Metabolismo de la Glucosa
La glucosa es un monosacárido de tipo polihidroxialdehído. Es una aldohexosa (con 6 carbonos y un grupo aldehído) y se une mediante enlaces glucosídicos.
Forma parte de los tejidos de sostén de plantas y animales, y es una importante fuente de energía.
Glucógeno: Almacenamiento de Glucosa
El glucógeno es un polisacárido formado por 12-18 unidades de D-glucosa unidas por enlaces glucosídicos alfa (1→4) y ramificaciones alfa (1→6).
Se almacena como reserva de glucógeno en el hígado (para mantener la glicemia) y en el músculo esquelético (para la producción de ATP).
Glucogenólisis: Degradación del Glucógeno
La glucogenólisis es el proceso de degradación del glucógeno, en el cual intervienen las siguientes enzimas:
- Glucógeno fosforilasa: Cataliza la escisión fosforolítica de los enlaces glucosídicos alfa (1→4).
- Enzima desramificante del glucógeno: Cataliza la hidrólisis de los enlaces glucosídicos alfa (1→6).
- Fosfoglucomutasa: Transforma la Glucosa-1-fosfato (G1P) en Glucosa-6-fosfato (G6P).
Colesterol: Estructura, Funciones y Transporte
El colesterol es un lípido (grasa) que se almacena como reserva energética para periodos de ayuno. Los lípidos se clasifican en grupos simples (como el colesterol y los ácidos grasos) y complejos (como los fosfolípidos y los triglicéridos).
Se encuentra en la médula espinal, el páncreas y el cerebro, pero se sintetiza principalmente en el hígado y el intestino delgado.
Su estructura presenta una cabeza polar (grupo hidroxilo) y una cola apolar (sustituyentes alifáticos), lo que la hace hidrofóbica.
El colesterol se obtiene por Vía Exógena (a través del consumo de alimentos) y Vía Endógena (mediante la síntesis en células animales).
Funciones del Colesterol
- Estructural: Componente esencial de las membranas plasmáticas.
- Precursor de vitamina D: Fundamental para el metabolismo del calcio.
- Precursor de hormonas sexuales: Incluye progesterona, estrógenos y testosterona.
- Precursor de sales biliares: Esenciales para la absorción de nutrientes lipídicos.
Transporte de Colesterol: Lipoproteínas
El colesterol se transporta en el torrente sanguíneo mediante lipoproteínas:
- LDL (Lipoproteínas de Baja Densidad): Contienen colesterol y apolipoproteína B (apoB). Conocido como “colesterol malo“, transporta el colesterol desde el hígado hacia los tejidos.
- HDL (Lipoproteínas de Alta Densidad): Contienen colesterol y apolipoproteína A (apoA). Conocido como “colesterol bueno“, transporta el exceso de colesterol desde los tejidos de vuelta al hígado para su eliminación.
Colesterolemia: Niveles de Colesterol en Sangre
La colesterolemia se refiere a la concentración de colesterol en la sangre. Se establecen los siguientes rangos:
- Por debajo de 200 mg/dL: Concentración deseable (riesgo bajo).
- Entre 200 y 239 mg/dL: Riesgo intermedio.
- Sobre 240 mg/dL: Alto riesgo cardiovascular.
Ateroesclerosis
La ateroesclerosis es el depósito de células cargadas de partículas de LDL-colesterol en las paredes arteriales. Esto forma una placa que puede aumentar de tamaño, dificultando la circulación sanguínea o, en casos graves, producir un trombo.
Enzimología y Cinética Enzimática
Conceptos Fundamentales
- Catalizador
- Sustancia que aumenta la velocidad de una reacción química sin ser consumida en el proceso. No altera el estado de equilibrio químico.
- Enzima
- Proteína (o, en algunos casos, moléculas de ARN llamadas ribozimas) que actúa como catalizador biológico.
- Energía de activación
- La energía mínima requerida para que una reacción química se inicie y proceda.
- Estado de transición
- Un estado de alta energía en el que las moléculas reaccionantes forman un intermediario activado antes de convertirse en productos.
