1 B I O C A T A L I Z A D O R E SClsicamentesehanestudiadoenesteapartadotresgruposdesustanciasconfuncionesmuyimportantes: enzimas, vitaminas y hormonas. De forma general,todas ellas tienen una funcin reguladorasobre los organismos. (En sentido estricto, slo los enzimas son realmente biocatalizadores).ENZIMASConcepto:Sonloscatalizadoresdelasreaccionesbioqumicas,estoes,sustanciasquefavorecen dichas reacciones al disminuir laenergadeactivacin(aquellaquedebemossuministraralosreactivosparaque se inici una reaccin qumica).Se trata de protenas globulares que hacenposibles las reacciones bioqumicas, a unavelocidad adecuada, en las condiciones detemperatura habituales en el interior de losseres vivos.Como todo catalizador, los enzimas no se consumen en el proceso por lo que se reutilizan, de ah que serequieran en muy baja cantidad.EstructuraTodos los enzimas son de naturaleza proteica y de tipo globular.(La nica excepcin a esta regla est representada por cierto tipo de ARN que presenta actividad enzimtica).Puesto que son protenas, los enzimas pueden pertenecer a uno de los dos tipos que hemos estudiado:- Protenas puras (holoprotenas formadas slo por aminocidos).- Protenas conjugadas (heteroprotenas), en cuyo caso estn formadas por una fraccin proteica(apoenzima) y otra fraccin no proteica (cofactor).La uninapoenzima + cofactor origina el holoenzima, que es la molcula funcionalmente activa.1. Apoenzima: Protena globular que da al enzima su forma tridimensional, constituida por 3 clases deaminocidos, desde el punto de vista funcional:- Aminocidos estructurales: Dan la conformacin espacial al enzima pero no intervienen deforma directa en la reaccin.- Aminocidos de fijacin (~): Sobre sus radicales se adhiere el sustrato mediante enlaces nocovalentes.(Sustrato es la sustancia sobre la cual acta el enzima).- Aminocidos catalizadores (~): Responsables directos de la reaccin, desestabilizando losenlaces del sustrato (actan en los casos en que no interviene un cofactor). (~) CENTRO ACTIVO.-Los aminocidos de fijacin y catalizadores constituyen el llamado CENTROACTIVO, una zona fundamental de toda enzima, en la cual se produce la reaccin, tras un acoplamientomutuo entre enzima y sustrato, a la manera de una mano y un guante (Este smil es conocido como modelo delajuste inducido en el que el enzima cambia algo su conformacin espacial al adaptarse a la forma del sustrato).NOTA: Es fundamental que el enzima mantenga su configuracin espacial para que el sustrato encaje enelcentroactivo.Unasubidadetemperatura,cambiodepHosalinidad,etc.puedeprovocarladesnaturalizacin del enzima.La alteracin de su estructura implica prdida de funcionalidad.22. Cofactor:Sustancia no proteica, de naturaleza qumica diversa, que se une al apoenzima para dar elholoenzima o molcula funcional.- Pueden ser sustancias de tipo catinico: Ca , Mg ,Mn , Cu , Zn . . .++ ++ ++ ++ ++- Con frecuencia son molculas orgnicas ms o menos complejas, en cuyo caso se les llama coenzimas,en su mayora son derivadas de las vitaminas, de ah la importancia de stas en nuestra dieta.Ejemplos de coenzimas son:NAD (derivado de la vitamina PP = Ac. nicotnico), el FAD (procedente de la vitamina2B= riboflavina), Coenzima-A, el ATP, etc.VEl coenzima se altera durante la reaccin (ej. NAD NAD.2H), pero se regenera ms tarde, en otrosprocesos.MECANISMO DE LAS REACCIONES ENZIMTICASDe forma muy esquemtica se pueden resumir as:a- Formacin del complejo enzima-sustrato: El sustrato, a veces ms de uno,se adhiere al centro activo,por complementarse la forma de ambos, formando enlaces dbiles con los radicales de los Aa de fijacin.b- Transformacin del sustrato.