asas para la purificación por afinidad
                        • La reacción en cadena de la polimerasa ofrece muchas opciones para experimentos de clonación
                        • Las bibliotecas de ADN son catálogos especializados de información genética
                        • La secuencia o las relaciones estructurales pueden sugerir la función de las proteínas
                        • Cuándo y dónde está presente una proteína en una célula puede sugerir la función de la proteína
                        • Saber con qué interactúa una proteína puede sugerir su función
                        • El efecto de eliminar o alterar una proteína puede sugerir su función
                        • Muchas proteínas aún no se han descubierto
                        • El genoma humano contiene muchos tipos de secuencias
                        • La secuenciación del genoma nos informa sobre nuestra humanidad
                        • Las comparaciones de genomas ayudan a localizar genes implicados en enfermedades
                        • Las secuencias del genoma nos informan sobre nuestro pasado y brindan oportunidades para el futuro
                        • Términos clave
                        • Problemas
                        • 10.1 Almacenamiento de lípidos
                          • Los ácidos grasos son derivados de hidrocarburos
                          • Los triacilgliceroles son ésteres de ácidos grasos del glicerol
                          • Los triacilgliceroles proporcionan energía almacenada y aislamiento
                          • La hidrogenación parcial de los aceites de cocina mejora su estabilidad pero genera ácidos grasos con efectos nocivos para la salud
                          • Las ceras sirven como depósitos de energía y repelentes de agua
                          • Los glicerofosfolípidos son derivados del ácido fosfatídico
                          • Algunos glicerofosfolípidos tienen ácidos grasos ligados al éter
                          • Los galactolípidos de plantas y los lípidos de arqueas ligados a éter son adaptaciones ambientales
                          • Los esfingolípidos son derivados de la esfingosina
                          • Los esfingolípidos en las superficies celulares son sitios de reconocimiento biológico
                          • Los fosfolípidos y esfingolípidos se degradan en los lisosomas
                          • Los esteroles tienen cuatro anillos de carbono fundido
                          • Los derivados de fosfatidilinositoles y esfingosina actúan como señales intracelulares
                          • Los eicosanoides llevan mensajes a las células cercanas
                          • Las hormonas esteroides transportan mensajes entre los tejidos
                          • Las plantas vasculares producen miles de señales volátiles
                          • Las vitaminas A y D son precursores hormonales
                          • Las vitaminas E y K y los lípidos quinonas son cofactores de oxidación-reducción
                          • Los dolicoles activan los precursores del azúcar para la biosíntesis
                          • Muchos pigmentos naturales son dienos conjugados lipídicos
                          • Los policétidos son productos naturales con potentes actividades biológicas
                          • La extracción de lípidos requiere disolventes orgánicos
                          • La cromatografía de adsorción separa los lípidos de diferente polaridad
                          • La cromatografía de gases resuelve mezclas de derivados volátiles de lípidos
                          • Ayudas específicas de hidrólisis en la determinación de la estructura lipídica
                          • La espectrometría de masas revela una estructura lipídica completa
                          • La lipidómica busca catalogar todos los lípidos y sus funciones
                          • Términos clave
                          • Problemas
                          • 11.1 La composición y arquitectura de las membranas
                            • La bicapa lipídica es estable en agua
                            • La arquitectura bicapa subyace en la estructura y función de las membranas biológicas
                            • El sistema de endomembranas es dinámico y funcionalmente diferenciado
                            • Las proteínas de membrana son receptores, transportadores y enzimas
                            • Las proteínas de membrana difieren en la naturaleza de su asociación con la bicapa de membrana
                            • La topología de una proteína de membrana integral a menudo se puede predecir a partir de su secuencia
                            • Los lípidos unidos covalentemente anclan o dirigen algunas proteínas de la membrana
                            • Los grupos acilo en el interior de la bicapa están ordenados en grados variables
                            • El movimiento transbicapa de lípidos requiere catálisis
                            • Los lípidos y las proteínas se difunden lateralmente en la bicapa
                            • Los esfingolípidos y el colesterol se agrupan en balsas de membrana
                            • La curvatura y la fusión de la membrana son fundamentales para muchos procesos biológicos
                            • Las proteínas integrales de la membrana plasmática están involucradas en la adhesión superficial, la señalización y otros procesos celulares
                            • El transporte puede ser pasivo o activo
                            • Los transportadores y los canales de iones comparten algunas propiedades estructurales pero tienen diferentes mecanismos
                            • El transportador de glucosa de los eritrocitos media el transporte pasivo
                            • El intercambiador de cloruro-bicarbonato cataliza el cotransporte electroneutral de aniones a través de la membrana plasmática
                            • El transporte activo da como resultado el movimiento del soluto frente a una concentración o gradiente electroquímico
                            • Las ATPasas de tipo P experimentan fosforilación durante sus ciclos catalíticos
                            • Las ATPasas tipo V y tipo F son bombas de protones impulsadas por ATP
                            • Los transportadores ABC utilizan ATP para impulsar el transporte activo de una amplia variedad de sustratos
                            • Los gradientes de iones proporcionan la energía para el transporte activo secundario
                            • Las acuaporinas forman canales transmembrana hidrófilos para el paso del agua
                            • Los canales selectivos de iones permiten el movimiento rápido de iones a través de las membranas
                            • La estructura de un canal K [+] revela la base de su especificidad
                            • Términos clave
                            • Problemas
                            • 12.1 Características generales de la transducción de señales
                              • Los sistemas de transducción de señales comparten características comunes
                              • El proceso general de transducción de señales en animales es universal
                              • El sistema de receptores ß-adrenérgicos actúa a través del segundo mensajero cAMP
                              • El AMP cíclico activa la proteína quinasa A
