Tipo: Libro impreso / Print book
Tamaño / Size: 22 x 29 cm
Páginas / Pages: 1278
Resumen / Summary:
Autor / Author: Varios autores
Editorial / Publisher: Distrididactika
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Tabla de contenido / Table of contents: 1. Fundamentos de bioquímica 1.1 Fundamentos celulares
Las células son las unidades estructurales y funcionales de todos los organismos
Las dimensiones celulares están limitadas por la difusión
Los seres vivos se pueden clasificar en tres dominios distintos
Escherichia coli es la bacteria mejor estudiada
Las células eucarióticas poseen diversos orgánulos membranosos que pueden aislarse para su estudio
El citoplasma se organiza gracias al citoesqueleto y es altamente dinámico
Las células construyen estructuras supramoleculares
Los estudios in vitro podrían no detectar interacciones importantes entre moléculas
1.2 Fundamentos químicos
Las biomoléculas son compuestos de carbono con una diversidad de grupos funcionales
Las células contienen un conjunto universal de moléculas pequeñas
Recuadro 1-1 Peso molecular, masa molecular y las unidades que deben utilizarse
Las macromoléculas son los principales constituyentes de las células
La estructura tridimensional se describe en términos de configuración y conformación
Recuadro 1-2 Louis Pasteur y la actividad óptica: in vino, veritas Las interacciones entre las biomoléculas son estereoespecíficas
1.3 Fundamentos físicos
Los organismos vivos existen en un estado estacionario dinámico y no se hallan nunca en equilibrio con su entorno
Los organismos transforman energía y materia de su entorno
El flujo de electrones da energía para los organismos
Recuadro 1-3 Entropía: las ventajas de estar desorganizado Crear y mantener el orden requiere trabajo y energía El acoplamiento energético conecta las
reacciones biológicas
Keq y 6.Go miden la tendencia de una reacción a transcurrir espontáneamente
Los enzimas facilitan las secuencias de reacciones químicas
El metabolismo está regulado para conseguir equilibrio y economía
1.4 Fundamentos genéticos
La continuidad genética reside en las moléculas deDNA
La ecuación de Henderson-Hasselbalch relaciona pH, pKa y concentración de tampón
Ácidos o bases débiles tamponan células y tejidos contra cambios de pH
La diabetes no tratada produce acidosis que puede ser mortal
1.5 Fundamentos evolutivos
Los cambios en las instrucciones hereditarias hacen posible la evolución
Las primeras biomoléculas aparecieron por evolución química
Los primeros genes y catalizadores podrían haber síd: moléculas de RNA o precursores relacionados
La evolución biológica empezó hace más de tres mil quinientos millones de años
La primera célula utilizó probablemente combustibles inorgánicos
Las células eucarióticas evolucionaron a partir de precursores más sencillos a través de diversas fases
La anatomía molecular revela relaciones evolutivas
La genórníca funcional permite deducir la correspondencia entre genes y procesos celulares específicos
La comparación de genomas tienen una importancia cada vez mayor en biología y medicina humanas
I. Estructura y catálisis 2. El agua 2.1 Interacciones débiles en los sistemas acuosos
Los enlaces de hidrógeno confieren al agua sus propiedades extraordinarias
El agua forma enlaces de hidrógeno con los solutos polares
El agua interacciona electrostáticamente con los solutos cargados
La entropía aumenta cuando se disuelve una sustancia cristalina
Los gases apolares se disuelven mal en el agua
Los compuestos apolares 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 de las macromoléculas
Los solutos afectan a las propiedades coligativas de las disoluciones acuosas
2.2 Ionización del agua, ácidos débiles y bases débiles
El agua pura está ligeramente ionizada
La ionización del agua se expresa mediante una constante de equilibrio
La escala de pH representa las concentraciones de H+ y OH- 1
Los ácidos y bases débiles tienen constantes de disociación características
Las curvas de titulación revelan el pKa de los ácidos débiles t
2.3 Tamponamiento contra cambios de pH en los sistemas biológicos
Los tampones son mezclas de ácidos débiles y sus bases conjugadas E
Recuadro 3-2 Métodos: Investigar proteínas mediante la espectrometría de masas
Es posible sintetizar químicamente péptidos y proteínas pequeñas
La secuencia de aminoácidos proporciona información bioquímica importante
Las secuencias de proteínas permiten deducir la historia de la vida en la Tierra
Recuadro 3-3 Secuencias consenso y logotipos de secuencia
3. Aminoácidos, péptidos y proteínas 3.1 Aminoácidos
Los aminoácidos tienen características estructurales comunes
Los residuos aminoácidos de las proteínas son estereoisómeros L
Los aminoácidos se pueden clasificar según su grupo R
Recuadro 3-1 Métodos: Absorción de la luz por las moléculas: ley de lambert-Beer
Los aminoácidos no estándar tienen también importantes funciones
Los aminoácidos pueden actuar como ácidos y como bases
Los aminoácidos tienen curvas de titulación características
La curva de titulación predice la carga eléctrica de los aminoácidos I
Los aminoácidos difieren en sus propiedades ácido-base
3.2 Péptidos y proteínas f
Los péptidos son cadenas de aminoácidos t
Los péptidos pueden distinguirse por su comportamiento de ionización E
Existen péptidos y polipéptidos biológicamente activos de una gran variedad de tamaños y composición E Algunas proteínas contienen grupos químicos diferentes a los aminoácidos E
3.3 Irabejar con proteínas
Las proteínas se pueden separar y purificar
Las proteínas pueden separarse y caracterizarse por electroforesis
Es posible cuantificar las proteínas no aisladas
3.4 Estructura de las proteínas: estructura primaria
La función de una proteína depende de su secuencia de aminoácidos
Se ha determinado la secuencia de aminoácidos de millones de proteínas
Los polipéptidos cortos se secuencian utilizando procedímientos automáticos
Las proteínas grandes deben secuenciarse a partir de fragmentos más pequeños
Las secuencias de aminoácidos se pueden deducir también mediante otros métodos
La estructura del DNA hace posible su reparación y replicación con fidelidad casi perfecta
La secuencia lineal del DNA codifica proteínas con estructuras tridimensionales
4 Estructura tridimensional de las proteínas 4.1 Visión general sobre la estructura proteica
La conformación de una proteína está estabilizada principalmente por interacciones débiles
El enlace peptídico es plano y rígido
4.2 Estructura secundaria de las proteínas
La hélice a es una estructura secundaria frecuente en las proteínas
Recuadro 4-1 Métodos: Cómo distinguir dextrógiro de levógiro
La secuencia de aminoácidos afecta a la estabilidad de la hélice a
La conformación {3 organiza las cadenas polipeptídicas en forma de hoja
Los giros {3 son frecuentes en las proteínas
Las estructuras secundarias comunes tienen ángulos diedros característicos
Las estructuras secundarias comunes pueden evaluarse mediante dicroísmo circular
4.3 Estructuras terciaria y cuaternaria de las proteínas
Las proteínas fibrosas están adaptadas a una función estructural
Recuadro 4-2 La ondulación permanente es un ejemplo de ingeniería bioquímica
Recuadro 4-3 Medicina: Razones por las que marineros, exploradores y estudiantes deben consumir frutas y verduras frescas
Recuadro 4-4 El banco de datos de estructura de proteínas (Protein Data Bank, POB)
En las proteínas globulares la diversidad estructural refleja la diversidad funcional
La mioglobina proporcionó las primeras claves acerca de la complejidad de las estructuras proteicas globulares
