capitulo 61 regulación del metaboiismo
TRANSCRIPT
-
8/19/2019 Capitulo 61 Regulación Del Metaboiismo
1/10
A lo largo del estudio del metabolismo intermediario y aun en los procesos
enmarc;idosfn la gcnétiu niul~viilur,elcctor ha enwntradu, en cada pnr.esoc%tudiado.
la existencia de dispusiliro\ de control que mudiilun lu inteii\idad con que éstv se
Ueva a cabo en un momento determinado.
Los mecanismos a que hacemos referencia son de la mayor importancia biológica.
EUos segur n la regulación de la complicada red de transformaciones fisicoquimicas
que constituyen la esencia misma de los seres vivos.
Aunque los tipos fundamentales de regulación del metabolismo han sido tratados
alestudiar el proceso correspondiente, se ha considerado conveniente reunir los más
s o b d n t e s e n omoa este tema, con la intención de presentarlos en formasistemática
y
wherente,para propiciar una visión más totalizadora y que refleje las características
generales, así como los rasgos distintivos de los diferentes modos de regulación
metabólica.
on epto
La regulación metabólica es la acción ejercida por los mecanismos de control a
que estásujeto el aparato metabólico de las célulasy de los organismos superiores, de
form alqueexista u eqd ibr io entre aportey demanda desustancia (metabolitos)y
energía, en constante adaptación a las condiciones cambiantes del medio
y
del
organismo.
Por logeneral, cualquiera que sea el mecanismo de control, en última instancia
e~6involucradol cambio en la actividad o la concentración de algunas de las enzimas
queintervienen en el proceso regulado. El cambio de la actividad puede ser propiciado
Por factores nue modifican la cinética enzimática. tales como la concentración o~ ~ ~ ~ ~
disponibilidad de sustrato o bien mediante influencias que afecten sensiblemente la
a&idad catalíticahtrúwea dela proteína enzimática, como es el caso de la regulación
Cmlente. Inclusive, en el enfoque de la especialización celular como mecanismo de
+ación metabólica, encontraremos en el órgano o tejido, que la especificidadque
~ ~ . ~ ~ ~ ~ ~
~
Al hacer el recuento de los diversos mecanismos de regulación metabólica que
oPenuienlacélula y eIorganismo,se hade procurar observar los rasgos comunes o qne
est npmentes en varios mecanismos y aquéllos que le dan individualidad. También
es conveniente compararlos atendiendo a diferentes criterios, ya sea el tiempo que
demoran en hacer efectivo su control, o la fugacidad o mayor permanencia de sus
ciones,asícomo el nivel o sistema en el cual operan. ~eestamaneras que lograremos
Una Concepción global de la regulación metabólica y se comprenderá mejor la
Wmplementaridad recíproca de los distintos dispositivos de control del metabolismo.
-
8/19/2019 Capitulo 61 Regulación Del Metaboiismo
2/10
Diferentg tipos demec nismos deregul ciónmetabóika
Fig. 61.1. R~presentatión
gráfic
del eam-
portarnicnto rinétiro de la
hexoquinasa a glueoquinasa
ron
la variación de la cnncentra-
ción dcl sustrata. Desde valores
muy
bajos
dr concentración dc
glucosa -del orden de 10~ -, a
hexoquinasa
alcanni
su máxima
velocidad. En camhin, la ~lucoqui -
nasa va aumentando la relsidad
de la reacción
en la
medida
ur e
inrrrmontn
la
conrrnlración dr
glucosa en un amplio rango que
va
de lo-
a
IUz.M.
Aunque pasan de la decena los mecanismos individuales que han sido distinguidos
por diferentes autom,centraremos nuestra atención en un conjunto de 6 mecanismos,
los cuales abarcan las acciones reguladoras más significativas del metabolismo. No
obstante, nos referiremos también, pero más brevemente, a otros mecanismos que han
sido individualizados. Las mecanismos de regulación metabólica fundamentalesque
s
deben considerar son:
1 Disponibilidad de sustrato.
2.Compartimentación celular.
3. Modificación cnvalente.
4.Modificación alostérica.
5
Inducción
y
represión enzimáticas.
6.
Especialización celular.