                              • Varios mecanismos causan la terminación de la respuesta ß-adrenérgica
                              • El receptor ß-adrenérgico se insensibiliza por fosforilación y por asociación con arrestin
                              • El AMP cíclico actúa como segundo mensajero de muchas moléculas reguladoras
                              • Las proteínas G actúan como interruptores autolimitantes en muchos procesos
                              • El diacilglicerol, el trifosfato de inositol y el Ca2 + tienen funciones relacionadas como segundos mensajeros
                              • El calcio es un segundo mensajero limitado en espacio y tiempo
                              • El ojo de los vertebrados utiliza mecanismos clásicos de GPCR
                              • Mecanismos de uso de olfato y gusto de vertebrados similares al sistema visual
                              • Todos los sistemas GPCR comparten características universales
                              • La estimulación del receptor de insulina inicia una cascada de reacciones de fosforilación de proteínas
                              • El fosfolípido de membrana PIP3 funciona en una rama de la señalización de insulina
                              • La conversación cruzada entre sistemas de señalización es común y compleja
                              • Los módulos de proteínas se unen a los residuos fosforilados de Tyr, Ser o Thr en las proteínas asociadas
                              • Balsas de membrana y proteínas de señalización segregadas de caveolas
                              • Los canales de iones subyacen a la señalización eléctrica rápida en células excitables
                              • Los canales de iones activados por voltaje producen potenciales de acción neuronal
                              • Las neuronas tienen canales receptores que responden a diferentes neurotransmisores
                              • Las toxinas se dirigen a los canales de iones
                              • El ciclo celular tiene cuatro etapas
                              • Oscilan los niveles de proteína quinasas dependientes de ciclina
                              • Las CDK están reguladas por fosforilación, degradación de ciclina, factores de crecimiento e inhibidores específicos
                              • Las CDK regulan la división celular mediante la fosforilación de proteínas críticas
                              • Los oncogenes son formas mutantes de los genes de las proteínas que regulan el ciclo celular
                              • Los defectos en ciertos genes eliminan las restricciones normales de la división celular
                              • La apoptosis es suicidio celular programado
                              • Términos clave
                              • Problemas
                              • Capítulo 13 Introducción al metabolismo
                                • 13.1 Bioenergética y termodinámica
                                  • Las transformaciones de energía biológica obedecen las leyes de la termodinámica
                                  • El cambio estándar de energía libre está directamente relacionado con la constante de equilibrio
                                  • Los cambios reales de energía libre dependen de las concentraciones de reactivos y productos
                                  • Los cambios estándar de energía libre son aditivos
                                  • Las reacciones bioquímicas ocurren en patrones repetidos
                                  • Las ecuaciones bioquímicas y químicas no son idénticas
                                  • El cambio de energía libre para la hidrólisis de ATP es grande y negativo
                                  • Otros compuestos fosforilados y tioésteres también tienen grandes energías libres de hidrólisis negativas
                                  • El ATP proporciona energía por transferencias grupales, no por hidrólisis simple
                                  • ATP dona grupos fosforilo, pirofosforilo y adenililo
                                  • El ensamblaje de macromoléculas informativas requiere energía
                                  • Las transfosforilaciones entre nucleótidos ocurren en todos los tipos de células
                                  • El flujo de electrones puede realizar un trabajo biológico
                                  • Las oxidaciones-reducciones pueden describirse como semirreacciones
                                  • Las oxidaciones biológicas a menudo implican deshidrogenación
                                  • Los potenciales de reducción miden la afinidad por los electrones
                                  • Los potenciales de reducción estándar se pueden utilizar para calcular el cambio de energía libre
                                  • Algunos tipos de coenzimas y proteínas sirven como portadores de electrones universales
                                  • NAD tiene funciones importantes además de la transferencia de electrones
                                  • Los nucleótidos de flavina están estrechamente unidos a las flavoproteínas
                                  • Las células y los organismos mantienen un estado estable dinámico
                                  • Tanto la cantidad como la actividad catalítica de una enzima pueden regularse
                                  • Las reacciones lejos del equilibrio en las células son puntos comunes de regulación
                                  • Los nucleótidos de adenina juegan un papel especial en la regulación metabólica
                                  • Términos clave
                                  • Problemas
                                  • 14.1 Glucólisis
                                    • Una descripción general: la glucólisis tiene dos fases
                                    • La fase preparatoria de la glucólisis requiere ATP
                                    • La fase de pago de la glucólisis produce ATP y NADH
                                    • El balance general muestra una ganancia neta de dos ATP y dos NADH por glucosa
                                    • El glucógeno endógeno y el almidón se degradan por la fosforolisis
                                    • Los polisacáridos y disacáridos dietéticos se someten a hidrólisis a monosacáridos
                                    • Los efectos Pasteur y Warburg se deben a la dependencia de la glucólisis sola para la producción de ATP
                                    • El piruvato es el aceptor de electrones terminales en la fermentación del ácido láctico
                                    • El etanol es el producto reducido en la fermentación del etanol
                                    • Las fermentaciones producen algunos alimentos y productos químicos industriales comunes
                                    • El primer bypass: la conversión de piruvato en fosfoenolpiruvato requiere dos reacciones exergónicas
                                    • El segundo y tercer bypass son simples defosforilaciones por fosfatasas
                                    • La gluconeogénesis es energéticamente cara, pero esencial
                                    • Los mamíferos no pueden convertir los ácidos grasos en glucosa Las plantas y los microorganismos pueden
                                    • Las isoenzimas de hexoquinasa se ven afectadas de manera diferente por su producto, glucosa 6-fosfato
