LOS BIOCATALIZADORES

Catalizadores Las células poseen

compuestos químicos que controlan las reacciones que ocurren en su interior.

La sustancia que controla la velocidad a la que ocurre una reacción química sin que la célula sufra daño alguno ni se destruya se conoce como un catalizador.

Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores en las células.

Enzimas Hacen posibles las

reacciones, disminuyendo la cantidad de energía de activación que se necesita.

Controlan la velocidad a la que ocurre la reacción, para que la energía se libere lentamente.

Permiten que las reacciones ocurran a unas temperaturas que no hagan daño al organismo.

¿Cuántas enzimas habrán en un organismo?

Enzimas y sustratos

La sustancia sobre la cual actúa una enzima se conoce como sustrato. El sustrato se convierte en uno o más productos nuevos.

Las enzimas son reutilizables y cada una puede catalizar de 100 a 30,000,000 de reacciones por min.

Pero, una enzima particular actúa solo sobre un sustrato específico. Cada enzima particular puede controlar solo un tipo de reacción.

Enzimas y coenzimas

Una enzima recibe el nombre del sustrato sobre el cual actúa. A una parte del nombre del sustrato

se le añade el sufijo –asa. ¿Cuál será el sustrato de una proteasa?

En algunas reacciones, pequeñas moléculas, llamadas coenzimas, se unen a las enzimas para controlar las reacciones. Las coenzimas no son proteínas

pero no sufren cambios durante las reacciones.

Algunas vitaminas son coenzimas. B1, B2, B6, K.

Una reacción no ocurrirá si la coenzima no está presente.

Los modelos de enzimas La forma y la estructura de una enzima determinan la

reacción que puede catalizar. La enzima se une al sustrato (S) mediante un área especial,

el sitio activo, para formar un complejo enzima-sustrato o E-S.

En el sitio activo, la enzima y el sustrato se ajustan perfectamente.

Modelo del ajuste inducido.

Modelo de la llave y la cerradura.

Los modelos de enzimas

Las células regulan la cantidad y la actividad de sus enzimas

Inhibición por retroalimentación

Los factores que afectan la actividad enzimática

La temperatura (desnaturalización) (Ej: albúmina)

Los factores que afectan la actividad enzimática

El pH (desnaturalización) (Ej: pepsina)

La concentración del sustrato

Sustancias químicas (inhibidores)

VITAMINAS

Las vitaminas

Son un grupo diverso de compuestos orgánicos que los animales requieren en pequeñas cantidades.

En general, el cuerpo no puede sintetizar las vitaminas (o no puede hacerlo en suficiente cantidad), así que las debe obtener de la dieta.

Fuentes de vitaminas y función en el ser humano: Vitaminas hidrosolubles

Vitamina Fuentes en la dieta

Funciones en el cuerpo Síntomas de deficiencia

Vitamina B1 (tiamina)

Leche, carne, pan Coenzima en reacciones metabólicas Beriberi (debilidad muscular, cambios en nervios periféricos, edema, insuficiencia cardiaca)

Vitamina B2 (riboflavina)

Ampliamente distribuida en alimentos

Constituyente de coenzimas en el metabolismo energético

Labios enrojecidos, grietas en las comisuras de la boca, lesiones oculares

Niacina Hígado, carne magra, cereales, leguminosas

Constituyente de dos coenzimas en el metabolismo energético

Pelagra (lesiones cutáneas y gastrointestinales; nerviosismo, desórdenes mentales)

Vitamina B6 (piridoxina)

Carne, verduras, cereales integrales

Coenzima en el metabolismo de aminoácidos

Irritabilidad, convulsiones, tics musculares, dermatitis, cálculos renales

Ácido pantoténico

Leche, carne Constituyente de la coenzima A, participa en el metabolismo energético

Fatiga, perturbaciones del sueño, merma de coordinación

Ácido fólico Leguminosas, verduras, trigo integral

Coenzima del metabolismo de ácidos nucleicos y aminoácidos

Anemia, perturbaciones gastrointestinales, diarrea, retardo del crecimiento, defectos congénitos