Entre los factores que modifican la velocidad de una reacción enzimática, la
concentración de sustrato es uno de los que ejerce una iníiueucia drástica y directa en
ella. Al estudiar la cinética enzimática
s
analizócómo
se
modifica la velocidad de una
reacción, en la medida en que varía la mncenhación de lossusb tosNo debe sorprrnder
entonces que en el metabolismo existan pasos en los cuales las fluctuaciones de la
concentración de los sustratos provean el mecanismo automático de ajuste de la
velocidad del procesa en cuestión, a las circunstancias imperantes en cada momento.
Tal es elc sode la reacción inicial de transformación de laglucosa en el organismo. s
decir, la fosforilación del monosacárido capítulo 42 .
La hexoquinasa que cataliza la reacción de transferencia de fosfato desde el ATP
a la glucosa, en la mayoría de los tejidos posee una Km pequeña, de manera que a
concentraciones normales de glucosa en sangre la enzima de
esos
tejidos
s
encuentra
trabajandoal máximo desu capacidad cataüoca.
in
emhargo,laglucoquinasa hepática,
la cual, por el contrario, tiene una Km mucho más elevada, responde en el acto a los
aumentos que se producen en la glicemia y que se traducen, como
es
lógico. en
incrementos de la concentración de glucosa en el interior del hepatocito. Al hacerse
efectiva estaespecie de reserva catalítica, constituida por la glucoquinasa,s dispone
rápidamente de los excedentes circulantes de glucosa. La fosforilación acelerada
posibilita que el glúcido pueda seguir cualquiera de los múltiples destinos metabólicos
alternativos quese le ofrecen, una vez en forma de éster fosfórico. En la figura
61.1
se
representa gráficamente el comportamiento de ambas enzimas.
Concentración
Km O m
Km Oin
de glucosa
Glocoquinasa Hexoquinasa
-
8/19/2019 Capitulo 61 Regulación Del Metaboiismo
3/10
Estemecanismo opera también en los
casos
en que participan vanossustratos or
mplo, la síntesis del ácido cítrico, que forma parte de las reacciones del ciclo de
y para la cual serequiere tanto del ácido oxaiacético como del acetil-COA.No
suele existir siempre uno solo de los sustratos como determinante del ritmo
n>oversión. En este caso, el oxalacético, al unirse a la cítrico sintasa aumenta su
d or el otro susirato, la acetil-COA capítulo
38).
En condiciones especiales, la intensidad de funcionamientodel ciclo puede verse
por un défiUt en la disponibilidad relativa del ácido oxalacético,
al
como
sihiacionesen las cuales el ca t a h o h oglucídicu
se
encuenha comprometido,
or un ayuno prolongado o en la diabetes mellitus descompensada.
Loscambiosqw o m n n virtud del mecanismo de ladisponibilidad desustrato
con
gr n
celeridad, ya que las fluctuaciones en la concentración de los
os reamionantes influyen directamente en las pasibilidades catalíticasde las
involucradas, sin que medie ningún otro mecanismo adicional.
Un proceso esencial para el metabolismo energético, la respiración celular, y
las
etapas de la cadena respiratoriay lafosforilación oxidativa, responden
su dirección e intensidad a variables fundamentales: la [NAD']/[NADH]
y
la
[ATPV[ADP] [Pi] extramitocondrial. Como quiera que elADP
el fosfato son sustratos de la fosforilación oxidativa,
y
el NADH se puede
de igual modo con respecto al transporte de equivalentes de reducción
a cadena -de hecho es efectivamenteel sustrato de la NIUfH deshidrogenasa-, se
prwdequeal menos en parte,en el wntrol de este sector medular del metaboüsmo
presente
el
meranismo de regulación por disponibilidad de sustrato.
EsUamativa la precisión que puede resultar de estos ajustes dependientes de una
en función de las concentracionesde los participantesen las reacciones, toda
que el consumo del producto fundamental, el ATP, puede variar desde
600
g de
que gasta un sujeto de
60kg
de peso, Uevando un equipaje de 25 kg cuesta
apenas27gde ATP.min-' durante un penodo de reposo
stemecanismo
se
d i h g u epor el hecho de que la circunstancia que va adetennirwr
ví o reacción metabólica viene dada por la accesibilidad de los
ésta
al compartimientocelular en que se encuentran confinadas las
Es preciso tomar en consideración
ladinámica
del trasiego de metaholitos a través
las
membranas de los diferentesorganelos intracelulares, pues si no se hace así, a
les puede confundir con los regulables por disponibilidad de sustrato.
o en tima instancia,es la concentración del sustrato en el compartimiento
que provoca los cambios en la intensidad de la vía, secomprende esta
Loque sucedeES que el fenómeno pnniario que establece verdaderamente
efecto regulador está determinado por los controles que operan en el transporte de
metabolitos por medio de las membranas de los organelos,y la concentración del
b e s , e n estecaso un factor secundarioy subordinado al aspecto esencial, el cual
* d a indisolublemente con la compartimentación celular.