- Por accin de los Aa catalizadores, o del coenzima, segn los casos, seinestabilizan losenlaces del sustrato y se efecta la reaccin, con un gran abanico de posibilidades,dependiendo del enzima y el sustrato en cuestin.El sustrato se transforma en producto.c- Se libera el producto, o productos, del centro activo y el enzima queda disponible para unirse a otrasmolculas de sustrato e iniciar una nueva actuacin.34H O R M O N A SIntroduccin:SISTEMAS DE COORDINACIN EN ANIMALESLa sensibilidad es una caracterstica diferencial delos seres vivos. Consiste en captar estmulos del medioy elaborar respuestas adecuadas. Esto es mucho ms complejo en animales que en vegetales, donde serequiere una coordinacin adecuada entre todas las partes del organismo para que ste responda como unaunidad ante el estmulo.Estacoordinacininternaesrealizadapordossistemasmuyrelacionados:Sistemanerviosoysistemaendocrino. Sistema nervioso, se caracteriza por: Sistema endocrino, se caracteriza por:- accin rpida - accin ms lenta- acta por impulsos elctricos - acta a travs de mediadores qumicos: hormonas transportadas -- efectos que duran poco tiempo - efectos ms prolongados. [por la sangre.Ambosdeterminanelcomportamientoglobaldelorganismoantedeterminadosestmulos,sussealesrespectivas son recibidas, transcritas y obedecidas por los rganos correspondientes que,en consecuencia,desarrollan una respuesta ante el estmulo. Glndula: rgano especializado en segregar sustancias.Segn su funcin se las clasifica en . . .- Exocrinas: De secrecin externa, vierten sus productos al exterior o a cavidades comunicadas conl. Ej. Gl. Sudorparas, sebceas, lacrimales, etc...- Endocrinas: De secrecin interna, vierten sus productos (hormonas) a la sangre, que las repartepor todo el organismo.- Mixtas: Son rganos que contienen los dos tipos de glndulas citadas anteriormente.Ej.- El pncreas cuyos acinos segregan jugo pancretico, mientras los islotes de Langerhans segreganinsulina.HormonasSon unas sustancias orgnicas de naturaleza diversa, generalmente esteroides o pptidos, elaboradas porglndulas endocrinas y vertidas a la sangre o lquido circulante.Ejercenunafuncincoordinadoraenelorganismoactuandoamododemensajerosqumicos,sobredistintos rganos y tejidos modificando su actividad biolgica.Las acciones pueden ser muy variadas:controlar el crecimiento, regular la composicin del medio interno,modificar el metabolismo celular, regular ciclos reproductores . . .rgano Diana:Cada hormona ejerce su accin sobre una zona concreta del organismo que se conoce como rgano diana,cuyas clulas estn provistas de receptores para dicha hormona. Ej.- La oxitocina tiene como rgano diana el tero.Nota.- Aunque en los vegetales no se encuentran glndulas de este tipo (en sentido estricto), existen sustancias que actan como mensajerosqumicos entre diversos rganos que se consideran tambin como hormonas (fitohormonas, fito=planta).LPara el estudio de las hormonas se las suele agrupar segn la glndula que las produce.-- HIPFISIS: La hipfisis es una glndula, de tamao similar a un guisante, que tenemos en la base delcerebro (alojada en un hueco del hueso esfenoides, llamado "'silla turca") y se encuentra conectada con el hipotlamo,otra glndula tambin del cerebro. Entre sus hormonas citaremos . . .- Hormona del crecimiento, estimula el crecimiento de huesos y msculos sobre todo en etapasjuveniles: Potencia la sntesis de protenas, mitosis celulares, etc.Su dficit produce enanismo y su exceso, en etapas juveniles, provoca gigantismo.5- Prolactina. Estimula la produccin de leche en las glndulas mamarias despus del parto.