Las proteínas globulares tienen estructuras terciarias diversas
Recuadro 4-5 Métodos: Métodos para determinar la estructura tridimensional de una proteína 1
Los motivos proteicos constituyen la base de la clasificación estructural de las proteínas
Las estructuras cuaternarias de las proteínas comprenden desde dímeros sencillos hasta grandes complejos
4.4 Desnaturalización y plegamiento de proteínas
La pérdida de la estructura conduce a la pérdida de función
La secuencia de aminoácidos determina la estructura terciaria
Los polipéptidos se pliegan rápidamente en un proceso de varias etapas
Algunas proteínas experimentan un plegamiento asistido
Defectos en el plegamiento de proteínas pueden constituir la base molecular de una amplia gama de trastornos genéticos humanos
Recuadro 4-6 Medicina: Muerte por plegamiento incorrecto: enfermedades priónicas
5 Función de las proteínas 5.1 Unión reversible de una proteína a un ligando: proteínas de unión a oxígeno
El oxígeno puede estar unido a un grupo prostético hemo
La mioglobína tiene un único sitio de fijación para el oxígeno
Las interacciones proteína-ligando se pueden describir cuantitativamente
La estructura proteica afecta al modo de unión del ligando
El oxígeno es transportado en la sangre por la hemoglobina
Las subunidades de la hemoglobina son estructuralmente similares a la mioglobina
La hemoglobina experimenta un cambio estructural al unirse al oxígeno
La hemoglobina une oxígeno de manera cooperativa
La unión cooperativa de ligando puede ser descrita cuantitativamente le
Recuadro 5-1 Medicina: Monóxido de carbono: un asesino silencioso
Existen dos modelos que explican los mecanismos de la unión cooperativa
La hemoglobina también transporta H+ y CO2
La unión de oxígeno a la hemoglobina está regulada por el2,3-bisfosfoglicerato H
La anemia falciforme es una enfermedad molecular de la hemoglobina
5.2 Interacciones complementarias entre proteínas y ligandos: el sistema inmune y las inmunoglobulinas
En la respuesta inmune interviene un conjunto de células y proteínas especializadas
Los anticuerpos poseen dos lugares idénticos de unión a antígeno
Los anticuerpos se unen fuertemente y de manera específica al antígeno
Las interacciones antígeno-anticuerpo son la base de diversos procesos analíticos
importantes
5.3 Interacciones proteicas moduladas por energía química: actina, miosina y motores moleculares
Las principales proteínas del músculo son la actina y la míosina
Otras proteínas adicionales organizan los filamentos delgado y grueso en estructuras ordenadas
Los filamentos gruesos de miosina se deslizan a lo largo de los filamentos delgados
6. Enzimas
6.1 Introducción a los enzimas
La mayoría de enzimas son proteínas
Los enzimas se clasifican según la reacción catalizada
6.2 Funcionamiento de los enzimas
Los enzimas alteran las velocidades de reacción pero no los equilibrios
Las velocidades de reacción y los equilibrios tienen definiciones termodinámicas precisas
Unos pocos principios explican el poder catalítico y la especificidad de los enzimas
Las interacciones débiles entre enzima y sustrato son óptimas en el estado de transición
La energía de fijación contribuye a la especificidad de reacción y a la catálisis
Grupos catalíticos específicos contribuyen a la catálisis
6.3 la cinética enzimática como método para comprender el mecanismo
La concentración de sustrato afecta a la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas
La relación entre concentración de sustrato y velocidad de reacción enzimática se puede expresar cuantitativamente
Los parámetros cinéticos se utilizan para comparar actividades enzimáticas
Recuadro 6-1 Transformaciones de la ecuación de Michaelis-Menten: gráfica de los dobles recíprocos Muchos enzimas catalizan reacciones en las que intervienen dos o más sustratos
La cinética del estado preestacionario puede aportar pruebas sobre pasos específicos de la reacción Los enzimas están sujetos a inhibición reversible o irreversible
Recuadro 6-2 Pruebas cinéticas para determinar los mecanismos de inhibición
La actividad enzimática depende del pH
6.4 Ejemplos de reacciones enzimáticas
El mecanismo de la quimotripsina implica acilación y desacilación de un residuo Ser
Recuadro 6-3 Pruebas de la complementariedad entre el enzima y el estado de transición
En la hexoquinasa se produce un encaje inducido durante la unión del sustrato
El mecanismo de reacción de la enolasa requiere la presencia de iones metálicos
La lisozima utiliza dos reacciones de desplazamiento nucleofílico sucesivas
La compresión de los mecanismos enzimáticos impulsa importantes avances en medicina
6.5 Enzimas reguladores
Los enzimas alostéricos experimentan cambios de conformación en respuesta a la unión de moduladores
Las etapas reguladoras están catalizadas por enzimas alostéricos en muchas rutas
Las propiedades cinéticas de los enzimas alostéricos divergen del comportamiento de Michaelis-Menten
Algunos enzimas están regulados por modificación covalente reversible
Los grupos fosforilo afectan la estructura y la actividad catalítica de los enzimas
Las fosforilaciones múltiples permiten un control exquisito de la regulación
Algunos enzimas y otras proteinas son regulados mediante la rotura proteolítica de un precursor enzimático
Algunos enzimas reguladores utilizan varios mecanismos de regulación
7. Glúcidos y glucobiología 7.1 Monosacáridos y disacáridos
Las dos familias de monosacáridos son las aldosas y las cetosas
Los monosacáridos tienen centros asimétricos Los monosacáridos comunes tienen estructura cíclica
Los organismos contienen numerosos derivados de las hexosas
Los monosacáridos son agentes reductores
Recuadro 7-1 Medicina: Determinación de la glucosa sanguínea en el diagnóstico y el tratamiento de la diabetes
Los disacáridos contienen un enlace glucosídico
7.2 Polisacáridos
Algunos homopolisacáridos son formas de almacenamiento de combustible
Algunos homopolisacáridos tienen función estructural
Los factores estéricos y los puentes de hidrógeno contribuyen al plegamiento de los
homopolisacáridos
Las paredes celulares de algas y bacterias contienen heteropolisacáridos estructurales
Los glucosaminoglucanos son heteropolisacáridos de la matriz extracelular
7.3 Glucoconjugados: proteoglucanos, glucocoproteínas y glucolípidos
Los proteoglucanos son macromoléculas de la superficie celular y de la matriz extra celular que contienen glucosaminoglucanos
Las glucoproteínas contienen oligosacáridos unidos covalentemente
Los glucolípidos y los lipopolisacáridos son componentes de membrana
7.4 Los glúcidos son moléculas que contienen información: el código de los azúcares
Las lectinas son proteínas que leen el código de los azúcares y que intervienen en muchos procesos biológicos
Las interacciones lectina-glúcido son muy específicas y, a menudo, polivalentes
7.5 Trabajar con glúcidos
8. Nucleótidos y ácidos nucleicos 8.1 Conceptos básicos
Los nucleótidos Y los ácidos nucleicos están formados por bases y pentosas características
Los nucleótidos sucesivos de los ácidos nucleicos están unidos por enlaces fosfodiéster
Las propiedades de las bases de los nucleótidos influyen en la estructura tridimensional de los ácidos nucleicos
8.2 Estructura de los ácidos nucleicos
El DNA es una doble hélice que almacena información genética
El DNA puede adoptar diferentes formas tridimensionales
Algunas secuencias de DNA adoptan estructuras no habituales
Los RNA mensajeros codifican las cadenas polipeptídicas
Muchos RNA tienen estructuras tridimensionales más complejas