Una
de las principales rías catahólicas del metabolismo intermediario, la beta
ción de los ácidos g m ,
s
un exponente inequívoco de este tipo de regulación
abóbca. La capacidad catalítica del conjunto de enzima que participan en este
es suñgente
p mdar
cuenta de los ácidosgrasasque penetran en
la
mitocoodria
todos
los estados estudiados.
De manera que el funcionamiento de la ría en sí, no se halla restringido por
tipode control metabólico que sea significativo.
En coasffuencia, la intensidad del proceso degradativo de los ácidos grasas wene
por el flujo de
estm
compuestos hacia el interior de
las
mitocondnas. El acceso
se
-
8/19/2019 Capitulo 61 Regulación Del Metaboiismo
4/10
produce en forma de acil-carnitina, como fue tratado oportunamente capítulo
50).
La
transferencia de los grupos acilo desde lacoenzima A a la carnitina, es catalizada por la
caniitina palmitil transferasa
1
Naturalmente que a mayor activación de este sistema,
mayor seráel trasiego de ácidos
gr sos
hacia la mitocondria y,porende,se incmmentará
proporcionalmente el proceso degradativo. Resulta de interés el hecho de que el
malonil-COA,quees un intermediario clave en lasíntesis delos ácidos grasos,constituyc
un inhibidor eficaz de la transferasa. Ello evita que en condiciones metahólicas,en las
cuales se halla estimulada la producción de ácidos grasos, éstos sean atrapados por la
maquinaria degradativa mitocondrial dando lugar a lo que sería un ciclo fútil de
síntesis y degradación.
En la figura 61.2se esquematizalo más significativo de la regulación metabúliia
por compartimentación en la beta oxidación de los ácidos grasos.
Citosol
\
oxidación
Fig 61 2 Esquema
de la regulación por eompartirnentaeiún de la beta oxidación
de
los átido i grasos
Se
destaca 1a intervención del malonil-COA como inhibidor de la enzim tarnitina palrnitil
transferasa l
Queda evidenciado que aunque existe un control inhibitorio por parte del
malonil-COA,ésteno se ejerce sobre ninguna delas enzimas de la beta oxidacibn, de
suerte que la regulación esmediada por la existencia de la compartimentación.
El flujo de ácido ubico mitorondnal al citoplasma, donde es canvertidoen oxalacéti~o
acetil-COA, s un punto cmcial para la vía de síntesis de ácidos grasos, no sólo porque
dependede ellopara la provisión de
su
precursor, sino también como fuente de una parte
no despreciable del potencial reductor que requiere
es
vía capítulo49 . De modo que si
la regulación alostérica de la enzima aceol-.COA arboxilasaconstituyeelpunto decontrol
más significativo de este proceso, en él se evidencia además, el fenómeno de la
compartimentación nfluyendo en su realización.
-
8/19/2019 Capitulo 61 Regulación Del Metaboiismo
5/10
Este mecanismo ha sido estudiado en detalle al tratar el metablismo del glucúgeno
(capítulo
43).
Son múltiples las vías metabólicas que están sometidas a este tipo de
control. La eniima clave es susceptible de aceptar la unión cov el e~ te e un grupo
atómico, y ello provoca una influencia decisiva en la actividad catalítica de ésta. La
sirnación puedc revertirse, es decir, la enzima puede perderel grupo que se le ha unido
y
con ello retomar al nivel de activación anterior. Ea modificación covalente mis
estudiada
es
la que resulta de la fosforilaciún de residuos de serina en la proteína
ennmática. Tal es el caso de la fosforilasa de glucógeno, la siutasa de glucógeno, a
lipasasensible a Iiormonas y la hidroximetilglutarii COA educta$a, entre otras.
En el caso de la fosforilasa, la modificación covalente provoca el cambio haciaei
oügómemactivo (forma a). Sin embargo, para la sintasa la forma fosforil8drr;l cltasi:r
lamenosactiva. Como regla,
se
observa que
las
enzima regulables
por
; : r - : : x>mv
si participan en vías catabólicas suelen ser activas en sns formas iick:>rii,?des.