Vitamina B12

Carne, huevo, lácteos Coenzima en el metabolismo de ácidos nucleicos

Anemia perniciosa, desórdenes neurológicos

Biotina Leguminosas, verduras, carne

Coenzima para la síntesis de grasas, metabolismo de aminoácidos y formación de glucógeno

Fatiga, depresión, náuseas, dermatitis, dolor muscular

Colina Yema de huevo, hígado, cereales, leguminosas

Constituyente de fosfolípidos, precursor del neurotransmisor acetilcolina

No se han informado en el ser humano

Vitamina C (ácido ascórbico)

Cítricos, tomates, pimientos y chiles verdes

Mantenimiento de cartílagos, huesos y dentina, síntesis de colágeno

Escorbuto (degeneración de la piel, dientes, vasos sanguíneos; hemorragias epiteliales)

Fuentes de vitaminas y función en el ser humano: Vitaminas liposolubles

Vitamina Fuentes en la dieta Funciones en el cuerpo

Síntomas de deficiencia

Vitamina A (retinol)

Beta caroteno en verduras verdes, amarillas y rojas. Retinol añadido a lácteos

Constituyente del pigmento visual. Mantenimiento de tejidos epiteliales

Ceguera nocturna. Ceguera permanente

Vitamina D Aceite de hígado de bacalao, huevo, lácteos

Promueve el crecimiento y mineralización de los huesos. Aumenta la absorción de calcio

Raquitismo (deformaciones óseas) en niños; deterioro esquelético

Vitamina E (tocoferol)

Semillas, verduras de hoja verde, margarinas, manteca.

Antioxidante, evita daños celulares

Posiblemente anemia

Vitamina K Verduras de hojas verdes. Producto de bacterias intestinales.

Importante en la coagulación de la sangre

Sangrado, hemorragias internas

MINERALES

Los minerales son elementos y pequeñas moléculas inorgánicas que el cuerpo necesita

Los minerales deben obtenerse por medio de la dieta, sea en los alimentos o disueltos en agua potable, porque el cuerpo no puede fabricarlos.

Los principales minerales necesarios son: calcio, magnesio, fósforo, sodio, potasio, hierro, yodo.

Hay otros minerales que se requieren en cantidades muy pequeñas como son: cobre, zinc y selenio, que por lo regular forman parte de enzimas.

Principales fuentes de minerales y sus funciones en el ser humano

Mineral Fuentes en la dieta Principales funciones en el cuerpo

Síntomas de deficiencia

Calcio Leche, queso, verduras, leguminosas Formación de huesos y dientes. Coagulación sanguínea. Transmisión de impulsos nerviosos.

Merma del crecimiento. Raquitismo, osteoporosis. Convulsiones

Fósforo Leche, queso, carne, aves, cereales Formación de huesos y dientes. Equilibrio ácido-base

Debilidad. Desmineralización ósea. Pérdida de calcio

Potasio Carne, leche, frutas Equilibrio ácido-base. Equilibrio del agua corporal. Función nerviosa

Debilidad muscular. Parálisis

Cloro Sal de mesa Formación del jugo gástrico. Equilibrio ácido-base

Calambres musculares. Apatía. Pérdida de apetito.

Sodio Sal de mesa Equilibrio ácido-base. Equilibrio del agua corporal. Función nerviosa

Calambres musculares. Apatía. Pérdida de apetito.