8.3 Química de los ácidos nucleicos
El DNA Y el RNA de doble hélice pueden desnaturalizarse
Los ácidos nucleicos de especies diferentes pueden formar híbridos
Los nucleótidos y los ácidos nucleicos experimentan transformaciones no enzimáticas
Algunas bases del DNA están metiladas
Es posible determinar la secuencia de largas cadenas de DNA
Se ha automatizado la síntesis química de DNA
8.4 Otras funciones de los nucleótidos
Los nucleótidos transportan energía química en las células
Los nucleótidos de adenina forman parte de muchos cofactores enzimáticos
Algunos nucleótidos son moléculas reguladoras
9. Tecnologías de la información basadas en el DNA 9.1 Clonación del DNA:fundamentos
El DNA recombinante se obtiene mediante endonucleasas de restricción y DNA ligasa
Los vectores de clonación permiten la amplificación de fragmentos de DNA insertados
La hibridación permite la detección de secuencias de DNA específicas
La expresión de genes clonados produce grandes cantidades de proteína
La alteración de los genes clonados produce proteínas modificadas
Las etiquetas terminales crean sitios de unión para la purificación por afinidad
9.2 De los genes a los genomas
Las bibliotecas genómicas proporcionan catálogos especializados de información genética
La reacción en cadena de la polimerasa amplifica secuencias de DNA específicas
Secuenciación de genomas enteros
Recuadro 9-1 Un arma poderosa para la medicina forense
9.3 De los genomas a los proteomas
Las relaciones entre las secuencias o las estructuras suministran información sobre la función de las proteínas
Los patrones de expresión celular pueden revelar la función celular de un gen
La detección de las interacciones proteína-proteína es útil en el esclarecimiento de las funciones celulares y moleculares
9.4 Alteraciones del genoma y nuevos productos biotecnológicos
Un parásito bacteriano facilita la clonación en plantas
La manipulación de los genomas animales suministra información sobre la estructura de los cromosomas y la expresión génica
Las nuevas tecnologías pueden facilitar el descubrimiento de nuevos fármacos
Recuadro 9-2 Medicina: El genoma humano y la terapia génica humana
La tecnología del DNA recombinante ofrece nuevos productos y nuevas posibilidades
10. Lípidos 10.1 lípidos de almacenamiento
Los ácidos grasos son derivados de hidrocarburos
Los triacilgliceroles son ésteres de ácidos grasos y glicerol
Los triacilgliceroles aportan energía almacenada y aislamiento
La hídrogenación parcial de los aceites de cocina produce ácidos grasos
Recuadro 10-1 Cachalotes: cabezones de la profundidad
Las ceras sirven como almacenes de energía y como cubiertas impermeables al agua
10.2. Lípidos estructurales de las membranas
Los glicerofosfolípidos son derivados del ácido fosfatídico
Algunos glicerofbsfolípidos tienen ácidos grasos unidos por enlace éter
Los cloroplastos contienen galactolípidos y sulfolípidos
Las arqueobacterias contienen lípidos de membrana singulares
Los esfingolípidos son derivados de la esfmgosina Los esfingolípidos de la superficie celular son sitios de reconocimiento biológico
Los fosfolípidos Y los esfingolípidos se degradan en los lisosomass
Los esteroles tienen cuatro anillos hidro carbonados fusionados
Recuadro 10-2 Medicina: Acumulación anormal de lípidos de membrana: algunas enfermedades genéticas humanas
10.3. lípidos como señales, cofactores y pigmentos
Los fosfatidilinositoles son derivados de la esfíngosíi que actúan como señales intracelulares
Los icosanoides son portadores de mensajes a las células vecinas
Las hormonas esteroides transportan mensajes entre tejidos
Las plantas vasculares producen millares de señales volátiles
Las vitaminas A y D son precursores hormonales Las vitaminas E y K y las quinonas lipídicas son cofactores de oxidación-reducción
Los dolicoles activan precursores glucídicos para la biosíntesis
Muchos pigmentos naturales son dienos conjugados lipídicos
10.4 Trabajar con lípidos
La extracción de lípidos requiere la utilización de disolvente orgánico
La cromatografía de adsorción separa los lípidos de polaridad diferente
La cromatografía gas-líquido separa las mezclas de derivados lipídicos volátiles
La hidrólisis específica ayuda a determinar la estructura lipídica
La espectrometría de masas revela la estructura lipídica completa
La lipidómica pretende catalogar todos los lípidos y sus funciones
11. Membranas biológicas y transporte
11.1. Composición y arquitectura de las membranas Cada tipo de membrana presenta una composición de proteínas y lípidos característica
Todas las membranas biológicas comparten ciertas propiedades fundamentales
El elemento básico estructural de las membranas es una bicapa lipídica
Tres tipos de proteínas de membrana difieren en su asociación con la misma
Muchas proteínas de membrana abarcan la bicapa lipídica
Las proteínas integrales son sostenidas en la membrana por interacciones hidrofóbicas con lípidos
Puede predecirse a veces la topología de una proteína integral de membrana a partir de sus secuencias
Lípidos unidos covalentemente anclan algunas proteínas de membrana
11.2 Dinámica de las membranas
Los grupos del interior de la bicapa están ordenados en grados diferentes
El movimiento de lípidos transbicapa requiere catálisis
Lípidos y proteínas difunden lateralmente en la bicapa
Los esfingolípidos y el colesterol se agrupan conjuntamente en balsas de membrana
Recuadro 11-1 Métodos: Microscopia de fuerza atómica para ver proteínas de membrana
La curvatura y la fusión de membranas son cruciales en muchos procesos biológicos
Ciertas proteínas integrales de la membrana plasmática favorecen la adhesión superficial, la señalización y otros procesos celulares
11.3 Transportes de solutos a través de membranas
Proteínas de membrana facilitan el transporte pasivo
Los transportadores pueden agruparse en superfamilias según sus estructuras
El transportador de glucosa de los eritrocitos facilita el transporte pasivo
El intercambiador de cloruro-bicarbonato cataliza el cotransporte electro neutro de aniones a través de la membrana plasmática
Recuadro 11-2 Medicina: Transporte defectuoso de glucosa y de agua en dos formas de diabetes
El transporte activo da lugar al movimiento de soluto contra un gradiente de concentración o un gradiente electroquímico
Las ATPasas tipo P experimentan fosforilación durante sus ciclos catalíticos
Las ATPasas tipo F son bombas de protones reversibles impulsadas por el ATP
Los transportadores ABC utilizan ATP para impulsar el transporte activo de una amplia gama de sustratos
Los gradientes de iones proporcionan la energía para el transporte activo secundario
Recuadro 11-3 Medicina: Un canal iónico defectuoso en la fibrosis quística
Las acuaporinas forman canales transmembrana hidrofílicos para el paso de agua
Los canales selectivos de iones permiten el movimiento rápido de iones a través de las membranas
La función del canal iónico se mide eléctricamente
La estructura de un canal K+ muestra las bases de su especificidad
Los canales iónicos de compuerta son básicos en la función neuronal
Canales iónicos defectuosos pueden tener consecuencias fisiológicas adversas
12. Bioseñalización
12.1 Características generales de la traducción de señales
Recuadro 12-1 Métodos: El análisis de 5catchard cuantifica la interacción receptor-ligando
12.2 Receptores acoplados a proteína G y segundos mensajeros
El sistema receptor f3-adrenérgico actúa a través del segundo mensajero cAMP
Recuadro 12-2 Medicina: Proteínas G: interruptores binarios en salud y enfermedad