- Energía libre (ΔG)
- La diferencia de energía libre entre los reactivos y los productos de una reacción. Se expresa como ΔG = ΔH – TΔS.
- Actividad enzimática
- La velocidad a la que una enzima convierte el sustrato en producto, generalmente expresada como la formación de 1 micromol de producto por unidad de tiempo.
- Curva asintótica
- Una curva que describe cómo, a medida que la reacción avanza, el sustrato se agota y la cantidad de producto formado por unidad de tiempo disminuye, acercándose a un límite.
- Análisis de curva de progreso
- Método para medir la velocidad de una reacción a lo largo del tiempo y ajustar los datos a una ecuación no lineal para determinar parámetros cinéticos.
- Concentración de enzima
- La velocidad de reacción es directamente proporcional a la concentración de enzima, siempre que el sustrato no sea limitante.
Factores que Modifican la Actividad Enzimática
- pH
- Temperatura
- Inhibidores
- Concentración de sustrato
Cinética de Reacción Enzimática
- Ecuación de Michaelis-Menten
- Describe la interacción entre la enzima (E) y el sustrato (S) para formar un complejo enzima-sustrato (ES), que luego se convierte en enzima y producto (P): E + S ⇌ ES ⇌ E + P.
- Constante de Michaelis (Km)
- Es una medida de la afinidad de la enzima por el sustrato. Es la concentración de sustrato a la cual la velocidad de reacción es la mitad de la velocidad máxima (Vmax). Un Km bajo indica alta afinidad.
- Velocidad de reacción (Vreac)
- A bajas concentraciones de sustrato, la velocidad de reacción es directamente proporcional a la concentración de sustrato.
- A altas concentraciones de sustrato, la enzima se satura y la velocidad de reacción se vuelve independiente de la concentración de sustrato (cinética de orden cero).
- Efecto de la Temperatura
- En reacciones químicas generales, un aumento de la temperatura incrementa la velocidad de reacción debido a una mayor energía cinética. Sin embargo, en las enzimas, debido a su naturaleza proteica, temperaturas excesivamente altas pueden causar desnaturalización, lo que resulta en un descenso de la actividad enzimática.
- Efecto del pH
- Cada enzima tiene un pH óptimo en el que su actividad es máxima. Rangos de pH fuera de este óptimo pueden alterar la ionización de los aminoácidos del sitio activo, provocando una disminución de la actividad o desnaturalización. Ejemplos: Pepsina (pH óptimo ~1.6), Glucosa-6-fosfatasa de hepatocito (pH óptimo ~7.2).
Métodos de Análisis Enzimático
- Principios del Método de Análisis
- Se basa en la especificidad de las reacciones catalizadas por las enzimas. La actividad se puede determinar midiendo la aparición de producto o la desaparición de sustrato.
Tipos de Blancos en Ensayos Enzimáticos
- Blanco de sustrato: Una mezcla de reacción similar donde la solución que contiene el sustrato se reemplaza por un volumen equivalente de solvente (agua o tampón). Se utiliza para corregir la absorbancia basal o la presencia de impurezas en el sustrato.
- Blanco de enzima: Una mezcla de reacción similar donde la solución que contiene la enzima se reemplaza por un volumen equivalente de solvente. Se usa para corregir la actividad no enzimática o la inestabilidad del sustrato que podría generar producto en ausencia de enzima.
- Tiempo cero: Contiene todos los componentes de la reacción, pero esta se detiene en el momento de su inicio. Sirve para medir la concentración inicial de producto o sustrato antes de que la reacción progrese.
- Método Analítico (Espectrofotometría)
- Determinación de la cantidad de producto formado (o sustrato consumido) mediante espectrofotometría. Se mide la absorción de luz a una longitud de onda específica, la cual está directamente relacionada con la concentración de las sustancias.
- Enzima Invertasa
- La enzima invertasa hidroliza la sacarosa (su sustrato) en sus monosacáridos constituyentes: glucosa y fructosa. Se obtiene comúnmente de levaduras (fermentación invertida).