:,.
intervienenen vías de síntmises la no Fosfatadalaformaactiva.
sa ;cs: lxi
-
8/19/2019 Capitulo 61 Regulación Del Metaboiismo
6/10
La isocítrico deshidrogenasa responde al ADP como modificador positivo, y al
NADH y ATP como modificadores negativos. En consecuencia, la relación en las
concentraciones de ADP
y
ATPson determinantes en el predominio de una de las
2
conformaciones posibles, y por tanto, del carácter deprimido o activado de su acción
enzimática. De modo queel control se halla directamenteligado al papel central de
esteciclo metabólico, parte importante en el proceso de mayor significación cuantitativa
en
L
producción de ATPpor la célula: la respiración celular.
Otro ejemplo digno de mención entre las enzimas regnlables alostéricamente, cs
el de lasquinasasde proteína9 dependientes de AMPc. Hay que observar que, en virtud
de la acción que catalizan dichas enzimas, encontraremos aquí un vínculo indisoluble
entre mecanismos de regulación metabólica: los de modificación alostérica y
covalente.
La quinasa de proteína adopta su conformación activa en respuesta
al
modificador
positivo AMPc) y con ello desencadena su acción, que es protagónica en la frecuente
modificación covalente por incorporación de fosfato a una enzima.
El mecanismo de modificación alostérica es de carácter más rápido, téngase en
cuenta que como los cambios conformacionales no implican formación o ruptura de
enlaces covalentes, transcurren en breve. Sin embargo, el cambio no es abnipto dado
que las relaciones de concentración entre los modificadores de efecto contrario, van
variando de modo gradual.
inducción
y presión
enzh ticas
Ante todo cabe destacar que éste es el mecanismo que opera al provocarse un
cambio en la cantidad de enzima presente sin afectar el grado de actividad de ésta.
Justamente en el capítulo anterior se ha abordado esta forma de regulacióii,
propósito de las hormonasesteroideas.
La indncción de enzimas transaminasas por el cortisol y la represión de la síntesis
de la enzima HMG-COA eductasa que provoca el colesterol, son ejemplos típicos. al
igual que la inducción de la glucoquinasa por la insnlina. Se comprende que el tiempo
que to maste mecanismo para establecerse es superior a los anteriormente estudiados,
ya que está mediado por la regulación del proceso de síntesis de proteínas. Por otra
parte, y de acuerdo con la vida media de las enzimas involucradas, sus efectos pueden
ser más duraderos. Puede tardar horas y aun días en establecerse, y de igual modo
perdurar inclusive semanas. Desencadenado con frecuencia por la acción hormonal,
interviene en acciones de regulación entre diferentes órganos de la economía.
Este mecanismo suele operar también en la adaptación que desarrolla el organismo
ante algunos medicamentos. Existen fármacos, que administrados a los sujetos durante
cierto tiempo inducen en ellos un incremento en la cantidad de las enzimas que
transforman dichos fármacos en sustancias fácilmente eliminables y generalnienle
inactivas, tal es el caso del fenobarbital y otras drogas.
specialización
celul r
Aun cuando todas las células del organismo están dotadas de la informaci h
completa correspondiente al genoma, la diferenciación que conduce a la formación de
los distintos tejidos
y
órganos
es
el resultadode que no toda la información genética se
exprese por igual en lascélulas, una vezespecializadas. Es por eso que el metabolismo
del eritrocito difiere, por ejemplo,del que puede desarrollar la neurona, o del de una
célula del epitelio intestinal.
En ocasiones, la posibilidad que tiene un órgano de efectuar determinada vía
metabólica, puede repercutir a su vez en otros órganos. Esa vía metabólica puede
complementar algunas transformaciones que hayan tenido lugar en el otro órgano, s
-
8/19/2019 Capitulo 61 Regulación Del Metaboiismo
7/10
factible que a través del torrente sanguíneo, y mediante los metabolitos apropiados, se
establezca el nexo que materialice esa complementariedad metabólica. Estas
interacciones pueden entonces abrir nuevas posibilidades de funcionamiento a una
vía temporalmente agotada, y es asíque se estáejercieiido una iifflucncia que contribuye
l equilibrio entre aporte y demanda de sustancia y energía del organismo como un
todo, lo cual cabe de lleno dentro del concepto regulación metabólica.
El ejemplo más clam de la especializaciún celolar, como mecanismo de regulación
metabólica, lo podemos apreciar en torno a los niveles de glucosa en sangre Fig. 61.3).