Diversos mecanismos inducen la terminación de la respuesta del receptor f3-adrenérgico
El receptor f3-adrenérgico se desensibiliza mediante fosforilación y por asociación con arres tina
El AMP cíclico actúa como segundo mensajero para muchas moléculas reguladoras
Recuadro 12-3 Métodos: FRET: bioquímica visualizada en una célula viva
El calcio es un segundo mensajero que puede estar localizado en el espacio y el tiempo
12.3 Receptores tirosina quinasa
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 señalización de la insulina
En el sistema de señalización JAK-STAT también interviene la actividad tirosina quinasa
La comunicación cruzada entre sistemas de señalización es frecuente y compleja 44
12.4 Receptores guanilil ciclasas, cGMP y proteína quinasa G
12.5 Proteínas adaptadoras polivalentes y balsas de membrana
Módulos proteicos unen residuos Tyr, Ser o Thr fosforilados de proteínas asociadas
Las balsas de membrana y las caveolas pueden segregar proteínas de señalización
12.6 Canales iónicos de compuerta
Los canales iónicos son el fundamento de la señalización eléctrica en células excitables
Los canales iónicos de compuerta regulada por voltaje producen potenciales de acción neuronales
El receptor de acetilcolina es un canal iónico regulado por ligando
Las neuronas tienen canales receptores que responden a diferentes neurotransmisores
Las toxinas apuntan a los canales iónicos
12.7 Integrinas: receptores de adhesión celular bidireccionales
12.8 Regulación de la transcripción por hormonas esteroideas
12.9 Señalización en microorganismos y plantas
La señalización bacteriana necesita la fosforilación en un sistema de dos componentes
Los sistemas de señalización en plantas tienen algunos de los componentes utilizados por microbios y mamiferos
Las plantas detectan etileno a través de un sistema de dos componentes y una cascada MAPK
Proteína quinasas tipo receptor transducen señales de péptidos y brasinosteroides
12.10 Transducción sensorial en la vista, el olfato y el gusto
El sistema visual utiliza mecanismos GPCR clásicos
La rodopsina excitada actúa a través de la proteína G transducina reduciendo la concentración de cGMP
La señal visual termina rápidamente
Los conos están especializados en la visión en color
El olfato y el gusto en vertebrados utilizan mecanismos similares al sistema visual
Recuadro 12-4 Medicina: Daltonismo: experimento de John Dalton desde la tumba 4
Los GPCR de los sistemas sensoriales comparten diversas características con los GPCR de los sistemas de señalización hormonal
12.11 Regulación del ciclo celular por proteína quinasas
El ciclo celular tienen cuatro etapas
Los niveles de las proteínas quinas as dependientes de ciclina experimentan oscilaciones
Las CDK regulan la división celular mediante fosforilación de proteínas clave
12.12 Oncogenes, genes supresores de tumores y muerte celular programada
Los oncogenes son formas mutadas de genes de proteínas que regulan el ciclo celular
Defectos en ciertos genes eliminan las restricciones normales sobre la división celular
Recuadro 12-5 Medicina: Desarrollo de inhibidores de la proteína quinasa para el tratamiento del cáncer
La apoptosis es el suicidio celular programado
II. Bioenergética y metabolismo 13. Bioenergética y tipos de reacciones bioquímicas 13.1 Bioenergética y termodinámica
Las transformaciones biológicas de energía obedecen las leyes de la termodinámica
Todas las células precisan fuentes de energía libre
La variación de energía libre estándar está directamente relacionada con la constante de equilibrio
El cambio de energía libre real depende de las concentraciones de reactivos y productos
Las variaciones de energía libre estándar son aditivas
13.2 Lógica química y reacciones bioquímicas comunes
Las ecuaciones bioquímicas y químicas no son idénticas
13.3 Transferencia de grupos fosforilo y ATP
La variación de energía libre en la hidrólisis del ATP es grande y negativa
Otros compuestos fosforilados y tioésteres también tienen energías libres de hidrólisis elevadas
El ATP proporciona energía por transferencia de grupo y no por simple hidrólisis
El ATP dona grupos fosforilo, pirofosforilo yadenililo
La formación de macromoléculas informativas requiere energía
Recuadro 13- 1 Los destellos de la luciérnaga: informes resplandecientes del ATP
El ATP aporta energía para el transporte activo y la contracción muscular
Las transfosforilaciones entre nucleótidos se dan en todos los tipos celulares
El polifosfato inorgánico es un dador potencial de grupos fosforilo
Diacilglicerol, inositol trisfosfato y Ca2+ tienen papeles relacionados como segundos mensajeros
13.4 Reacciones de oxidación-reducción biológicas
El flujo de electrones puede realizar trabajo biológi
La oxidorreducciones se pueden describir en form: de semirreacciones
En las oxidaciones biológicas interviene con frecuencia la deshidrogenación
Los potenciales de reducción son una medida de la afinidad por los electrones
Los potenciales de reducción estándar permiten el cálculo de la variación de energía libre
La oxidación celular de glucosa a dióxido de carbor requiere transportadores de electrones especializados
Unos cuantos tipos de coenzimas y proteínas actúal como transportadores universales de electrones El NADH Y el NADPH actúan con las deshidrogenasas como transportadores solubles de electrones
La carencia en la dieta de niacina, forma vitaminica del NAD y del NADP, produce pelagra
Los nucleótidos de flavina están fuertemente unidos en las flavoproteínas
14. Glucólisis, gluconeogénesis y ruta de las pentosas fosfato 14.1 Glucólisis
Una visión global: la glucólisis tiene dos fases
La fase preparatoria de la glucólisis precisa ATP La fase de beneficios de la glucólisis produce ATP y NADH
El balance global muestra una ganancia neta de ATP
La glucólisis está sometida a una regulación estricta La captación de glucosa es deficiente en la diabetes mellitus tipo 1
Recuadro 14-1 Medicina: la alta velocidad de la glucólisis en los tumores sugiere dianas para la quimioterapia y facilite el diagnóstico
14.2 Rutas alimentadoras de la glucólisis
Los polisacáridos y disacáridos de la dieta se hidrolizan a monosacáridos
El glucógeno y el almidón endógenos se degradan mediante fosforólisis
Otros monosacáridos pueden entrar en diferentes puntos de la ruta glucolítica
14.3 Destinos del piruvato en condiciones anaeróbicas: fermentación
El piruvato es el aceptor electrónico terminal en la fermentación láctica
El etanol es el productor reducido en la fermentación alcohólica
Recuadro 14-2 Atletas, caimanes y celacantos: la glucólisis en condiciones limitantes de oxígeno
La tiamina pirofosfato transporta grupos "acetaldehido activos"
Recuadro 14-3 Fermentación alcohólica: elaboración de cerveza y producción de biofuel
Algunas fermentaciones microbianas dan lugar a algunos alimentos comunes y productos industriales
14.4 Gluconeogénesis
La conversión del piruvato en fosfoenolpiruvato requiere dos reacciones exergónicas
La conversión de la fructosa 1,6-bisfosfato en fructosa 6-fosfato constituye el segundo rodeo La conversión de la glucosa 6-fosfato en glucosa constituye el tercer rodeo
La gluconeogénesis es energéticamente cara, pero es esencial
Los intermediarios del ciclo del ácido cítrico y muchos aminoácidos son glucogénicos Los mamíferos no pueden convertir los ácidos grasos en glucosa
La gluconeogénesis y la glucólisis están reguladas de forma recíproca
14.5 Ruta de las pentosas fosfato para la oxidación de la glucosa
Recuadro 14-4 Medicina: ¿Por qué Pitágoras no comía falafel?
