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AminoÁcidos y nucleÓtidos - biosÍntesis de aminoÁcidos, biosÍntesis de nucleÓtidos
Bibliografía…… FISIOLOGÍA GENERAL…. Jesús Merino
Pérez y María José Noriega Borge
Tema 5C - Bloque I: Vías metabólicas de síntesis. Aminoácidos y informes en
línea: ocw.unican.es//Tema%205C-Bloque%20I-
AMINOÁCIDOS Y NUCLEÓTIDOS
INTRODUCCIÓN
La síntesis de aminoácidos y nucleótidos no presenta cuantitativamente la
magnitud de la síntesis de los glúcidos o los lípidos; sin embargo, tiene
interés en orden a que son los principales compuestos nitrogenados. Su
formación y degradación son rutas metabólicas, que han
de estar bien equilibradas para garantizar la necesaria formación de proteínas
y ácidos nucleicos.
Las rutas biosintéticas de ambos tipos de biomoléculas se presentan muy
entrelazadas, compartiendo fuentes comunes de
nitrógeno, tipos de reacciones y metabolitos intermediarios. El
nitrógeno molecular es muy abundante en la atmósfera terrestre, pero no es
reactivo químicamente.
Únicamente algunas especies son capaces de incorporarlo a moléculas orgánicas
en un proceso denominado fijación. Aunque es un elemento químico esencial para los seres vivos, la mayor
parte del
nitrógeno orgánico (nitrógeno reducido) está en continua circulación, pasando
de un organismo a otro; la fijación aporta el remanente que se va perdiendo
para mantener constante la cantidad total circulante. Los
vertebrados reciben todo su nitrógeno a través de la
ingesta de proteínas y de ácidos nucleicos.
Las rutas biosintéticas de aminoácidos y nucleótidos comparten una necesidad
común de nitrógeno, y como éste, en su forma orgánica, es más bien escaso,
obliga alos seres vivos a procesar de la manera más económica posible tanto el
amoníaco como todas las biomoléculas nitrogenadas.
Así, los aminoácidos y los nucleótidos procedentes de la degradación de
proteínas y
ácidos nucleicos, normalmente se recuperan y reutilizan; y las rutas
biosintéticas sólo funcionan cuando las moléculas presentes son insuficientes
para garantizar la formación de proteínas y ácidos nucleicos
BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS
La síntesis de aminoácidos se desarrolla a un ritmo variable, dependiendo de
las necesidades que existan en la célula respecto a cada aminoácido particular.
Las rutas metabólicas son muy variadas; en el caso de los
mamíferos existen vías anabólicas para unos once aminoácidos, denominados no
esenciales.
La mayor parte de los aminoácidos no esenciales se sintetizan a través de vías
metabólicas muy simples con una secuencia de unas pocas reacciones. Los
sustratos iniciales son metabolitos intermediarios del ciclo del ácido cítrico, de la glucólisis o de la
ruta de las pentosas-fosfato. Estas moléculas aportan el esqueleto carbonado e incorporan el nitrógeno
orgánico, fundamentalmente, del glutamato o de la glutamina.
Existe un grupo de nueve aminoácidos, denominados
esenciales, que deben ser ingeridos con la dieta, ya que o bien no pueden
sintetizarse, o el ritmo de síntesis no cubre las necesidades del organismo en una situación concreta. En
el caso del
aminoácido arginina, la cantidad necesaria para el adulto se obtiene a través del ciclo de la urea, pero durante la infancia, cuando se
está desarrollando elcrecimiento y la síntesis proteica se realiza a mayor
escala, la producción del
ciclo de la urea no es suficiente y se ha de incorporar en la dieta. El mismo
caso ocurre
también con otro aminoácido como la histidina. Aparte de éstos,
el resto se puede formar cuando la cantidad de los mismos, bien procedente de
la degradación proteica o bien de la dieta, no es suficiente para permitir el
proceso de recambio proteico.
Incorporación de NH3 (NH4
+) a los aminoácidos a través del glutamato y la glutamina
En la mayoría de los aminoácidos, el grupo amino procede del glutamato mediante
una reacción de transaminación, igual a las descritas para el proceso de catabolismo.