-
Alimentos, Glucógeno
digestivo angre
Fig. 61.3. Ejemplo de espceialiizicibii celu-
lar
al El hígado
responde
iiive-
Ics bajos de glucosa en sangre li-
Ixrando
la
Iiexosa
p r
la aiei6n
de la glucosa 6 fosfatasa.b
n
el
pcriadii ahsortiro,
en
el que la
glircmia se eleva. el hígado es el
q u e
puede incrementar nolahlr-
nieiilc
la sustracriún del
monesa
di-ido de la cireulaiibn dehido
a
u
peculiar d~tn ci6i i nriniática
glucoquinasa).
El hígado puede desempeñar el papel de órgano compensador de los cambios en
la concentración sanguínea de glucosa, en virtud de la presencia en sus células de
enzimas que le permiten llevar a cabo reacciones metabólicas especiales. Cuando en el
período absortivo la glucosa se eleva en la sangre y la hormona insulina es segregada
en respuesta a ello, el hígado es el que posee la enzima glucoquiiiasa -inducible por
insnlina-y que resulta efectiva por su alta Km, especialmente en estascoiidiciones de
plétora. Gracias a ello, el hígado puede asimilar grandes cantidades de glucosa. La
glucoquinasa no se inhibe por la glucosa-6-fosfato, conlo sí lo hace la hexoqninasa.
Por el contrario, en condiciones en las cuales los distintos tejidos han venido
consumiendo el monosacárido circulante, y las cifras de glicemia comienzan a
descender, es la hormona glucagón la que predoniinará, y sus efectos en la activación
de la glucogenólisis hepática permiten suministrar cantidades adicionales de glucosa
a la sangre, provenientes de esa fuente. El hepatocito puede dar respuesta a este
Wuerimiento regulatono nosólo por estar dotado del receptor específico de la hormona
hipeiglicemiante por excelencia, y disponer, además, de la organi7ación supramolecular
de 10s gránulos de glncógeno, tan eficientes para la pronta liberación de unidades
fosfatadas de glucosa, sino porque cuenta también con la enzima glucosa-6-fosfatasa,
UPaz de liberar a la hexosa de la atadura intracelnlar que representa su éster fosfórico.
n el capítulosiguiente,
al
tratar las relaciones metabólicas entre diversos órganos,
el lector podrá apreciar otras instancias en las cuales una vía metabólica en un tejido es
-
8/19/2019 Capitulo 61 Regulación Del Metaboiismo
8/10
influida por transformaciones que ocurren en otro órgano. la luz de este enfoque.
deberá contemplarse la glucólisis anaerohia en el músculo y la gluconeogénesis
hepática a part ir de ácido láctico.
Mecanismos
múltiples
Con frecuencia, en muchas instancias del metabolismo, la regulación se estahiere
simultáneamente por medio de varios de los mecanismos estudiados. Ya lienlos vistik
que la modificacibn covalente, que llevan a cabo ' quinasasde proteinasdependienícs
de AMPc, está indisolublemente ligada a la modificación alostérica que estabiccz e
propio AMPc.
Un punto del metabolismo eii el que se uianifiesta de manera sobresalieiir;, :,i
inúltiple regulacibn, es el caso de la eiiziina rcductasa de
hidroxinietil-glutarii-Ct: ~iiii
en la síntesisdel colesterol.Laformacióii de esta enzimase deprime por la ingesii5i eie
colesterol, en lo que sería un efecto de represión enxiinitica. Al mismo tiempo, e s h
rednctasa está sujeta a repdación por modificación covalente, y su forma fusfritaii:i
EL
inactiva, de modo que las hormonas como el glucagbn, qne estimulan u ~j-liwxs.
favorecen el predominio de la forma inactiva. Natnralmente, la acción de ia t;iski?::i:,
quese estimula por la insulina, propende aconvertir a la reductasa ensu fornia acliwi.
Por otra parte, el colecterol e,jerce nn efecto inhibitorio directo en la actividad
d e ia
HMC-COA eductasa, que parece ser de tipo alostérico.
La superposición de diversos mecanismos de regulación en un paso nietahólico no
constituye una rednndancia estéril. Cada mecaiilsmo tiene sus particularidades, entre
ellas, el ritmo con que se desencadena y con el que se establece, y la duración de su efecto.