Magnesio Cereales integrales, verduras de hojas

Activación de enzimas en la síntesis de proteínas

Falla de crecimiento. Alteraciones de la conducta. Debilidad, espasmos

Hierro Huevos, carne, leguminosas, cereales integrales, verduras

Constituyente de hemoglobina y enzimas que participan en el metabolismo energético

Anemia por deficiencia de hierro (debilidad, menor resistencia a infecciones)

Flúor Agua fluorizada, te, mariscos y pescados

Mantenimiento de los dientes y probablemente de la estructura ósea

Alta incidencia de caries dentales

Zinc Ampliamente distribuido en alimentos Constituyente de enzimas que participan en la digestión

Falta de crecimiento. Glándulas sexuales pequeñas

Yodo Peces y moluscos marinos, lácteos, muchas verduras, sal yodada

Constituyente de hormonas de la tiroides

Bocio

HORMONAS

Hormonas animales Las hormonas son mensajes químicos producidos por células

especializadas que han sido activadas por algún estímulo ambiental o fisiológico.

El sistema circulatorio transporta las hormonas, las cuales influyen en las células blanco: células especializadas para responder a los mensajes.

Los cambios inducidos por los mensajes hormonales podrían ser prolongados e irreversibles o transitorios y reversibles (regulatorios).

Hay 4 clases de hormonas: 1) hormonas peptídicas, 2) hormonas basadas en aminoácidos, 3) hormonas esteroideas y 4) prostaglandinas.

Modos de acción de las hormonas

Los mamíferos tienen glándulas tanto exocrinas como endocrinas

Las glándulas exocrinas producen secreciones que se liberan afuera del cuerpo o en el tracto digestivo (tienen conductos): sudoríparas, sebáceas, lacrimales, mamarias, salivales y algunas células del páncreas.

Las glándulas endocrinas liberan sus hormonas dentro del cuerpo. Por lo regular consisten de cúmulos de células embebidos en una red de capilares.

Glándulas endocrinas y hormonas de los mamíferos (1)Glándula endocrina

Hormona Tipo de compuesto

Función principal

Hipotálamo (vía a la pituitaria posterior)

Hormona antidiurética (ADH)

Péptido Promueve la reabsorción de agua de los riñones; constriñe las arteriolas.

Oxitocina Péptido En la hembra, estimula la contracción de los músculos uterinos durante el parto., la expulsión de la leche y los comportamientos maternos; en el macho causa la expulsión de semen

Hipotálamo (vía a la pituitaria anterior)

Hormonas liberadoras e inhibidoras

Péptido Al menos 9 hormonas; las liberadoras estimulan la liberación de hormonas de la pituitaria anterior; las inhibidoras inhiben la liberación de hormonas de la pituitaria anterior.

Pituitaria anterior Hormona estimuladora de folículos (FSH)

Péptido En la hembra, estimula el crecimiento del folículo, la secreción de estrógeno y quizá la ovulación; en el macho la espermatogénesis.

Hormona luteinizante (LH)

Péptido En la hembra, estimula la ovulación, el crecimiento del cuerpo lúteo y la secreción de estrógeno y progesterona; en el macho estimula la secreción de testosterona.

Hormona estimuladora de la tiroides (TSH)

Péptido Estimula a la tiroides para que libere tiroxina

Hormona adrenocorticotrópica (ACTH)

Péptido Estimula a la corteza suprarrenal para que libere hormonas, especialmente glucocorticoides.

Hormona del crecimiento

Péptido Estimula el crecimiento, la síntesis de proteínas y el metabolismo de las grasas; inhibe el metabolismo de azúcares.

Pituitaria anterior

(continuación)

Prolactina Péptido Estimula la síntesis de leche y su secreción de las glándulas mamarias.

Endorfinas Péptido Reducen la percepción del dolor.

Hormona estimuladora de melanocitos (MSH)

Péptido Promueve la síntesis del pigmento marrón de la piel, la melanina.

Tiroides Tiroxina Derivado de aminoácido

Eleva la tasa metabólica de la mayor parte de las células del cuerpo; eleva la temperatura corporal; regula el crecimiento y el desarrollo.

Calcitonina Péptido Inhibe la liberación de calcio en los huesos.

Paratiroides Paratohormona Péptido Estimula la liberación de calcio de los huesos; promueve la absorción de calcio en los intestinos; promueve la reabsorción de calcio en los riñones.