El glutamato se sintetiza a partir de NH4 + y α-cetoglutarato, metabolito
del ciclo del ácido cítrico, en una reacción de aminación directa catalizada
por la enzima glutamato deshidrogenasa, la misma enzima que realiza la
desaminación localizada en la matriz mitocondrial, la diferencia estriba en que
en la ruta biosintética la enzima utiliza como coenzima al NADPH y no al NAD+.
NH4 + + α-cetoglutarato + NADPH + H+ ï„ glutamato + NADP+ + H2O
Mediante la glutamina sintetasa se realiza una segunda reacción de aminación
sobre el glutamato obteniendo la glutamina.
Glutamato + NH4 + + ATP →ï€ glutamina + ADP + Pi + H+
La glutamina es uno de los principales sustratos utilizados por las
transaminasas o aminotransferasas, para incorporar los grupos amino sobre los
esqueletos carbonados.
Rutas anabólicas de los aminoácidos
Las rutas biosintéticas son muy variadas, algunas requieren una única reacción
yotras son de una gran complejidad. Los aminoácidos no
esenciales tienen vías biosintéticas relativamente simples, mientras que las
rutas sintéticas de los esenciales son bastante complejas.
Dentro de las más sencillas estarían las que invirtiendo las reacciones de
transaminación, estudiadas en las rutas catabólicas, permiten obtener, en una
única reacción, los siguientes aminoácidos:
Piruvato + glutamato ï„ Alanina + α-cetoglutarato
Oxalacetato + glutamato ï„ Aspartato + α-cetoglutarato
Si el donador de grupos amino es la glutamina, el proceso es catalizado por una
enzima muy ubicua, la asparraginasa y se realiza con coste energético,
Aspartato + glutamina + ATP ï„ Asparragina + glutamato + ADP + Pi
Incluso utilizando un aminoácido esencial como la fenilalanina en una única
reacción puede obtenerse un aminoácido no esencial como la tirosina:
Fenilalanina + O2 + NADPH + H+ →ï€ Tirosina + NADP+ + H2O
Sin embargo, las rutas pueden ser más complejas, y para clasificarlas se agrupa
a los aminoácidos por familias, dependiendo del metabolito precursor.
Derivados del α-cetoglutarato
Ya se ha descrito como
el α-cetoglutarato, metabolito intermediario del
ciclo del
ácido cítrico, da origen al glutamato y a partir de éste se forman, glutamina,
arginina y prolina. La glutamilna se sintetiza a través de la reacción de
aminación directa, tal como se ha comentado previamente.
La arginina se obtiene en el ciclo de la urea, y aunque la mayor parte de ella
se rompe, por acción de la arginasa, en ornitina y urea, puede proporcionar la
suficiente cantidad deaminoácido para el recambio proteico de un individuo
adulto, no así en los individuos jóvenes que precisan cantidades elevadas para
el crecimiento.
Derivados del 3-fosfoglicerato
Este metabolito es un intermediario de la glucólisis y
a través de reacciones de transaminación y reducción da lugar a serina. A
partir de la serina, se obtienen dos aminoácidos: la glicina por eliminación de
un átomo de carbono a través de un transportador, el
tetrahidrofolato que mueve unidades activadas de un átomo de carbono.
La síntesis de cisteína requiere la participación, además de serina que proporciona
el esqueleto carbonado, de otro aminoácido, la metionina, que le suministra el
átomo de azufre. En una primera reacción la metionina se convierte en
S-adenosil-metionina, pierde un grupo metilo y
reacciona con la serina para dar el aminoácido cisteína.
Regulación de la síntesis de los aminoácidos
La regulación de las vías biosintéticas aminoacídicas se lleva a cabo mediante
diversos mecanismos.
El eje de la regulación en la célula parte de la
determinación de las necesidades. Se ha de considerar que una parte de
los aminoácidos necesarios para la síntesis proteica (alrededor de las 3/4
partes) se recuperan de los formados en la degradación de proteínas, y tan sólo
el resto deben incorporarse con la dieta o en último extremo, ser sintetizados
de nuevo.