                                    • La fosfofructoquinasa-1 y la fructosa 1,6-bisfosfatasa están reguladas recíprocamente
                                    • La fructosa 2,6-bisfosfato es un potente regulador alostérico de PFK-1 y FBPasa-1
                                    • La xilulosa 5-fosfato es un regulador clave del metabolismo de carbohidratos y grasas
                                    • La enzima glicolítica piruvato quinasa es inhibida alostéricamente por ATP
                                    • La conversión de piruvato en fosfoenolpiruvato se estimula cuando se dispone de ácidos grasos
                                    • La regulación transcripcional cambia el número de moléculas enzimáticas
                                    • La fase oxidativa produce NADPH y pentosas fosfatos.
                                    • La fase no oxidativa recicla los fosfatos de pentosas a glucosa 6-fosfato
                                    • La glucosa 6-fosfato se divide entre la glucólisis y la vía de las pentosas fosfato
                                    • La deficiencia de tiamina causa el síndrome de Beriberi y Wernicke-Korsakoff
                                    • Términos clave
                                    • Problemas
                                    • 15.1 La estructura y función del glucógeno
                                      • Los animales vertebrados requieren una fuente de combustible lista para el cerebro y los músculos
                                      • Los gránulos de glucógeno tienen muchos niveles de cadenas ramificadas de d-glucosa
                                      • La degradación del glucógeno es catalizada por la glucógeno fosforilasa
                                      • La glucosa 1-fosfato puede entrar en la glucólisis o, en el hígado, reponer la glucosa en sangre
                                      • El nucleótido de azúcar UDP-glucosa dona glucosa para la síntesis de glucógeno
                                      • La glucogenina prepara los residuos de azúcar iniciales en glucógeno
                                      • La fosforilasa de glucógeno está regulada por la fosforilación estimulada por hormonas y por efectores alostéricos
                                      • La glucógeno sintasa también está sujeta a múltiples niveles de regulación
                                      • Las señales alostéricas y hormonales coordinan el metabolismo de los carbohidratos a nivel mundial
                                      • El metabolismo de carbohidratos y lípidos está integrado por mecanismos hormonales y alostéricos
                                      • Términos clave
                                      • Problemas
                                      • 16.1 Producción de acetil-CoA (acetato activado)
                                        • El piruvato se oxida a acetil-CoA y CO2
                                        • El complejo PDH emplea tres enzimas y cinco coenzimas para oxidar el piruvato
                                        • El complejo PDH canaliza sus intermedios a través de cinco reacciones
                                        • La secuencia de reacciones en el ciclo del ácido cítrico tiene sentido químico
                                        • El ciclo del ácido cítrico tiene ocho pasos
                                        • La energía de las oxidaciones en el ciclo se conserva de manera eficiente
                                        • El ciclo del ácido cítrico actúa tanto en procesos catabólicos como anabólicos
                                        • Las reacciones anapleróticas reponen los intermedios del ciclo del ácido cítrico
                                        • La biotina en la piruvato carboxilasa transporta grupos de un carbono (CO2)
                                        • La producción de acetil-CoA por el complejo PDH está regulada por mecanismos alostéricos y covalentes
                                        • El ciclo del ácido cítrico también se regula en tres pasos exergónicos
                                        • Cambios en la actividad del ciclo del ácido cítrico en los tumores
                                        • Ciertos intermedios se canalizan a través de metabolitos
                                        • Términos clave
                                        • Problemas
                                        • 17.1 Digestión, movilización y transporte de grasas
                                          • Las grasas alimentarias se absorben en el intestino delgado
                                          • Las hormonas desencadenan la movilización de triacilgliceroles almacenados
                                          • Los ácidos grasos se activan y transportan a las mitocondrias
                                          • La ß oxidación de ácidos grasos saturados tiene cuatro pasos básicos
                                          • Los cuatro pasos de la ß-oxidación se repiten para producir acetil-CoA y ATP
                                          • La acetil-CoA se puede oxidar aún más en el ciclo del ácido cítrico
                                          • La oxidación de ácidos grasos insaturados requiere dos reacciones adicionales
                                          • La oxidación completa de ácidos grasos impares requiere tres reacciones adicionales
                                          • La oxidación de ácidos grasos está estrictamente regulada
                                          • Los factores de transcripción activan la síntesis de proteínas para el catabolismo de lípidos
                                          • Los defectos genéticos en las acil-CoA deshidrogenasas grasas causan una enfermedad grave
                                          • Los peroxisomas también realizan oxidación ß
                                          • El ácido fitánico se oxida en los peroxisomas
                                          • Los cuerpos cetónicos, que se forman en el hígado, se exportan a otros órganos como combustible
                                          • Los cuerpos cetónicos se sobreproducen en la diabetes y durante la inanición
                                          • Términos clave
                                          • Problemas
                                          • 18.1 Destinos metabólicos de los grupos amino
                                            • La proteína de la dieta se degrada enzimáticamente a aminoácidos
                                            • El fosfato de piridoxal participa en la transferencia de grupos a-amino a a-cetoglutarato
                                            • El glutamato libera su grupo amino como amoniaco en el hígado
                                            • La glutamina transporta el amoníaco en el torrente sanguíneo
                                            • La alanina transporta el amoníaco de los músculos esqueléticos al hígado
                                            • El amoníaco es tóxico para los animales
                                            • La urea se produce a partir del amoníaco en cinco pasos enzimáticos
                                            • Los ciclos de ácido cítrico y urea se pueden vincular
                                            • La actividad del ciclo de la urea se regula en dos niveles
                                            • Las interconexiones de vías reducen el costo energético de la síntesis de urea