Deficiencia de glucosa 6-fosfato deshidrogenasa
La fase oxidativa produce pentosas fosfato yNADPH
La fase no oxidativa recicla las pentosas fosfato a glucosa 6-fosfato
El síndrome de Wernicke-Korsakoff está exacerbad e por un defecto en la transcetolasa
La glucosa 6-fosfato se reparte entre la glucólisis y la ruta de las pentosas fosfato
15. Principios de regulación metabólica 15.1 Regulación de las rutas metabólicas
Las células y organismos mantienen un estado estacionario dinámico
Se pueden regular tanto la cantidad como la actividad catalítica de un enzima
En las células las reacciones lejos del equilibrio constituyen puntos comunes de regulación Los nucleótidos de adenina juegan un papel especial en la regulación metabólica
15.2 Análisis del control metabólico
Se puede medir experimentalmente la contribución de cada enzima al flujo a través de la ruta
El coeficiente de control cuantifica el efecto de un cambio en una actividad enzimática sobre el flujo metabólico a través de una ruta
Recuadro 15-1 Métodos: Análisis del control metabólico: aspectos cuantitativos
El coeficiente de elasticidad está relacionado con la sensibilidad de un enzima a cambios en la concentración de metabolito o de regulador
El coeficiente de espuesta expresa el efecto de un controlador externo sobre el flujo a través de una ruta
El análisis del control metabólico se ha aplicado al metabolismo con resultados sorprendentes
El análisis del control metabólico sugiere un método general para incrementar el flujo a través de una ruta
15.3 Regulación coordinada de la glucólisis y la gluconeogénesis
Los isozimas de la hexoquinasa de músculo y de hígado están afectados de forma diferente por su producto, la glucosa 6-fosfato
Recuadro 15-2Isozimas: proteínas diferentes que catalizan la misma reacción
La hexoquinasa IV (glucoquinasa) y la glucosa 6-fosfatasa están reguladas a nivel de transcripción
La fosfofructoquinasa-l y la fructosa 1,6-bisfosfatasa se regulan recíprocamente
La fructosa 2,6-bisfosfoato es un regulador alostérico potente de la PFK-1 y de la FBPasa-1 5
La xilulosa 5-fosfato es un regulador clave de los metabolismos glucídico y lipídico
El enzima glucolítico piruvato quinasa es inhibido alostéricamente por el ATP
La conversión gluconeogénica del piruvato en fosfoenol piruvato se encuentra bajo múltiples tipos de regulación
La regulación de la glucólisis y de la gluconeogénesis por cambios en la transcripción hace variar el número de moléculas de enzima
Recuadro 15-3 Medicina: Mutaciones genéticas causantes de formas raras de diabetes
15.4 Metabolismo del glucógeno en animales
La degradación del glucógeno está catalizada por la glucógeno fosforilasa
La glucosa 1-fosfato puede entrar en la glucólisis o, en el hígado, reponer la glucosa sanguínea E
El nucleótido-azúcar UDP-glucosa aporta glucosa para la síntesis de glucógeno E
Recuadro 15-4 Carl y Gerty Cori: pioneros del metabolismo y enfermedades del glucógeno
La glucogenina incorpora los residuos iniciales de azúcar del glucógeno
15.5 Regulación coordinada de la síntesis y degradación del glucógeno
La glucógeno fosforilasa está sujeta a control alostérico y hormonal E
La glucógeno sin tasa también está regulada por fosforilación y desfosforilación
La glucógeno sintasa quinasa 3 interviene en algunas acciones de la insulina
La fosfoproteína fosfatasa 1 es clave para el metabolismo del glucógeno
El metabolismo glucídico está globalmente coordinado por señales alostéricas y hormonales
El metabolismo de glúcidos y de lípidos está integrado mediante mecanismos hormonales y alostéricos
16. El ciclo del ácido cítrico 16.1 Producción de acetil-CoA (acetato activado)
El piruvato se oxida a acetil-CoA y CO2
El complejo de la piruvato deshidrogenasa necesita cinco coenzimas
El complejo de la piruvato deshidrogenasa está formado por tres enzimas diferentes
En la canalización de sustratos, los intermedios nunca abandonan la superficie enzimática
16.2 Reacciones del ciclo del ácido cítrico
El ciclo del ácido cítrico consta de ocho pasos
Recuadro 16-1 Enzimas "claro de luna": proteínas con más de una función
Recuadro 16-2 Sintasas y sintetasas; ligasas y liasas; quinasas, fofatasas y fosforilasas: isí, una nomenclatura confusa!
Recuadro 16-3 Citrato: una molécula simétrica que reacciona asimétricamente
La energía de las oxidaciones del ciclo se conserva eficientemente
¿Por qué es tan complicada la oxidación del acetato?
Los componentes del ciclo del ácido cítrico son importantes intermediarios biosintéticos
Las reacciones anapleróticas reponen los intermediarios del ciclo del ácido cítrico
Recuadro 16-4 Citrato sintasa, limonada y suministro mundial de alimentos
La biotina de la piruvato carboxilasa transporta grupos CO2
16.3 Regulación del ciclo del ácido cítrico
La producción de acetil-CoA por el complejo de la piruvato deshidrogenasa está regulada por mecanismos alostéricos y covalentes
El ciclo del ácido cítrico está regulado en sus tres pasos exergónicos
En el ciclo del ácido cítrico puede darse la canalización de sustratos a través de complejos multienzimáticos
Algunas mutaciones en enzimas del ciclo del ácido cítrico producen cáncer
16.4 El ciclo del glioxilato
El ciclo del glioxilato produce compuestos de cuatro carbonos a partir de acetato m
Los ciclos del ácido cítrico y del glioxilato tienen una regulación coordinada
17. Catabolismo de los ácidos grasos17.1 Digestión, movilización y transporte de grasas
Las grasas de la dieta se absorben en el intestino delgado
Las hormonas activan la movilización de triacilgliceroles almacenados
Los ácidos grasos son activados y transportados al interior de las mitocondrias
17.2 Oxidación de los ácidos grasos
La f3-oxidación de los ácidos grasos saturados se produce en cuatro pasos básicos
Los cuatro pasos de la f3-oxidación se repiten para generar acetil-CoA y ATP
El acetil-CoA puede continuar oxidándose vía ciclo del ácido cítrico
Recuadro 17-1 los osos llevan a cabo la f3-oxidación durante la hibernación
La oxidación de ácidos grasos insaturados requiere dos reacciones adicionales
La oxidación completa de ácidos grasos de cadena impar requiere tres reacciones adicionales
Recuadro 17-2 Coenzima B12: una solución radical a un problema desconcertante
La oxidación de ácidos grasos está estrictamente regulada
La síntesis de proteínas para el catabolismo lipídico es activada por factores de transcripción Defectos genéticos de las acil graso-CoA deshidrogenasas producen enfermedades graves
Los peroxisomas también llevan a cabo la f3-oxidación
Los peroxisomas y glioxisomas de las plantas utilizan acetíl-Co.A procedente de la f3~oxidación como precursor biosintético
Los enzimas de la f3~oxidación de diferentes orgánulos han tenido una evolución divergente
En el retículo endoplasmático tiene lugar la oxidación de los ácidos grasos
El ácido fitánico experimenta o-oxidación en los peroxisomas
17.3 Cuerpos cetónicos
Los cuerpos cetónicos formados en el hígado se exportan a otros órganos como combustible Durante la diabetes y en situaciones de inanición se da una sobreproducción de cuerpos cetónicos
18. Oxidación de aminoácidos y producción de urea 18.1 Destinos metabólicos de los grupos amino
La proteína de la dieta se degrada enzimáticamente a amínoácidos
El piridoxal fosfato participa en la transferencia de grupos o-amino al acetoglutarato
El glutamato libera su grupo amino en forma de amoníaco en el hígado
Recuadro 18-1 Medicina: Determinación de lesiones tisulares
La glutamína transporta amoníaco en el torrente circulatorio
La alanina transporta amoníaco desde los músculos esqueléticos al hígado
El amoníaco es tóxico para los animales
18.2 Excreción del nitrógeno y ciclo de la urea
La urea se produce a partir de amoníaco en cinco pasos enzimáticos