La retrorregulación o regulación feed-back es un
sistema común en las vías biosintéticas de los aminoácidos, de tal forma que el
producto final bloquea la enzima inicial de la ruta, deteniéndose el proceso
cuando lademanda del
producto disminuye y su concentración aumenta. En rutas divergentes, se
requiere el aumento de concentración de todos los productos finales para
bloquear la primera enzima, en un tipo de regulación
denominado inhibición concertada. En rutas compartidas, la regulación ha de
estar muy bien coordinada para evitar la detención de la síntesis de un aminoácido escaso debido a la sobreproducción de otro. Para evitar
estas situaciones, la célula dispone de varias estrategias de inhibición
concertada que aseguran la perfecta coordinación de las síntesis necesarias.
BIOSÍNTESIS DE NUCLEÓTIDOS
Las necesidades de nucleótidos oscilan mucho dentro del organismo. En
células con una alta tasa de división celular o con
una síntesis proteica elevada, los requerimientos de nucleótidos son mayores
que en tejidos menos activos. Por otro lado, los nucleótidos
desarrollan múltiples funciones, además de ser los precursores de los ácidos
nucleicos, por lo que resultan igualmente importantes para la actividad
celular.
Existen dos tipos de rutas metabólicas que dan lugar a la formación de
nucleótidos, las vías de novo, que se realizan a partir de precursores simples;
o bien las vías de reciclado, en las que se utilizan bases y nucleósidos
existentes en la célula, procedentes de la dieta o de la degradación de sus
propios ácidos nucleicos. Las enzimas que catalizan la
síntesis de las purinas y pirimidinas forman partes de grandes complejos
enzimáticos.
Las cantidades intracelulares de nucleótidos son muy bajas (a excepción del ATP) y la velocidad de
síntesis de losnucleótidos es utilizada como
un sistema de regulación de los procesos de división celular y síntesis
proteica; ya que la cantidad de nucleótidos presentes se constituye en factor
limitante para la síntesis de ADN y ARN.
Síntesis de nucleótidos púricos
El anillo de purina se construye mediante la unión de una serie de precursores.
Los átomos de nitrógeno y parte de los átomos de carbono del anillo púrico
proceden de la glicina, el aspartato y la glutamina; el tetrahidrofolato y el
CO2 aportan los restantes átomos de carbono
La síntesis se inicia con la activación de la molécula de ribosa-5-fosfato,
Ribosa-5-fosfato + ATP ï„ 5-fosforribosil-1-pirofosfato (PRPP) + AMP, la
enzima que cataliza esta reacción es la PRPP sintetasa, siendo la misma tanto
para los nucleótidos púricos como para los pirimidínicos.
El paso
siguiente, constituye la etapa clave en la síntesis de novo de los nucleótidos
púricos, y en ella el primer grupo amino se incorpora al carbono 1 de la
pentosa activada, formándose un intermediario denominado 5'-fosforribosilamina.
PRPP + Glutamina →ï€ 5-fosforribosilamina + glutamato + PPi
Las nueve reacciones siguientes realizan la incorporación de los átomos del
anillo púrico aportados por los elementos descritos, con gasto energético en
forma de ATP, obteniendo el metabolito
púrico Inosinato (IMP), con una base púrica denominada hipoxantina. A partir de
este intermediario, y ya en rutas diferenciadas de dos
reacciones, se obtienen el nucleótido AMP o adenilato y el GMP o guanilato.
La síntesis de recuperación es más económica que lasíntesis de novo, la ruta
metabólica utilizada es mucho más simple y muy distinta de la descrita para la
síntesis de novo. La reacción general que tiene lugar es la siguiente: la base
nitrogenada reacciona con la ribosa activada para formar el nucleótido
Purina + PRPP →ï€ Ribonucleótido + PPi
Síntesis de nucleótidos pirimidínicos
En este tipo de nucleótidos el proceso de ensamblaje se realiza de forma
diferente a los púricos, puesto que el anillo de pirimidina se forma en primer
lugar, para en un segundo paso unirse al fosforribosilpirofosfato. Las
moléculas precursoras para la síntesis de las bases nitrogenadas pirimidínicas
son un aminoácido, el aspartato y un metabolito
intermediario del
ciclo de la urea, el carbamoil-fosfato.
El carbamoil-fosfato que sirve para la síntesis pirimidínica se sintetiza en el
citoplasma, a diferencia del que se utiliza en la síntesis
de urea que se forma en la mitocondria. Cada una de estas
reacciones está catalizada por una isozima distinta de la carbamoil-fosfato
sintetasa.