                                            • Los defectos genéticos en el ciclo de la urea pueden poner en peligro la vida
                                            • Algunos aminoácidos pueden contribuir a la gluconeogénesis, otros a la formación de cuerpos cetónicos
                                            • Varios cofactores enzimáticos desempeñan un papel importante en el catabolismo de aminoácidos
                                            • Seis aminoácidos se degradan en piruvato
                                            • Siete aminoácidos se degradan en acetil-CoA
                                            • El catabolismo de la fenilalanina es genéticamente defectuoso en algunas personas
                                            • Cinco aminoácidos se convierten en cetoglutarato
                                            • Cuatro aminoácidos se convierten en succinil-CoA
                                            • Los aminoácidos de cadena ramificada no se degradan en el hígado
                                            • La asparagina y el aspartato se degradan en oxaloacetato
                                            • Términos clave
                                            • Problemas
                                            • 19.1 La cadena respiratoria mitocondrial
                                              • Los electrones se canalizan a los aceptores de electrones universales
                                              • Los electrones pasan a través de una serie de portadores unidos a membranas
                                              • Función de los portadores de electrones en complejos multienzimáticos
                                              • Asociado de Complejos Mitocondriales en Respirasomas
                                              • Otras vías donan electrones a la cadena respiratoria a través de ubiquinona
                                              • La energía de la transferencia de electrones se conserva de manera eficiente en un gradiente de protones
                                              • Las especies reactivas de oxígeno se generan durante la fosforilación oxidativa
                                              • En el modelo quimiosmótico, la oxidación y la fosforilación están vinculadas de forma obligatoria
                                              • La ATP sintasa tiene dos dominios funcionales, F [0] y F [1]
                                              • El ATP se estabiliza en relación con el ADP en la superficie de F [1]
                                              • El gradiente de protones impulsa la liberación de ATP de la superficie de la enzima
                                              • Cada subunidad ß de ATP sintasa puede asumir tres conformaciones diferentes
                                              • La catálisis rotacional es clave para el mecanismo de cambio de unión para la síntesis de ATP
                                              • El acoplamiento quimiosmótico permite estequiometrías no integrales del consumo de O [2] y la síntesis de ATP
                                              • La fuerza motriz de protones energiza el transporte activo
                                              • Los sistemas de lanzadera transportan indirectamente NADH citosólico a las mitocondrias para su oxidación
                                              • La fosforilación oxidativa está regulada por las necesidades de energía celular
                                              • Una proteína inhibidora previene la hidrólisis del ATP durante la hipoxia
                                              • La hipoxia conduce a la producción de ROS y varias respuestas adaptativas
                                              • Las vías de producción de ATP están reguladas de forma coordinada
                                              • Las mitocondrias desacopladas en el tejido adiposo marrón producen calor
                                              • Las monooxigenasas mitocondriales P-450 catalizan las hidroxilaciones de esteroides
                                              • Las mitocondrias son fundamentales para el inicio de la apoptosis
                                              • Las mitocondrias evolucionaron a partir de bacterias endosimbióticas
                                              • Las mutaciones en el ADN mitocondrial se acumulan a lo largo de la vida del organismo
                                              • Algunas mutaciones en los genomas mitocondriales causan enfermedades
                                              • Una forma rara de diabetes es el resultado de defectos en las mitocondrias de las células ß pancreáticas
                                              • Términos clave
                                              • Problemas
                                              • 20.1 Absorción de luz
                                                • Los cloroplastos son el sitio del flujo de electrones y la fotosíntesis impulsados ​​por la luz en las plantas
                                                • Las clorofilas absorben la energía luminosa para la fotosíntesis
                                                • Las clorofilas absorben energía por embudo a los centros de reacción por transferencia de excitación
                                                • Las bacterias fotosintéticas tienen dos tipos de centros de reacción
                                                • En las plantas vasculares, dos centros de reacción actúan en conjunto
                                                • El citocromo b [6] f vincula los fotosistemas II y I, conservando la energía de la transferencia de electrones
                                                • La transferencia cíclica de electrones permite una variación en la relación de ATP / NADPH sintetizado
                                                • Las transiciones de estado cambian la distribución de LHCII entre los dos fotosistemas
                                                • El agua se divide en el centro de evolución del oxígeno
                                                • Un gradiente de protones acopla el flujo de electrones y la fosforilación
                                                • Se ha establecido la estequiometría aproximada de la fotofosforilación
                                                • La estructura y el mecanismo de la ATP sintasa son casi universales
                                                • La asimilación de dióxido de carbono ocurre en tres etapas
                                                • La síntesis de cada triosa fosfato a partir de CO [2] requiere seis NADPH y nueve ATP
                                                • Un sistema de transporte exporta fosfatos de triosa del cloroplasto e importa fosfato
                                                • Cuatro enzimas del ciclo de Calvin son activadas indirectamente por la luz
                                                • Resultados de fotorrespiración de la actividad de oxigenasa de Rubisco
                                                • El fosfoglicolato se recupera en un conjunto costoso de reacciones en plantas C [3]
                                                • En las plantas C [4], la fijación de CO [2] y la actividad de Rubisco están espacialmente separadas