- Adiuretina o vasopresina (= H. Antidiurtica = ADH). Estimula la retencin de agua por el rin,aumenta el volumen sanguneo y, por tanto, aumenta la presin arterial.Cuandose ingiere una ciertacantidad de alcohol se suele orinar mucho porque ste inhibe a dicha hormona.- Oxitocina: Favorece las contracciones del tero durante el parto (hormona del gotero)- TIROIDES.- Est situado en el cuello, rodeado del primer cartlago de la traquea que es el que forma lanuez.Dentro de sus hormonas destacamos:- Tiroxina, principal hormona del tiroides, es la hormona del metabolismo: estimula la combustin degrasasyazcaresdetodoslostejidos.Sudficitproducehipotiroidismo.Elhipotiroideoesunpropenso a la obesidad con un carcter aletargado (falta de actividad).- Calcitonina, disminuye la concentracin de calcio en sangre incorporndolo a los huesos.Se administra con frecuencia a mujeres menopusicas para frenar la osteoporosis.- GLNDULAS SUPRARRENALES (= adrenes): Situadas sobre los riones.Producen hormonas como...- Adrenalina.Es la llamada hormona del susto o de la emocin, encargada de preparar al organismopara defenderse en situaciones de peligro:dilata la pupila, provoca la vasoconstriccin cutnea yvasodilatacin muscular,aumenta el ritmo cardiaco y respiratorio, dilatacin bronquial, aumenta laglucosa en sangre, aumenta el catabolismo en general.- Corticoides. Unos tienen accin antiinflamatoria, otros actan como anabolizantes, etc.- PNCREAS: Situado por debajo y detrs del estmago.Como ya se ha indicado, es una glndula mixta,esdecir,presentafuncinexocrinasegregandoeljugopancretico,producidoporlosacinos,yfuncinendocrina a cargo de los islotes de Langerhans productores de . . .- Insulina: Reduce la glucemiafavoreciendo la entrada de glucosa a las clulas. Su dficit produce Vuna enfermedad llamada Diabetes Mellitus caracterizada por altos niveles de glucosa en sangre, quese excreta en orina en la cual se detecta para su diagnstico (no es habitual la glucosa en la orina).- Glucagn: Accin opuesta a la insulina, es decir, aumenta la glucemia liberando glucosa del hgado.- TESTCULOS: Producen andrgenos entre ellos la testosterona, que provoca la aparicin de los caracteresmasculinos secundarios (voz grave, barba, distribucin del vello corporal, desarrollo de la musculatura, etc.)- OVARIOS: Producen estrgenos, que son los principales responsables de la aparicin de los caracteressecundarios femeninos (voz aguda, distribucin de las grasas). Tambin producen progesterona, que actasobre el tero favoreciendo el embarazo, en general.VITAMINASConceptoSon sustancias, de naturaleza qumica diversa, imprescindibles en la dieta, aunque en pequeas cantidades,pues el organismo no puede producirlas a partir de otras sustancias.Sus funciones son variadas, buena partede ellas actan como coenzimas.Presentan la particularidad de ser sustancias lbiles, esto es, se alteran fcilmente por calor o almacena-miento prolongado.Para su estudio se las ha clasificado, atendiendo a su solubilidad, en liposolubles e hidrosolubles. 6 V I T A M I N A SL I P O S O L U B L E SSon las que se disuelven en aceite y/o disolventes orgnicos.Su exceso puede dar trastornos por acumulacin en el hgado.Son la A, D, E y K.V I T A M I N A(Nombres)A C C I N E N F E R M E D A D(Por dficit)F U E N T E S(*)VitaminaARetinolAntixeroftlmica- Presenta accin protectora sobre losepitelios (piel, mucosas).