Glutamina + 2 ATP + HCO3 - →ï€ Carbamoil-fosfato +
2 ADP + Pi + glutamato
La segunda reacción constituye la etapa clave en la síntesis, y es catalizada
por la aspartato transcarbamilasa, Carbamoil-fosfato + aspartato →ï€ N-carbamoil-aspartato
+ Pi
Este producto pasa por una deshidratación que permite su ciclación y una
oxidación para formar el anillo inicial, o primario, de pirimidina denominado
orotato. La incorporación de fosforribosilpirofosfato da lugar a la
formación del
nucleótido pirimidínico uridilato o UMP.
En organismos superiores lasenzimas que participan en esta ruta metabólica
están asociadas en 2 complejos multienzimáticos, garantizando el adecuado
desarrollo del
proceso y el correcto ensamblaje de cada uno de los componentes.
Los nucleótidos activados, con dos o tres grupos
fosfato, se obtienen a partir de los nucleótidos monofosfatados por
incorporación de grupos fosfato cedidos por el ATP. Estas reacciones son
catalizadas por un grupo de enzimas denominadas
nucleótido monofosfato quinasas.
NMP + ATP ï„ NDP + ADP , NDP + ATP ï„ NTP + ADP
La síntesis del nucleótido pirimidínico de citosina se realiza a partir de UTP,
por acción de la citidilato sintetasa, UTP + Glutamina + ATP + H2O →ï€ CTP
+ glutamato +ADP +Pi + H+
Síntesis de desoxirribonucleótidos
Los desoxirribonucleótidos se sintetizan a partir de los correspondientes
ribonucleótidos, mediante la reducción del carbono 2' de la molécula de ribosa
para dar 2'-desoxirribosa. La enzima que cataliza esta reacción es la
ribonucleótido reductasa, que utiliza como
sustratos todos los ribonucleótidos tanto en forma di como trifosfatada. La reacción que tiene
lugar es
Ribonucleótido difosfato + NADPH + H+ →ï€ Desoxirribonucleótido
difosfato + NADP+ + H2O En la formación de los desoxirribonucleótidos, aparece
el desoxiuridilarato (dUMP) que no es un componente del ADN; para convertir
este compuesto en el desoxirribonucleótido que tenga de base pirimidínica
timina se lleva a cabo una reacción catalizada por la timidilato sintasa , que
metila el UMP obteniéndose TMP, utilizando como donador de grupos metilo al
tetrahidrofolato.
Labiosíntesis de nucleótidos púricos y pirimidínicos está
regulada mediante mecanismos de retroinhibición
por producto final. La formación de los nucleótidos hace que aumente su
concentración en la célula y provoca la disminución de la actividad de las
enzimas reguladoras o alostéricas, que están situadas en el inicio de las rutas
sintéticas.
sCuántos aminoácidos hay?
Existen aproximadamente 20 aminoácidos distintos que se denominan aminoácidos
esenciales, poseen especial importancia porque son los que el cuerpo humano
requiere para construir las proteínas, que constituyen la base de los distintos
tejidos.
Algunos de ellos pueden ser sintetizados por el cuerpo
humano. Los que no pueden ser sintetizados por el cuerpo humano deben
ser ingeridos en los alimentos. No hacerlo limita el desarrollo del cuerpo, ya que este no es
capaz de reponer las células de los tejidos que mueren o de crear tejidos
nuevos, en el caso del
crecimiento.
Los aminoácidos básicos para la vida son 20: alanina, arginina, asparagina,
aspartato, cisteína, fenilalanina, glicina, glutamato, glutamina, histidina,
isoleucina, leucina, lisina, metionina, prolina, serina, tirosina, treonina,
triptófano y valina.
Los aminoácidos esenciales para los vertebrados son aquellos
que no se pueden sintetizar a partir de otros recursos de la dieta. Esto implica que la única fuente de estos aminoácidos en esos
organismos es la ingesta directa a través de la dieta.
Hay algunos alimentos que contienen proteínas con todos los aminoácido
esenciales, se dice que contienen proteínas de altovalor biológico, de alta o buena calidad. Alguno de estos alimentos son: la
carne, los huevos y los lácteos.
No todos los aminoácidos son esenciales para todos los organismos, por ejemplo,
la alanina en humanos se puede sintetizar a partir de otros productos.