Los ciclos del ácido cítrico y de la urea pueden conectarse
La actividad del ciclo de la urea está regulada a dos niveles
Las interconexiones entre rutas reducen el coste energético de la síntesis de urea
Defectos genéticos en el ciclo de la urea pueden ser letales
18.3 Rutas de degradación de los aminoácidos Algunos amínoácidos se convierten en glucosa, otros en cuerpos cetónicos
Varios cofactores enzimáticos juegan papeles importantes en el catabolismo de los
aminoácidos
Seis aminoácidos se degradan a piruvato
Siete amínoácidos se degradan a acetil-Co.A
En algunas personas el catabolismo de la fenilalanina es genéticamente defectuoso
Cinco amínoácidos se convierten en a~cetoglutarato I
Cuatro aminoácidos se convierten en succinil-Co A I
Recuadro 18-2 Medicina: Detectives científicos resuelven un crimen misterioso
Los aminoácidos ramíficados no se degradan La asparagina y el aspartato se degradan a oxalacetato
19. Fosforilación oxidativa y fotofosforilación Fosforilación oxidativa
19.1 Reacciones de transferencia de electrones en las mitocondrias
Los electrones son canalizados hacia aceptores universales de electrones
Los electrones pasan a través de una serie de transportadores unidos a membrana
Los transportadores de electrones actúan en complejos multienzimáticos
Los complejos mitocondriales se pueden asociar formando respirasomas
La energía de la transferencia de electrones se conserva eficientemente en un gradiente de protones
Durante la fosforilación oxidativa se producen especies de oxígeno reactivas
Las mítocondrias de plantas tienen mecanismos alternativos para oxidar el NADH
Recuadro 19-1 Calor, plantas malolientes y rutas respiratorias alternativas
19.2 Síntesis de ATP
La ATP sintasa tiene dos dominios funcionales, F o y F 1
En la superficie de FIel ATP está estabilizado en relación al ADP
El gradiente de protones impulsa la liberación del ATP de la superficie del enzima
Cada subunidad f3 de la ATP sintasa puede adoptar tres conformaciones diferentes
La catálisis rotacional es la clave en el mecanismo de unión y cambio de la síntesis de ATP
El acoplamiento quimiosmótico permíte que las estequiometrías del consumo de O2
y de la síntesis de ATP no se correspondan con números enteros
La fuerza protón-motriz sumínistra energía para el transporte activo
Sistemas de lanzadera envían indirectamente NADH citosólico a la mítocondria para su oxidación
19.3 Regulación de la fosforilación oxidativa
La fosforilación oxidativa está regulada por las necesidades celulares de energía
Una proteína impide la hidrólisis de ATP durante la hipoxia
La hipoxia conduce a la producción de ROS y a varias respuestas de adaptación
Las rutas de formación de ATP están reguladas de forma coordinada
19.4 Las mitocondrias en la termogénesis, síntesis de esteroides y apoptosis
Las mitocondrias desacopladas del tejido adiposo marrón producen calor
Las P-450 oxigenas as mitocondriales catalizan las hidroxilaciones de esteroides
Las mitocondrias son vitales en el inicio de la apoptosis
19.5 Genes mitocondriales: su origen y efectos de mutaciones
Las mitocondrias evolucionaron a partir de bacterias endosimbióticas
En el DNA mitocondrial se acumulan mutaciones a lo largo de la vida del organismo
Algunas mutaciones en los genomas mitocondriales producen enfermedades
Defectos en las mitocondrias de las células f3 pancreáticas pueden ser causa de diabetes
Fotosíntesis: captación de la energía luminosa
19.6 Características generales de la fotofosforilación
La fotosíntesis en plantas tienen lugar en los cloroplastos
La luz impulsa un flujo de electrones en los cloroplastos
19.7 Absorción de la luz
Las clorofilas absorben energía luminosa para la fotosíntesis
Los pigmentos accesorios aumentan la gama de absorción de la luz
La clorofila canaliza la energía absorbida a centros de reacción mediante transferencia de excitones
19.8 El acontecimiento fotoquímico central: el flujo electrónico impulsado por la luz
Las bacterias tienen uno de entre dos tipos de centros de reacción fotoquímicos individuales Factores cinéticos y termodinámicos evitan la disipación de energía por conversión interna
Dos centros de reacción actúan en tándem en las plantas
Las clorofilas antena están íntimamente asociadas a los transportadores electrónicos
El complejo del cito cromo b6fune los fotosistemas II y I
El flujo cíclico de electrones entre PSI y el complejo del cito cromo b6f aumenta la producción de ATP en relación a la de NADPH
Transiciones de estado cambian la distribución de LHCII entre los dos foto sistemas
El agua es escindida por el complejo que desprende oxígeno
19.9 Síntesis de ATP por la fotofosforilación
Un gradiente de protones acopla el flujo electrónico con la fosforilación motee de rnatenas LA Se ha establecido la estequiometría aproximada
de la fotofosforilación
La ATP sintasa de los cloroplastos es como la de la mitocondria
19.10 Evolución de la fotosíntesis oxigénica
Los cloroplastos evolucionaron a partir de bacterias foto sintéticas
En Halobacterium, una única proteína absorbe
luz y bombea protones para impulsar la síntesis deATP
20. Biosíntesis de glúcidos en plantas y bacterias20.1 Síntesis fotosintética de glúcidos
Los plastidios son orgánulos propios de las células vegetales y de las algas
La asimilación del dióxido de carbono tienen lugar en tres fases
Cada triosa fosfato sintetizada a partir de CO2 cuesta seis NADPH y nueve ATP
Un sistema de transporte exporta triosas fosfato desde el cloroplasto e importa fosfato Cuatro enzimas del ciclo de Calvin son activados indirectamente por la luz
20.2 Fotorrespiración y rutas C4 y CAM
La fotorrespiración es el resultado de la actividad oxigenas a de la rubisco
La ruta de recuperación del fosfoglicolato es costosa En las plantas C4, la fijación de CO2 y la actividad rubisco están espacialmente separadas
En las plantas CAM, la captura del CO2 y la acción de la rubisco están temporalmente separadas
20.3 Biosíntesis del almidón y la sacarosa
La ADP-glucosa es el sustrato de la síntesis de almidón en los plastidios de las plantas y de la síntesis de glucógeno en las bacterias
La UDP-glucosa es el sustrato de la síntesis de sacarosa en el citosol de las células de las hojas La conversión de triosas fosfato en sacarosa y almidón está fuertemente regulada
20.4 Síntesis de polisacáridos de la pared celular: celulosa vegetal y peptidoglucano bacteriano
La celulosa se sintetiza por estructuras supramoleculares en la membrana plasmática
Oligosacáridos unidos a lípidos son precursores en la síntesis de la pared celular bacteriana
20.5 Integración del metabolismo glucídico en la célula vegetal
La gluconeogénesis convierte grasas y proteínas en glucosa en las semillas-en germinación Fondos o reservas (pools) de intermediarios comunes unen rutas en diferentes orgánulos
21.1 Biosíntesis de ácidos grasos e icosanoides
El malonil-CoA se forma a partir del acetil-CoA y del bicarbonato
La síntesis de ácidos grasos transcurre mediante una secuencia de reacciones repetidas
El complejo del ácido grasos sintasa de marrúferos tiene múltiples sitios activos
El ácido graso sintasa recibe los grupos acetilo y malonílo
Las reacciones del ácido graso sintasa se repiten hasta formar palmitato
La síntesis de ácidos grasos se produce en el citosol de muchos organismos pero en las plantas tiene lugar en los cloroplastos
El acetato sale de la nútocondria en forma de citrato La biosintesis de ácidos grasos está perfectamente regulada
Los ácidos grasos saturados de cadena larga se sintetizan a partir del palnútato
La de saturación de los ácidos grasos necesita una oxidasa de función núxta
Recuadro 21-1 Oxidasas de función mixta, oxigenasas y citocromo P-450
Los icosanoides se forman a partir de ácidos grasos poliinsaturados de 20 carbonos