                                                • En las plantas CAM, la captura de CO [2] y la acción de Rubisco están temporalmente separadas
                                                • ADP-Glucosa es el sustrato para la síntesis de almidón en plástidos vegetales y para la síntesis de glucógeno en bacterias
                                                • La glucosa UDP es el sustrato para la síntesis de sacarosa en el citosol de las células foliares
                                                • La conversión de triosa fosfatos en sacarosa y almidón está estrictamente regulada
                                                • El ciclo del glioxilato y la gluconeogénesis producen glucosa en las semillas en germinación
                                                • La celulosa se sintetiza mediante estructuras supramoleculares en la membrana plasmática
                                                • Grupos de vías de enlace intermedias comunes en diferentes orgánulos
                                                • Términos clave
                                                • Problemas
                                                • 21.1 Biosíntesis de ácidos grasos y eicosanoides
                                                  • La malonil-CoA se forma a partir de acetil-CoA y bicarbonato
                                                  • La síntesis de ácidos grasos procede en una secuencia de reacción repetida
                                                  • La sintasa de ácidos grasos de mamíferos tiene múltiples sitios activos
                                                  • La sintasa de ácidos grasos recibe los grupos acetilo y malonilo
                                                  • Las reacciones de ácido graso sintasa se repiten para formar palmitato
                                                  • La síntesis de ácidos grasos es un proceso citosólico en la mayoría de los eucariotas, pero tiene lugar en los cloroplastos de las plantas
                                                  • El acetato sale de las mitocondrias como citrato
                                                  • La biosíntesis de ácidos grasos está estrictamente regulada
                                                  • Los ácidos grasos saturados de cadena larga se sintetizan a partir de palmitato
                                                  • La desaturación de ácidos grasos requiere una oxidasa de función mixta
                                                  • Los eicosanoides se forman a partir de ácidos grasos poliinsaturados de 20 y 22 carbonos
                                                  • Los triacilgliceroles y los glicerofosfolípidos se sintetizan a partir de los mismos precursores
                                                  • La biosíntesis de triacilglicerol en animales está regulada por hormonas
                                                  • El tejido adiposo genera glicerol 3-fosfato por gliceroneogénesis
                                                  • Las tiazolidinedionas tratan la diabetes tipo 2 aumentando la gliceroneogénesis
                                                  • Las células tienen dos estrategias para unir grupos de cabezas de fosfolípidos
                                                  • Las vías para la biosíntesis de fosfolípidos están interrelacionadas
                                                  • Los fosfolípidos de membrana eucariota están sujetos a remodelación
                                                  • La síntesis de plasmalógenos requiere la formación de un alcohol graso ligado a éter
                                                  • La síntesis de esfingolípidos y glicerofosfolípidos comparten precursores y algunos mecanismos
                                                  • Los lípidos polares se dirigen a membranas celulares específicas
                                                  • El colesterol se produce a partir de acetil-CoA en cuatro etapas
                                                  • El colesterol tiene varios destinos
                                                  • El colesterol y otros lípidos se transportan en las lipoproteínas plasmáticas
                                                  • HDL realiza transporte inverso de colesterol
                                                  • Los ésteres de colesterilo ingresan a las células por endocitosis mediada por receptores
                                                  • La síntesis y el transporte de colesterol están regulados a varios niveles
                                                  • La desregulación del metabolismo del colesterol puede conducir a enfermedades cardiovasculares
                                                  • El transporte inverso de colesterol por HDL contrarresta la formación de placa y la aterosclerosis
                                                  • Las hormonas esteroides se forman por escisión de la cadena lateral y oxidación del colesterol
                                                  • Los intermedios en la biosíntesis del colesterol tienen muchos destinos alternativos
                                                  • Términos clave
                                                  • Problemas
                                                  • 22.1 Descripción general del metabolismo del nitrógeno
                                                    • Una red mundial de ciclos del nitrógeno mantiene una reserva de nitrógeno biológicamente disponible
                                                    • El nitrógeno es fijado por enzimas del complejo nitrogenasa
                                                    • El amoníaco se incorpora a biomoléculas a través del glutamato y la glutamina
                                                    • La glutamina sintetasa es un punto regulador principal en el metabolismo del nitrógeno
                                                    • Varias clases de reacciones juegan un papel especial en la biosíntesis de aminoácidos y nucleótidos
                                                    • Los organismos varían enormemente en su capacidad para sintetizar los 20 aminoácidos comunes
                                                    • El a-cetoglutarato aumenta el glutamato, la glutamina, la prolina y la arginina
                                                    • La serina, la glicina y la cisteína se derivan del 3-fosfoglicerato
                                                    • Se sintetizan tres aminoácidos no esenciales y seis esenciales a partir de oxaloacetato y piruvato
                                                    • El corismato es un intermedio clave en la síntesis de triptófano, fenilalanina y tirosina
                                                    • La biosíntesis de histidina utiliza precursores de la biosíntesis de purina
                                                    • La biosíntesis de aminoácidos está bajo regulación alostérica
                                                    • La glicina es un precursor de las porfirinas
                                                    • La degradación del hemo tiene múltiples funciones
                                                    • Los aminoácidos son precursores de la creatina y el glutatión
                                                    • Los d-aminoácidos se encuentran principalmente en las bacterias