Páncreas Insulina Péptido Reduce los niveles de glucosa en la sangre, aumentando la absorción de glucosa por las células y su conversión a glucógeno, sobre todo en el hígado; regula el metabolismo de las grasas.

Glucagón Péptido Convierte glucógeno en glucosa, lo que eleva los niveles de glucosa en la sangre.

Ovarios Estrógeno Esteroide Causa el desarrollo de las características sexuales femeninas secundarias y la maduración de los óvulos; promueve el crecimiento del revestimiento uterino.

Progesterona Esteroide Estimula el desarrollo del revestimiento uterino y la formación de la placenta.

Glándulas endocrinas y hormonas de los mamíferos (2)

Testículos Testosterona Esteroide Estimula el desarrollo de los genitales y las características sexuales secundarias del macho; estimula la espermatogénesis.

Médula suprarrenal

Epinefrina (adrenalina) y norepinefrina (noradrenalina)

Derivados de aminoácidos

Eleva los niveles de azúcar y ácidos grasos en la sangre; eleva la tasa metabólica; aumenta el ritmo y a fuerza de as contracciones del corazón; constriñe algunos vasos sanguíneos.

Corteza suprarrenal

Glucocorticoides Esteroide Eleva el azúcar sanguíneo; regula el metabolismo de azúcares, grasas; efectos antiinflamatorios.

Aldosterona Esteroide Aumenta la reabsorción de sal en los riñones.

Testosterona Esteroide Causa masculinización de las partes del cuerpo, crecimiento.

Glándula pineal

Melatonina Derivado de aminoácidos

Regula los ciclos reproductores estacionales y los ciclos de sueño-vigilia; podría regular la aparición de la pubertad.

Timo Timosina Péptido Estimula la maduración de células del sistema inmunitario.

Riñón Renina Péptido Actúa sobre proteínas de la sangre para producir una hormona (angiotensina) que regula la presión arterial.

Eritropoyetina Péptido Estimula la síntesis de glóbulos rojos en la médula ósea.

Corazón Péptido natriurético atrial (ANP)

Péptido Incrementa la excreción de sal y agua por los riñones; reduce la presión arterial.

Tracto digestivo

Secretina, gastrina, colecistocinina y otras

Péptido Controlan la secreción de moco, enzimas y sales en el tracto digestivo; regulan el peristaltismo.

Células grasas

Leptina Péptido Regula el apetito; estimula la función inmunitaria; promueve el crecimiento de vasos sanguíneos; es necesaria para que inicie la pubertad.

Glándulas endocrinas y hormonas de los mamíferos (3)

Hormonas vegetales

Se han identificado 5 clases de hormonas vegetales: 1) auxinas, 2) giberelinas, 3) citocininas, 4) etileno, 5) ácido abscísico.

Cada hormona puede suscitar diversas respuestas de las células de las plantas, dependiendo del tipo de célula blanco, a etapa de desarrollo de la planta, la concentración de la hormona y la presencia de otras hormonas.

Acciones hormonales en las plantas

Hormona FunciónÁcido abscísico

Cierre de estomas; estado latente de semillas y yemas.

Auxinas Alargamiento de las células de coleóptilos y vástagos (brotes); fototropismo, gravitropismo en vástagos y raíces; crecimiento y ramificación de raíces; dominancia apical; desarrollo de tejidos vasculares; desarrollo de frutos; retraso de la senectud en las hojas y frutos; producción de etileno en frutos.

Citocininas Promoción del vástago de yemas laterales; prevención de senectud de las hojas; promoción de la división celular; estimulación del desarrollo de frutos; endospermo y embrión.

Etileno Maduración de los frutos; abscisión de frutos, flores y hojas; inhibición del alargamiento del tallo; formación de curvatura en plántulas de dicotiledóneas.

Giberelinas Germinación de semillas y vástago de yemas; alargamiento de tallos; estimulación de la floración; desarrollo del fruto.

Fitocromos