21.2 Biosíntesis de triacilgliceroles
Los triacilgliceroles y los glicerofosfolípidos se sintetizan a partir de los núsmos precursores La biosíntesis de triacilgliceroles en los animales está regulada por hormonas
El tejido adiposo genera glicero13-fosfato mediante gliceroneogénesis
Las tiazolidinadionas tratan la diabetes tipo 2 incrementando la gliceroneogénesis
21.3 Biosíntesis de fosfolípidos de membrana Las células tienen dos estrategias para unir los grupos de cabeza de fosfolípidos
La síntesis de fosfolípidos en E. coli utiliza CDP-diacilglicerol
Los eucariotas sintetizan fosfolípidos aniónicos desde CDP-diacilglicerol
Las rutas eucarióticas hasta la fosfatidilserina, fosfatiletanolamina y fosfatidilcolina están interrelacionadas
La síntesis de plasmalógenos requiere la formación de un alcohol graso unidos por enlace éter
La síntesis de los esfingolípidos y de los glicerofosfolípidos requiere precursores
y algunos mecanismos
Los lípidos polares están destinados a membranas celulares específicas
21.4 Biosíntesis de colesterol, esteroides e isoprenoides f
El colesterol se forma a partir del acetil-CoA en cuatro fases E
El colesterol tiene varios destinos E
El colesterol y otros lípidos son transportados por lipoproteínas plasmáticas E
Recuadro 21-2 Medicina: los alelos de la apoE predicen la incidencia de la enfermedad de Alzheimer S
Los ésteres de colesterol entran en las células por endocitosis facilitada por receptor
La biosíntesis del colesterol está regulada a diversos niveles
Recuadro 21-3 Medicina: la hipótesis lipídica y el desarrollo de las estatinas
Las hormonas esteroideas se forman por rotura de la cadena lateral y oxidación del colesterol
Los intermediarios de la síntesis del colesterol tienen muchos destinos alternativos
22. Biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y moléculas relacionadas 22.1 Aspectos generales del metabolismo del nitrógeno
El ciclo del nitrógeno mantiene una reserva de nitrógeno disponible biológicamente
El nitrógeno es fijado por enzimas del complejo de la nitrogenasa
Recuadro 22-1 Estilos de vida poco comunes de lo invisible pero abundante
El amoníaco se incorpora a las biomoléculas a través del glutamato y la glutarnina
La glutamina sintetasa es un punto de regulación principal del metabolismo del nitrógeno
Varios tipos de reacciones tienen papeles específicos en la biosíntesis de aminoácidos y nucleótidos
22.2 Biosíntesis de los aminoácidos
El o-cetcglutarato es precursor del glutamato la glutamina, la prolina y la arginina
La serina, la glicina y la cisteína proceden del
3-fosfoglicerato
Tres aminoácidos no esenciales y seis anúnoácidos esenciales se sintetizan a partir de oxalacetato y piruvato
El corismato es un intermediario clave en la síntesis del triptófano, de la fenilalanina y de la tirosina
La biosíntesis de la histidina utiliza precursores de la biosíntesis de purinas
La biosíntesis de los aminoácidos se encuentra bajo control alostérico
22.3 Moléculas derivadas de aminoácidos
La glicina es un precursor de las porfirinas
Recuadro 22-2 Medicina: Sobre reyes y vampiros
El hemo es la fuente de los pigmentos biliares
Anúnoácidos precursores de la creatina y del glutatión
Los n-amínoacídos se hallan fundamentalmente en las bacterias
Los aminoácidos aromáticos son precursores de muchos compuestos presentes en los vegetales
Las aminas biógenas son productos de descarboxilación de los aminoácidos
Recuadro 22-3 Medicina: Un caballo de Troya bioquímico para la curación de la enfermedad del sueño africana
La arginina es el precursor de la síntesis biológica del óxido nítrico
22.4 Biosíntesis y degradación de los nucleótidos
La síntesis de novo de los nucleótidos de purina empieza con el PRPP
La biosíntesis de los nucleótidos de purina está regulada por retroinhibición
23.4 Obesidad y regulación de la masa corporal
El tejido adiposo tiene importantes funciones endocrinas
La leptina estimula la producción de hormonas peptídicas anorexigénicas
La leptina desencadena una cascada de señalización que regula la expresión génica
El sistema de la leptina puede haber evolucionado para regular la respuesta a la inanición
La insulina actúa en el núcleo arcuato para regular la ingesta y la conservación de energía
La adiponectina actúa a través de AMPK para aumentar la respuesta a la insulina
La dieta regula la expresión de genes cruciales para el mantenimiento de la masa corporal
La grelína y la PYY3-36 influyen en los hábitos de íngesta a corto plazo
23.5 Obesidad, síndrome metabólico y diabetes de tipo 2
En la diabetes de tipo 2 los tejidos se vuelven insensibles a la insulina
La diabetes de tipo 2 se trata con dieta, ejercicio
III. Rutas de la información
23. Regulación hormonal e integración del metabolismo en los mamíferos 23.1 Hormonas: estructuras diversas para funciones diversas
La detección y la purificación de las hormonas requieren un bioensayo
Recuadro 23-1 Medicina: ¿Cómo se descubre una hormona?
El difícil camino hasta la insulina purificada
Las hormonas actúan a través de receptores celulares de elevada afinidad
Las hormonas son químicamente diversas
La liberación de hormonas está regulada por señales neuronales y hormonales jerarquizadas
23.2 Metabolismo específico de los tejidos: división del trabajo
El hígado transforma y distribuye los nutrientes
El tejido adiposo almacena y suministra ácidos grasos
El tejido adiposo marrón es termogénico
Los músculos utilizan ATP para realizar trabajo mecánico
El cerebro consume energía para la transmisión de los impulsos eléctricos
La sangre transporta oxígeno, metabolitos y hormonas
23.3 Regulación hormonal del metabolismo energético
La insulina contrarresta la glucosa en sangre elevada Las células f3 del páncreas secretan insulina en respuesta a cambios de la glucosa en sangre
El glucagón contrarresta los niveles bajos de glucosa en sangre
Durante el ayuno y la inanición el metabolismo se modifica para proporcionar combustible para el cerebro
La adrenalina es la señal de una actividad inminente
El cortisol es un indicador de estrés, incluidos los bajos niveles de glucosa en sangre
La diabetes mellitus es un defecto en la producción o en la acción de la insulina
24. Genes y cromosomas 24.1 Elementos cromosómicos
Los genes son segmentos de DNA que codifican cadenas polipeptídicas y RNA
Las moléculas de DNA son mucho más largas que las células o virus que las contienen
Los genes y los cromosomas eucarióticos son muy complejos
24.2 Superenrollamiento del DNA
La mayor parte del DNA celular se encuentra subenrollado
El desenrollamiento del DNA se define por el número de enlace topológico
Las topoisomerasas catalizan cambios en el número de enlace del DNA
Recuadro 24-1 Medicina: Curación de enfermedades por inhibición de topoisomerasas
La compactación del DNA requiere una forma especial de superenrollamiento
24.3 Estructura de los cromosomas
La cromatina está compuesta de DNA y proteínas
Las histonas son pequeñas proteínas básicas
Los nucleosomas son las unidades fundamentales de organización de la cromatina
Recuadro 24-2 Medicina: Epigenética, estructura nucleosómica e histonas
Los nucleosomas se empaquetan en sucesivos órdenes superiores de organización
Las estructuras de los cromosomas condensados se mantienen mediante proteínas SMC
El DNA bacteriano también se encuentra altamente organizado
Los nucleótidos de pirimidina se sintetizan a partir de aspartato, PRPP Y carbamil fosfato
La biosíntesis de los nucleótidos de pririmidina está regulada por retroinhibición
Los nucleósidos monofosfato se convierten en nucleósidos trifosfato
Los ribonucleótidos son los precursores de los desoxirribonucleótidos
El timidilato se forma a partir de dCDP y dUMP