                                                    • Los aminoácidos aromáticos son precursores de muchas sustancias vegetales
                                                    • Las aminas biológicas son productos de la descarboxilación de aminoácidos
                                                    • La arginina es el precursor de la síntesis biológica de óxido nítrico
                                                    • La síntesis de nucleótidos de purina de Novo comienza con PRPP
                                                    • La biosíntesis de nucleótidos de purina está regulada por inhibición por retroalimentación
                                                    • Los nucleótidos de pirimidina están hechos de aspartato, PRPP y fosfato de carbamoilo
                                                    • La biosíntesis de nucleótidos de pirimidina está regulada por inhibición por retroalimentación
                                                    • Los monofosfatos de nucleósidos se convierten en trifosfatos de nucleósidos
                                                    • Los ribonucleótidos son los precursores de los desoxirribonucleótidos
                                                    • El timidilato se deriva de dCDP y dUMP
                                                    • La degradación de purinas y pirimidinas produce ácido úrico y urea, respectivamente
                                                    • Las bases de purina y pirimidina se reciclan mediante vías de recuperación
                                                    • El exceso de ácido úrico causa gota
                                                    • Muchos agentes quimioterapéuticos se dirigen a las enzimas en las vías biosintéticas de nucleótidos
                                                    • Términos clave
                                                    • Problemas
                                                    • 23.1 Estructura y acción hormonal
                                                      • Las hormonas actúan a través de receptores celulares específicos de alta afinidad
                                                      • Las hormonas son químicamente diversas
                                                      • Algunas hormonas son liberadas por una jerarquía "de arriba hacia abajo" de señales neuronales y hormonales
                                                      • Los sistemas hormonales "de abajo hacia arriba" envían señales de regreso al cerebro y a otros tejidos
                                                      • El hígado procesa y distribuye nutrientes
                                                      • Los tejidos adiposos almacenan y suministran ácidos grasos
                                                      • Los tejidos adiposos marrón y beige son termogénicos
                                                      • Los músculos utilizan ATP para el trabajo mecánico
                                                      • El cerebro utiliza energía para la transmisión de impulsos eléctricos
                                                      • La sangre transporta oxígeno, metabolitos y hormonas
                                                      • La insulina contrarresta la glucosa en sangre alta en un estado bien alimentado
                                                      • Las células ß pancreáticas secretan insulina en respuesta a cambios en la glucosa en sangre
                                                      • Contadores de glucagón Glucosa en sangre baja
                                                      • Durante el ayuno y la inanición, el metabolismo cambia para proporcionar combustible al cerebro
                                                      • La epinefrina señala una actividad inminente
                                                      • El cortisol indica estrés, incluida la glucosa en sangre baja
                                                      • El tejido adiposo tiene importantes funciones endocrinas
                                                      • La leptina estimula la producción de hormonas peptídicas anorexígenas
                                                      • La leptina desencadena una cascada de señalización que regula la expresión genética
                                                      • La adiponectina actúa a través de AMPK para aumentar la sensibilidad a la insulina
                                                      • AMPK coordina el catabolismo y el anabolismo en respuesta al estrés metabólico
                                                      • La vía mTORC1 coordina el crecimiento celular con el suministro de nutrientes y energía
                                                      • La dieta regula la expresión de genes fundamentales para mantener la masa corporal
                                                      • La conducta alimentaria a corto plazo está influenciada por la grelina, PPY3–36 y cannabinoides
                                                      • Los simbiontes microbianos en el intestino influyen en el metabolismo energético y la adipogénesis
                                                      • La diabetes mellitus surge de defectos en la producción o acción de la insulina
                                                      • Los ácidos carboxílicos (cuerpos cetónicos) se acumulan en la sangre de las personas con diabetes no tratada
                                                      • En la diabetes tipo 2, los tejidos se vuelven insensibles a la insulina
                                                      • La diabetes tipo 2 se maneja con dieta, ejercicio, medicamentos y cirugía
                                                      • Términos clave
                                                      • Problemas
                                                      • Capítulo 24 Genes y cromosomas
                                                        • 24.1 Elementos cromosómicos
                                                          • Los genes son segmentos de ADN que codifican cadenas de polipéptidos y ARN
                                                          • Las moléculas de ADN son mucho más largas que los paquetes celulares o virales que las contienen
                                                          • Los genes y cromosomas eucariotas son muy complejos
                                                          • La mayor parte del ADN celular está subenrollado
                                                          • El subbobinado del ADN se define por el número de enlace topológico
                                                          • Las topoisomerasas catalizan cambios en el número de enlace de ADN
                                                          • La compactación del ADN requiere una forma especial de superenrollamiento
                                                          • La cromatina consta de ADN, proteínas y ARN
                                                          • Las histonas son proteínas pequeñas y básicas
                                                          • Los nucleosomas son las unidades organizativas fundamentales de la cromatina
                                                          • Los nucleosomas están agrupados en estructuras cromosómicas altamente condensadas