En los humanos se han descrito estos nueve aminoácidos
esenciales: triptófano, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, valina,
leucina, isoleucina e histidina.
BIBLIOGRAFIA: Capítulo 40. Energía y metabolismo I: digestión.
www.cobach-elr.com/academias/quimicas/biologia//c40d.htm
Energía y metabolismo I: digestión
Algunos requerimientos nutricionales
En virtud de la actividad del hígado, que convierte varios tipos de moléculas
en glucosa §, y dado que la mayoría de los tejidos § pueden usar ácidos grasos
§ como combustible alternativo, los requerimientos energéticos del cuerpo
pueden ser satisfechos por carbohidratos §, proteínas § o grasas, que son los
tres tipos principales de moléculas alimenticias.
Además de las calorías, las células del cuerpo necesitan 20 tipos
diferentes de aminoácidos § para ensamblar proteínas. Cuando
falta cualquiera de los aminoácidos necesarios para la síntesis de una proteína
particular, ésta no puede producirse y los otros aminoácidos son convertidos en
carbohidratos y oxidados o almacenados. Los vertebrados no pueden
sintetizar los 20 aminoácidos, que se conocen como aminoácidos
esenciales. Las plantas son la fuente última de aminoácidos
esenciales. Mediante una buena combinación de
legumbres, granos y cereales una persona vegetarianapuede obtener los
aminoácidos que necesita.
Los mamíferos también requieren, pero no pueden sintetizar, ciertos ácidos
grasos poliinsaturados y un grupo de hormonas § de
acción local: las prostaglandinas §.
Las vitaminas § son un grupo adicional de moléculas
requeridas por las células vivas que no pueden ser sintetizadas por las células
animales. Muchas de ellas funcionan como coenzimas § y son generalmente
requeridas sólo en cantidades pequeñas.
Deficiencias vitamínicas graves, como las que pueden ocurrir en
regiones donde la malnutrición es crónica, pueden tener consecuencias pasmosas.
Nuestro cuerpo también necesita nutrientes que cumplen la función de
antioxidantes, es decir, que son capaces de neutralizar la acción oxidante de
una molécula inestable -un radical libre- sin perder
su propia estabilidad electroquímica.
Los radicales libres dañan las membranas de nuestras células,
y son capaces de destruir o provocar mutaciones en el DNA §, facilitando el
camino para que se desarrollen diversos tipos de enfermedades. La acción
de los radicales libres está ligada al cáncer y al envejecimiento, así como al
daño causado en las arterias por el colesterol 'oxidado'; esto
relaciona directamente a esas moléculas con las enfermedades cardiovasculares.
El cuerpo, además, tiene un requerimiento dietario de
varias sustancias inorgánicas, o minerales. Éstas incluyen el
calcio y el fósforo para la formación de huesos, el yodo para la hormona
tiroidea, el hierro para la hemoglobina y los citocromos, el sodio, el cloro y
otros iones esenciales para el balanceiónico.
ESTE SERA UNO DE LOS COMPUESTOS QUE SI SINTETIZARA…. NO SE HIJA…. PERO EL DE
ARRIBA YO CREOP QUE SI TE SIRVA… USA LOS LENTES ESTO
ES PARA EL CURSO O LA UNIV.
COLÁGENO
Se denomina colágeno a una familia de proteínas muy abundante en el organismo
de los animales. En los vertebrados hay más de 40 genes que sintetizan
unas cadenas de aminoácidos denominadas cadenas α, las cuales se asocian
de tres en tres para formar hasta 28 tipos de moléculas de colágeno diferentes.
Las moléculas de colágeno pueden representar del 25 al 30 % de
todas las proteínas corporales. Tradicionalmente se ha usado
el colágeno para fabricar pegamentos y colas, de ahí su nombre. Su
principal misión en los tejidos es formar un armazón
que hace de sostén a los tejidos y que resiste las fuerzas de tensión mecánica
(ver figura =>). Actúa como las barras de acero que
refuerzan el hormigón en las obras. La organización de las moléculas de
colágeno en estructuras macromoleculares tridimensionales es variada. Pueden
formar fibras paralelas para resistir tensiones unidireccionales, como ocurre en tendones y ligamentos, o fibras orientadas
en forma de malla para soportar tensiones que pueden venir de todas las
direcciones, como
ocurre en el hueso, en el cartílago y en el tejido conectivo. Las células se
'agarran' a las moléculas de colágeno mediante diversas proteínas de
adhesión como
las integrinas, inmunoglobulinas, anexinas, etcétera.