- Interviene en procesos de percepcinvisual, en la retina.Xeroftalmia: Desecacin de la conjuntiva delojo y opacidad de la crnea.Ceguera nocturna: Prdida de agudezavisual con poca luz..- Zanahoria, tomate, etc.( En losveget. de color anaranjado abundael caroteno = provitamina A.)- Tambin existe en hgado.VitaminaDCalciferolAntirraqutica- Regula la absorcin intestinal de Ca y P.- Favorece la correcta osificacin, por lafijacin de estos elementos a los huesos.Raquitismo: Reblandecimiento y deformacinde los huesos por calcificacin defectuosa.- Tomando el sol se produce en lapiel a partir de un derivado delcolesterol.- Hgado, huevos, leche . . .VitaminaETocoferolAntiestril- Antioxidante de c. grasos insaturadosde las membranas celulares impidiendosu deterioro.- Imprescindible para la fertilidad enanimales.Esterilidad en animales (no est demostradoen humanos).- Cereales y aceites vegetales.- Leche, huevos, mantequillaVitaminaKAntihemorrgica- Interviene en la sntesis heptica de laprotrombina, protena plasmtica impli-cada en la coagulacin de la sangre.Hemorragias subcutneas, al menor golpe.Coagulacin sangunea lenta.- Es producida por las bacteriasintestinales.No es frecuente sudficit, salvo por tratamientosprolongados con antibiticos quedaan la flora intestinal.(*) Son fuentes generales de vitaminas liposolubles los alimentos grasos como huevos, leche, mantequilla, grasas animales, etc.7V I T A M I N A SH I D R O S O L U B L E SSon las que se disuelven en agua.Se eliminan en orina por lo que no suelen dar trastornos por exceso.Son la vitamina C y el complejo vitamnico B.V I T A M I N A(Nombres)A C C I N E N F E R M E D A D(Por dficit)F U E N T E SVitaminaCc. ascrbicoAntiescorbtica- Activa las defensas contra infecciones.- Necesaria para la sntesis del colgeno.- Antioxidante (posible preventivo de ladegeneracin celular).- Escorbuto: Encas sangrantes, cada dedientes, en casos graves muerte.- Su dficit moderado favorece las infecciones.Ctricos, frutas y verduras frescas.(Muy inestable, se elimina por elagua de coccin).1VitaminaBTiaminaAntineurticaAntiberibrica- Precursora del coenzima TPP queinterviene en importantes reacciones delmetabolismo de glcidos y lpidos(descarboxilaciones).- Beriberi: Enfermedad que afecta al sistemanervioso (degeneracin de neuronas, prdidade reflejos), atrofia muscular . . .- Cereales, legumbres- Producida por bacterias ylevaduras.2VitaminaBRiboflavina- Precursora del FAD, coenzima dereacciones de deshidrogenacin en larespiracin celular.- Dermatitis, enrojecimiento e irritabilidad en lapiel, labios, lengua, ojos.- Fotofobia (molestias frente a la luz).- Est en casi todos los alimentos- Producida por bacterias ylevaduras.6VitaminaBPiridoxina- Precursora del coenzima PLP queinterviene en el metabolismo de lasprotenas y aminocidos.- Favorece la eliminacin del alcohol.Alteraciones del sueo, irritabilidad, depresin. Vegetales de hoja verde.12VitaminaBCobalaminaAntianmica- Interviene en la sntesis de protenas yc. nucleicos- Favorece la maduracin de los gl. rojos.Anemia perniciosa: Aparicin de glbulosrojos inmaduros y frgiles.- Producida por bacteriasintestinales, en animales.- Hgado, huevos, produc. lcteos.VitaminaPPc. nicotnicoAntipelagrosa- Precursora de los coenzimas NAD yNADP, esenciales en reacciones dedeshidrogenacin de la respiracin celulary fotosntesis, respectivamente.Pelagra, enfermedad de las 4-D:- Dermatitis y rojez en partes expuestas al sol.- Diarrea- Demencia- Defuncin- Producida por levaduras, se daen alimentos obtenidos porfermentacin: cerveza . . .- Carne, leche