                                                          • Las estructuras cromosómicas condensadas son mantenidas por proteínas SMC
                                                          • El ADN bacteriano también está altamente organizado
                                                          • Términos clave
                                                          • Problemas
                                                          • 25.1 Replicación del ADN
                                                            • La replicación del ADN sigue un conjunto de reglas fundamentales
                                                            • El ADN está degradado por nucleasas
                                                            • El ADN es sintetizado por ADN polimerasas
                                                            • La replicación es muy precisa
                                                            • E. coli tiene al menos cinco ADN polimerasas
                                                            • La replicación del ADN requiere muchas enzimas y factores proteicos
                                                            • La replicación del cromosoma de E. coli procede en etapas
                                                            • La replicación en células eucariotas es similar pero más compleja
                                                            • Las ADN polimerasas virales proporcionan objetivos para la terapia antiviral
                                                            • Las mutaciones están relacionadas con el cáncer
                                                            • Todas las células tienen múltiples sistemas de reparación de ADN
                                                            • La interacción de las bifurcaciones de replicación con el daño del ADN puede conducir a una síntesis de ADN de translesión propensa a errores
                                                            • La recombinación homóloga bacteriana es una función de reparación del ADN
                                                            • La recombinación homóloga eucariota es necesaria para una adecuada segregación cromosómica durante la meiosis
                                                            • Algunas roturas de doble hebra se reparan mediante uniones finales no homólogas
                                                            • Resultados de recombinación específicos del sitio en reordenamientos precisos del ADN
                                                            • Los elementos genéticos transponibles se mueven de un lugar a otro
                                                            • Los genes de inmunoglobulinas se ensamblan por recombinación
                                                            • Términos clave
                                                            • Problemas
                                                            • 26.1 Síntesis de ARN dependiente del ADN
                                                              • El ARN es sintetizado por ARN polimerasas
                                                              • La síntesis de ARN comienza en los promotores
                                                              • La transcripción está regulada en varios niveles
                                                              • Secuencias específicas Señal de terminación de la síntesis de ARN
                                                              • Las células eucariotas tienen tres tipos de polimerasas de ARN nuclear
                                                              • La ARN polimerasa II requiere muchos otros factores proteicos para su actividad
                                                              • Las ARN polimerasas son dianas de fármacos
                                                              • Los ARNm eucariotas están protegidos en el extremo 5 '
                                                              • Tanto los intrones como los exones se transcriben del ADN al ARN
                                                              • El ARN cataliza el empalme de intrones
                                                              • En eucariotas, el empalmesoma lleva a cabo un empalme de pre-ARNm nuclear
                                                              • Las proteínas catalizan el empalme de los ARNt
                                                              • Los ARNm eucariotas tienen una estructura terminal 3 'distintiva
                                                              • Un gen puede dar lugar a múltiples productos mediante el procesamiento diferencial de ARN
                                                              • Los ARN ribosomales y los ARNt también se procesan
                                                              • Los ARN de función especial se someten a varios tipos de procesamiento
                                                              • Los ARNm celulares se degradan a diferentes velocidades
                                                              • La transcriptasa inversa produce ADN a partir de ARN viral
                                                              • Algunos retrovirus causan cáncer y SIDA
                                                              • Muchos transposones, retrovirus e intrones pueden tener un origen evolutivo común
                                                              • La telomerasa es una transcriptasa inversa especializada
                                                              • Algunos ARN son replicados por la ARN polimerasa dependiente de ARN
                                                              • Las ARN polimerasas dependientes de ARN comparten un pliegue estructural común
                                                              • Las ribozimas comparten características con las enzimas proteicas
                                                              • Las ribozimas participan en una variedad de procesos biológicos
                                                              • Las ribozimas proporcionan pistas sobre el origen de la vida en un mundo de ARN
                                                              • Términos clave
                                                              • Problemas
                                                              • 27.1 El Código Genético
                                                                • El código genético se descifró utilizando plantillas de ARNm artificiales
                                                                • La oscilación permite que algunos ARNt reconozcan más de un codón
                                                                • El código genético es resistente a las mutaciones
                                                                • El cambio de marco traslacional afecta la forma en que se lee el código
                                                                • Algunos ARNm se editan antes de la traducción
                                                                • El ribosoma es una máquina supramolecular compleja
                                                                • Los ARN de transferencia tienen características estructurales características
                                                                • Etapa 1: Las sintetasas de aminoacil-tRNA unen los aminoácidos correctos a sus tRNA