Las moléculas de colágeno se caracterizan por:
a) Una composición poco frecuente de aminoácidos. En las moléculas decolágeno
abunda el aminoácido glicina, que es muy común, y otros menos comunes como
la prolina e hidroxiprolina. La glicina se repite cada 3 aminoácidos (-Gly -
x - y - Gly - x - y -), donde x e y suelen ser prolina e hidroxiprolina,
respectivamente. Esta secuencia repetida de glicina es la que permite la
disposición en hélice levógira de las cadenas α, debido al pequeño tamaño
de este aminoácido.
b) Pueden organizarse formando fibras, mallas o especializarse en formar
uniones entre moléculas. Todo ello depende de la composición
química de sus subunidades α y de los tipos de subunidades que lo formen
(ver tabla =>).
Forman fibras. Son los más
abundantes de todas las formas de colágeno y están formadas por repeticiones de
moléculas de colágeno, tres cadenas α arrolladas en forma de triple hélice
dextrógira que forman las unidades repetidas. El
colágeno se sintetiza en el interior celular en forma procolágeno, formado por
3 subunidades α inmaduras, que es exocitado al exterior celular.
Tras la liberación sufre un tratamiento enzimático que
elimina una secuencias terminales de cada cadena α, transformando el
procolágeno en colágeno. Tras ello las moléculas de colágeno
se ensamblan automáticamente para formar las fibrillas de colágeno, que a su
vez se unen para formar las fibras de colágeno (ver figura =>). De
los colágenos que forman fibras los más frecuentes son el tipo I, que abunda en
huesos, cartílago y piel, y que representa el 90 % de todo el colágeno del
organismo. Otros tipos abundantes son el II, presente en el cartílago hialino,
y el III,que abunda en la piel y en los vasos
sanguíneos.
Esquema de la síntesis de las fibras de colágeno.
Forman mallas. Estos tipos de
colágeno suelen formar láminas de entramados moleculares. Se encuentran
rodeando los órganos o formando la base de los epitelios. Entre
éstos se encuentra el colágeno tipo IV que abunda en la lámina basal,
localizada entre el epitelio y el tejido conectivo.
Establecen conexiones. Forman
puentes de unión entre moléculas de la matriz extracelular y el colágeno
fibrilar o el colágeno que forma mallas. Por ejemplo,
el colágeno tipo IX forma uniones entre los glucosaminoglucanos y las fibras de
colágeno tipo II.
También existen moléculas de colágeno que poseen secuencias de aminoácidos
hidrofóbicos y que se encuentran como moléculas transmembrana. Es el
caso del
colágeno tipo XIII y el tipo XVII. El colágeno tipo XVII
forma parte de la estructura de los hemidesmosomas.
Imagen obtenida con un microscopio electrónico de
transmisión a partir de tejido conectivo de un invertebrado marino, la oreja de
mar. Con los asteriscos negros se indica el colágeno
ya ensamblado en el exterior celular, mientras que con los asteriscos blancos
las grandes vesículas intracelulares llenas de moléculas de procolágeno. La
flecha blanca indica un posible punto de liberación de
las moléculas de procolágeno al espacio extracelular.
Elastina
Esquema de una porción de una fibra de elastina. Las moléculas de
elastina están unidas entre sí mediante enlaces entre las regiones ricas en el
aminoácido lisina (Modificado de Kielty 2007).
Es unaproteína abundante en muchas matrices extracelulares y aparece como
un componente de las denominadas fibras elásticas, las cuales son agregados
insolubles de proteínas. Al contrario que las fibras de
colágeno, las fibras elásticas tienen la capacidad de estirarse en respuesta a
las tensiones mecánicas y de contraerse para recuperar su longitud inicial en
reposo. La elasticidad de nuestros tejidos depende de las fibras
elásticas. Se encuentran sobre todo en la dermis, en las
paredes de las arterias, en el cartílago elástico y en el tejido conectivo de
los pulmones. Además de la elastina, que representa el
90 %, las fibras elásticas están formadas por las denominadas microfibrillas de
fibrilina y por otras glucoporteínas y proteoglucanos en menor proporción.