La degradación de las purinas y las pirimidinas produce ácido úrico y urea, respectivamente
Las bases púricas y pirimidínicas se reciclan a través de vías de recuperación
El exceso de ácido úrico provoca la gota t
Muchos agentes quimioterapéuticos actúan sobre enzimas de las rutas de biosíntesis de nucleótidos
25. Metabolismo del DNA 25.1 DNA Replication
La replicación del DNA está gobernada por un conjunto de reglas fundamentales El DNA es degradado por nucleasas
El DNA es sintetizado por DNA polimerasas La replicación es muy precisa
E. coli posee al menos cinco DNA polimerasas La replicación del DNA requiere muchos enzimas y factores proteicos
La replicación del cromosoma de E. coli procede por etapas
La replicación en las células eucarióticas es similar pero más compleja
Las DNA polimerasas víricas son dianas de las terapias antivíricas
25.2 Reparación del DNA
Las mutaciones están relacionadas con el cáncer
Todas las células tienen múltiples sistemas de reparación del DNA
La interacción de las horquillas de replicación con lesiones del DNA puede inducir síntesis de DNA propensa al error a través de la lesión
Recuadro 25-1 Medicina: Reparación del DNAy cáncer
25.3 Recombinación del DNA
La recombinación genética homóloga tiene diversas funciones
La re combinación durante la meiosis se inicia en roturas de doble cadena
La recombinación requiere una multitud de enzimas y otras proteínas
Todos los mecanismos de metabolismo del DNA participan en la reparación de las horquillas de replicación bloqueadas
La recombinación específica de sitio produce reordenamientos precisos del DNA
La re combinación específica de sitio puede ser necesaria para completar la replicación del cromosoma
Los elementos genéticos transponibles se mueven de un lugar a otro
Los genes de las inmunoglobulinas se ensamblan por recombinación
26. Metabolismo del RNA 26.1 Síntesis de RNA dependiente de DNA
El RNA es sintetizado por RNA polimerasas
La síntesis de RNA empieza en los promotores
Recuadro 26-1 Métodos: la RNA polimerasa deja su huella en un promotor
La transcripción está regulada a diferentes niveles
La terminación de la síntesis del RNA está señalizada por secuencias específicas
Las células eucarióticas tienen tres tipos de RNA polimerasas nucleares
La RNA polimerasa JI requiere otros muchos factores proteicos para su actividad
La RNA polimerasa dependiente de DNA es inhibida selectivamente
26.2 Maduración del RNA
Los rnRNA eucarióticos llevan un casquete en el extremo
Intrones y exones son transcritos del DNA al RNA El RNA cataliza el corte y empalme de los intrones
Los mRNA eucarióticos tienen una estructura característica en el extremo
La modificación diferencial del RNA puede dar lugar a múltiples productos a partir de un gen Los RNA ribosómicos y los tRNA también son modificados
Los RNA de función especializada experimentan varios tipos de modificación
Algunas etapas del metabolismo de RNA están catalizadas por enzimas de RNA
Los mRNA celulares se degradan a velocidades diferentes
La polinucleótido fosforilasa forma polimeros de RNA de secuencia aleatoria
26.3 Síntesis de RNA y de DNA dependiente de RNA La transcriptasa inversa produce DNA a partir de RNA vírico
Algunos retrovirus provocan cáncer y sida Muchos trasposones, retrovirus e intrones pueden tener un origen evolutivo común
Recuadro 26-2 Medicina: Tratamiento del sida con inhibidores de la transcriptasa inversa del VIH
La telomerasa es una transcriptasa inversa especializada
Algunos RNA víricos se replican por medio de una RNA polimerasa dependiente de RNA
La síntesis de RNA ofrece pistas importantes sobre la evolución bioquímica
Recuadro 26-3 Métodos: El método SElEX para generar polímeros de RNA con nuevas funciones
Recuadro 26-4 Un universo de RNA en expansión lleno de RNA TUF
27. Metabolismo de las proteínas 27.1 El código genético
El código genético fue descifrado mediante moldes de mRNA artificiales
Recuadro 27-1 Excepciones que confirman la regla: variaciones naturales del código genético
El balanceo permite que algunos tRNA reconozcan más de un codón
El desplazamiento del marco de traducción y la edición de RNA afectan la lectura del código
27.2 Síntesis de proteínas
La biosíntesis de las proteínas tienen lugar en cinco etapas
El ribosoma es una compleja máquina supramolecular
Recuadro 27-2 De un mundo de RNA a un mundo de proteína
Los RNA de transferencia tienen rasgos estructurales característicos
Etapa 1: Las aminoacil-tRNA sintetasas unen los aminoácidos correctos a sus tRNA 1081
Recuadro 27-3 Expansión natural y no natural del código genético
Etapa 2: La síntesis de proteínas empieza con un aminoácido específico
Etapa 3: Los enlaces peptídicos se forman durante la fase de elongación
Recuadro 27-4 Variación inducida en el código genético: supresión de mutaciones sin sentido
Etapa 4: La terminación de la síntesis de polipéptidos requiere una señal específica 1
Etapa 5: Plegamiento Y maduración de las cadenas polipeptídicas recién sintetizadas
La síntesis de proteínas es inhibida por muchos antibióticos y toxinas
27.3 Destino y degradación de las proteínas
La modificación postraducción de muchas proteínas eucarióticas empieza en el retículo endoplasmático
La glucosilación juega un papel clave en el destino de las proteínas
Las secuencias señal para el transporte nuclear no son cortadas
Las bacterias también utilizan secuencias señal para el destino de las proteínas
Las células importan proteínas mediante endocitosis facilitada por receptores
Todas las células disponen de sistemas de degradación de proteínas especializados
28. Regulación de la expresión génica 28.1 Principios de regulación génica
La RNA polimerasa se une al DNA en los promotores
El inicio de la transcripción se regula mediante proteínas que se unen a los promotores o cerca de ellos
La mayoría de los genes bacterianos están agrupados y se regulan en operones
El operón toe está sujeto a regulación negativa
Las proteínas reguladoras tienen dominios discretos de unión al DNA
Las proteínas reguladoras también tienen dominios de interacción proteína-proteína
28.2 Regulación de la expresión génica en bacterias
El operón lac está sujeto a regulación positiva
Muchos genes de los enzimas de la biosíntesis de aminoácidos se regulan por 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 rRNA
La función de algunos mRNA está regulada por pequeños RNA en Gis o en trans
Algunos genes se regulan mediante re combinación genética
28.3 Regulación de la expresión génica en eucariotas
La cromatina transcripcionalmente activa es estructuralmente diferente de la cromatina inactiva
La cromatina se remodela por acetilación y desplazamientolreposicionamiento de los nucleososmas
Muchos promotores eucarióticos se regulan positivamente
Activadores y coactivadores de unión al DNA facilitan el ensamblaje de los factores de transcripción generales
Los genes del metabolismo de la galactosa en las levaduras están sujetos tanto a regulación positiva como negativa
Los activadores de la transcripción tienen una estructura modular
La expresión génica eucariótica puede ser regulada por señales inter e intracelulares
La fosforilación de los factores de transcripción nucleares puede contribuir a su regulación
Muchos mRNA eucarióticos están sometidos a represión traduccional
El silenciamiento postranscripción de los genes se produce por interferencia del RNA
La regulación de la expresión génica mediada por
RNA adopta múltiples formas en los eucariotas
El desarrollo está controlado por cascadas de proteínas reguladoras
Recuadro 28-1 Aletas, alas, picos y otras estructuras
Glosario G-7
Créditos C-7
Apéndice A Abreviaturas comunes en la literatura científica bioquímica A-7
Apéndice B Soluciones abreviadas a los problemas SA- 7
Índice alfabético 1-7