                                                                • Etapa 2: un aminoácido específico inicia la síntesis de proteínas
                                                                • Etapa 3: se forman enlaces peptídicos en la etapa de alargamiento
                                                                • Etapa 4: la terminación de la síntesis de polipéptidos requiere una señal especial
                                                                • Etapa 5: Cadenas de polipéptidos recién sintetizados se someten a plegado y procesamiento
                                                                • Muchos antibióticos y toxinas inhiben la síntesis de proteínas
                                                                • La modificación postraduccional de muchas proteínas eucariotas comienza en el retículo endoplásmico
                                                                • La glicosilación juega un papel clave en la selección de proteínas
                                                                • Las secuencias de señales para el transporte nuclear no se dividen
                                                                • Las bacterias también utilizan secuencias de señales para la selección de proteínas
                                                                • Las células importan proteínas por endocitosis mediada por receptores
                                                                • La degradación de proteínas está mediada por sistemas especializados en todas las células
                                                                • Términos clave
                                                                • Problemas
                                                                • 28.1 Las proteínas y los ARN de la regulación genética
                                                                  • La ARN polimerasa se une al ADN en los promotores
                                                                  • La iniciación de la transcripción está regulada por proteínas y ARN
                                                                  • Muchos genes bacterianos están agrupados y regulados en los operones
                                                                  • El operón lac está sujeto a regulación negativa
                                                                  • Las proteínas reguladoras tienen dominios de unión al ADN discretos
                                                                  • Las proteínas reguladoras también tienen dominios de interacción proteína-proteína
                                                                  • El operón lac se somete a una regulación positiva
                                                                  • Muchos genes de las enzimas biosintéticas de aminoácidos están regulados por la atenuación de la transcripción
                                                                  • La inducción de la respuesta SOS requiere la destrucción de proteínas represoras
                                                                  • La síntesis de proteínas ribosómicas está coordinada con la síntesis de ARNr
                                                                  • La función de algunos ARNm está regulada por ARN pequeños en Cis o en Trans
                                                                  • Algunos genes están regulados por recombinación genética
                                                                  • La cromatina transcripcionalmente activa es estructuralmente distinta de la cromatina inactiva
                                                                  • La mayoría de los promotores eucariotas están regulados positivamente
                                                                  • Los activadores y coactivadores de unión al ADN facilitan el ensamblaje de los factores de transcripción basales
                                                                  • Los genes del metabolismo de la galactosa en la levadura están sujetos a regulación tanto positiva como negativa
                                                                  • Los activadores de transcripción tienen una estructura modular
                                                                  • La expresión génica eucariota se puede regular mediante señales intercelulares e intracelulares
                                                                  • La regulación puede resultar de la fosforilación de factores de transcripción nuclear
                                                                  • Muchos ARNm eucariotas están sujetos a represión traslacional
                                                                  • El silenciamiento de genes postranscripcional está mediado por la interferencia del ARN
                                                                  • La regulación de la expresión genética mediada por ARN adopta muchas formas en eucariotas
                                                                  • El desarrollo está controlado por cascadas de proteínas reguladoras
                                                                  • Las células madre tienen un potencial de desarrollo que se puede controlar
                                                                  • Términos clave
                                                                  • Problemas

                                                                  Bókahillan þín er þitt svæði og þar eru bækurnar þínar geymdar. Þú kemst í bókahilluna þína hvar og hvenær sem er í tölvu eða snjalltæki. Einfalt og þægilegt!

                                                                  Rafbók til eignar
                                                                  Rafbók til eignar þarf að hlaða niður á þau tæki sem þú vilt nota innan eins árs frá því bókin er keypt.

                                                                  Þú kemst í bækurnar hvar sem er
                                                                  Þú getur nálgast allar raf (skóla) bækurnar þínar á einu augabragði, hvar og hvenær sem er í bókahillunni þinni. Engin taska, enginn kyndill og ekkert vesen (hvað þá yfirvigt).

                                                                  Auðvelt að fletta og leita
                                                                  Þú getur flakkað milli síðna og kafla eins og þér hentar best og farið beint í ákveðna kafla úr efnisyfirlitinu. Í leitinni finnur þú orð, kafla eða síður í einum smelli.

                                                                  Glósur og yfirstrikanir
                                                                  Þú getur auðkennt textabrot með mismunandi litum og skrifað glósur að vild í rafbókina. Þú getur jafnvel séð glósur og yfirstrikanir hjá bekkjarsystkinum og kennara ef þeir leyfa það. Allt á einum stað.

                                                                  Hvað viltu sjá? / Þú ræður hvernig síðan lítur út
                                                                  Þú lagar síðuna að þínum þörfum. Stækkaðu eða minnkaðu myndir og texta með zoom multinivel hasta unð sjá síðuna eins og þér hentar best í þínu námi.


                                                                  Ver el vídeo: BIOSINTESIS DE AMINOACIDOS (Febrero 2023).