Otras funciones de las fibras elásticas son aportar sostén a
los tejidos o regular la actividad de los factores de crecimiento TGF-β
mediado por la fibrilina.
La elastina posee una larga cadena de aminoácidos en la que hay numerosas
secuencias con aminoácidos hidrófobos, separadas por otras secuencias que
contienen parejas de glicinas y otros aminoácidos pequeños como la lisina. Esta
composición de aminoácidos es la que confiere las propiedades elásticas, puesto
que los aminoácidos hidrófobos permiten la disposición en estructuras
arrolladas y la lisina la formación de α-hélices, que son los puntos donde
se enlanzan dos moléculas de elastina próximas. La elastina parece ser una
invención de los vertebrados, puesto que no se ha encontrado en invertebrados.
Bibliografía específica
Heino J. Thecollagen family members as cell adhesion proteins. Bioessays. 2007. 29:1001-1010.
Canty EG, Kadler KE. Procollagen
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Kadler CM, et al.,. Collagens at a
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Kielty CM. Elastic fibres in health and disease.
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La célula. 2-Matriz extracelular. Componentes:
Proteínas. Atlas de
webs.uvigo.es/mmegias/5-celulas/2-componentes_proteinas.php….22 Dic 2009 – En
los vertebrados hay más de 40 genes que sinteti
POR SI ACASO OTRO TEMA
Organización del sistema nervioso de los vertebrados
El sistema nervioso de los vertebrados tiene subdivisiones que pueden ser
distinguidas por criterios anatómicos, fisiológicos y funcionales. La principal
es la subdivisión en sistema nervioso central § -el cerebro § y la médula
espinal §- y sistema nervioso periférico § -las vías sensoriales y motoras que
llevan información hacia y desde el sistema nervioso central-. Las vías motoras se dividen a su vez en el sistema nervioso
somático §, con control voluntario sobre el músculo esquelético y en el sistema
nervioso autónomo §, que controla en forma inconsciente al músculo liso, al
cardíaco y a las glándulas §. El sistema autónomo, a su vez, se
subdivide en sistema simpático § y sistema parasimpático §.
La unidad funcional del sistema nervioso es la
neurona, que tiene un cuerpo celular, un axón § y frecuentemente muchas
dendritas §. Hay cuatro clases de neuronas: neuronas sensoriales §;interneuronas §; neuronas de proyección § y neuronas
motoras §. Muchas están rodeadas y aisladas por células de la
glia, llamadas neuroglia en el sistema nervioso central y células de Schwann en
el sistema nervioso periférico.
Las células de la glia, si bien no participan directamente en la producción del
impulso nervioso, proveen la vaina de mielina que acelera la transmisión de las
señales a través de las neuronas, actúan como tejido de sostén, facilitan la
nutrición de las neuronas y la remoción de sus desechos metabólicos y sirven
como guías para el desarrollo neuronal.
En vertebrados e invertebrados, los cuerpos de las células nerviosas frecuentemente
se encuentran agrupados en ganglios § si se encuentran a nivel del
sistema nervioso periférico y núcleos § si están en el sistema nervioso
central. Los axones, que constituyen las fibras nerviosas, también se agrupan
formando haces: se llaman tractos § cuando están en el sistema nervioso central
y nervios § cuando están en el sistema nervioso periférico.
Subdivisiones del sistema nervioso de un vertebrado como el Homo sapiens.
El sistema nervioso de los vertebrados consiste en un
sistema nervioso central -el cerebro y la médula espinal- y un sistema nervioso
periférico -una vasta red de nervios que conectan el sistema nervioso central
con todas las otras partes del
cuerpo-. Las neuronas sensoriales llevan información al sistema nervioso
central y las neuronas motoras la llevan desde ese
sistema. Las neuronas motoras están organizadas en los sistemas somático y
autónomo, y el sistema autónomocontiene dos divisiones: la simpática y la
parasimpática.Dentro del
sistema nervioso central §, la médula espinal constituye el enlace entre el
cerebro y el resto del
cuerpo. Es un cilindro delgado que en un corte
transversal se ve dividido en un área central de materia gris y un área externa
de materia blanca. La materia gris de la médula
consiste fundamentalmente en interneuronas §, cuerpos celulares de neuronas
motoras y neuroglia. La materia blanca consiste en
tractos de fibras que corren a lo largo de la médula espinal, formados
principalmente por axones.
La médula se continúa con el tallo cerebral §, en la base del cerebro; éste
contiene tractos de fibras que conducen señales hacia y desde la médula espinal
y también los cuerpos celulares de las neuronas cuyos axones inervan los
músculos y las glándulas de la cabeza. Además, dentro del tallo cerebral hay núcleos que controlan
algunas de las funciones reguladoras automáticas importantes, como el control de la respiración y de la
presión sanguínea.
El sistema nervioso central se encuentra protegido además por capas de
membranas -las meninges- que regulan el pasaje de sustancias desde la
circulación general hacia el tejido nervioso -la barrera hematoencefálica- y
hacia el líquido cefalorraquídeo -la barrera hematocefalorraquídea-. Las
células gliales que rodean a esos capilares también
contribuyen a establecer una barrera.
Sólo atraviesan las barreras las sustancias liposolubles y de
bajo peso molecular. Existen zonas del sistema nervioso central que se encuentran
por fuera de estas barreras, yque funcionan como
sensores del estado del organismo.
El sistema nervioso periférico está constituida por neuronas cuyos axones se
extienden desde el sistema nervioso central a los tejidos y órganos del
cuerpo. Incluyen tanto a neuronas motoras eferentes como a neuronas
sensoriales, aferentes §. Las fibras de las neuronas motoras y de las neuronas
sensoriales están unidas formando nervios: los nervios craneales y los nervios
espinales. Pares de nervios espinales entran y salen de la
médula a través de espacios entre las vértebras.
Los cuerpos celulares de las neuronas sensoriales están en los ganglios de la
raíz dorsal por fuera de la médula espinal, y las fibras sensoriales llegan al
lado dorsal de la médula espinal -en donde pueden establecer sinapsis con
neuronas de proyección, interneuronas o neuronas motoras- o bien ascender hacia
el cerebro. Las fibras de las neuronas motoras emergen de la
zona ventral de la médula espinal. Los cuerpos
celulares de las neuronas motoras localizados en la médula espinal pueden
recibir señales de neuronas de proyección, de interneuronas y de neuronas
sensoriales. Los cuatro tipos de neuronas
frecuentemente están interconectadas en los arcos reflejos.
Un arco reflejo polisináptico.
Las terminales nerviosas libres de la piel, cuando se estimulan de manera
apropiada, transmiten señales a lo largo de la neurona
sensorial a una interneurona en la médula espinal. La interneurona transmite la
señal a una neurona motora. En consecuencia, las fibras
musculares se contraen. Las neuronas de proyección,
que no se muestranaquí, también son estimuladas por la neurona sensorial y
llevan la información sensorial al cerebro.
El sistema nervioso somático se divide en 'voluntario' -controla los
músculos esqueléticos que pueden moverse a voluntad- e 'involuntario'
-incluye los nervios motores que controlan al músculo cardíaco, las glándulas y
el músculo liso-.
Anatómicamente, las neuronas motoras del
sistema somático son distintas y están separadas de las del
sistema nervioso autónomo, aunque los axones de ambos tipos pueden ser llevados
dentro del
mismo nervio.
Las divisiones del
sistema nervioso autónomo -simpática y parasimpática- son anatómica,
fisiológica y funcionalmente distintas. Funcionalmente, los
sistemas simpático y parasimpático son generalmente antagónicos. La
mayoría de los órganos internos están inervados por axones de ambos sistemas y
la regulación homeostática del
cuerpo depende de la cooperación de estas divisiones del sistema autónomo y de la actividad de
las glándulas endocrinas. El sistema parasimpático está involucrado
primariamente en las actividades restauradoras del cuerpo.
La estimulación parasimpática hace más lenta la frecuencia cardíaca, incrementa
los movimientos del
músculo liso de la pared intestinal, y estimula la secreción de las glándulas
salivales y de las glándulas digestivas del
estómago. El sistema simpático, por el contrario, prepara el
cuerpo para la acción. Los rasgos físicos del miedo, como
el aumento de las frecuencias cardíaca y respiratoria, entre otros, resultan de
la descarga aumentada de neuronas del
sistema simpático.
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