Cuando operan vanos de ellos a la vez, la rep lación de la vía es
más
sensible a cambios
metabblicos de diversa índole. Por otra parte,cuando alguno de los dispasitivosdecontroi
no funciona correctamente, por anormalidades del individuo o del ambiente. las
consecuenciasse atenúan por la concomitaucia de otros mecanismos de control. Por todo
ello, en la diversidad se encuentra gran parte de la eficiencia y eficacia de los niecanisinos
de regulación metabólica, por consiguiente no cabe plantearse cuál de ellos es más
importante o desempeña un papelm i elevaiite en el control del metabolismo.
Los nmógenos, enzimas que no son activas hasta que les ocurre una modificacibii
eovalente, pero que en este caso no suele ser reversible, se pueden considerar como una
especie de regulación. Por lo común este mecanismo impide que la acción de estas
enzimas, de ordinario enzimas proteolíticas, se manifieste en localizaciones
iriconvenientes para la célula o el organismo (enzimas digestivas), o proporciona el
desencadenamiento de un proceso en el momento apropiado (coagulación).
En ocasiones, rrgularidades de la cinética química general pueden ser determinante5
en imprinur la dirección adecuada
al
flujo de tran.Fformaciones. La ley
de
acción de masas
delas iraccionesrevembles opera en la interconveisiónde nos s fosfatadas en la glucólisi5,
por ejemplo. Allí, en la reacción dc la isomerasa de fosfotriosa, aunque en el equilibrio
predomina la fosfodihidrouiacetona, se favorece la sucesiva conversibn de ésta en cl
fosfogliceraldehído,al ser retirado tedel medio por acción de la enzima deshidrogenm
del fosfogliceraldehído, en condiciones en que la glucólisis se halla estimulada.
tros
mensajeros de seíi esregmiadoias
En el aniilisis general realizado sobre la regulación metabólica en este capítub)
también en el anterior, al tra ta r la acción hormonal, se observa que existeii efc.c't0.j
-
8/19/2019 Capitulo 61 Regulación Del Metaboiismo
9/10
reguladores resultado de señales provenientes de sitios en el organismo distantes del
lugar en qiie se producc l respuesta inetal~ólica.
Las bormonas son los clásicos mexis~jeros ortadores de estas señales,pero exi cl
mecanismo
de
acción de n~uch as e ellas participan otras moli.~ulas ue a su vez
portan la señal, generalmente en el interior de las células efectoras. El AMPcíclico es
el ejemplo típico de estos segundos mensajeros. Está comprobada id participación
dc
otroscompuestos en ciertos tipos de efectos reguladores
g
de control. En este caso se
encuentra el sistema de los polit0sfoinositoles. Ya sean hormona, neurotransmisores o
factores de crecimiento, provocan el desdoblamiento de estos compuestos en 2
productos que actúan comomensajeros de seíiales. Eiios son el trisfosfato de inositoi
y el diacilglicerol.
El trisfosfato de inositol provoca un aumento en los iones de calcio, los cuaies
modulan numerosas reacciones celiilarcs. E1 diacilglicerol estimnla una puiuasa de
proteína que adiciona los grupos fosfatoa residuos
dc
tirosins. Este tipo de quinasas de
proteína parece estar implicado cn el control de la división celular
y
prol>ablemenle,
enel mecanismo de producción del cáncer.
Resumen
La reguiaa6n metabólica es Ea acción ejerucia por los
mecanismos
de control
a que stá sujeto el apawto metabóliw de ss células y de
los
organismos superio-
res,de forma tal que exista un equilibrio entre aporte y demanda de sustancia
(W bo li to s) y energía, en constante adaptación
a las
condiciones cambiantes del
medio y
del organisno.
Como
as
transturmaciones químicasque tienen lugar en los organismos vivos
80 en
m
inmensa mayoría, satauizadas por enzimas,
por
lo general
cualquiera
q el mecanismo
de control
en atima instancia en éste ffi involocmdo el
w i o n a actividad o en la concentración de nma
o
más enzima§ del proceso
0
edistinguen diferentei
tipos
de m us en el esiabableeimiento de la regu-
M 6 n del metabolismo.
La disponibilidad de sustrato esuno, en el cual las caraderklim ein i@asdc
la
€mzhmdeterminan el cambio en
la
velocidad de Ba mcci6n , en dependenda de
06 niveles
de mncentraci6u de sustratn
Lammpartimentaci6n
celular
rs
un rneeankmo donde
os
fecios rcgulatorins
resultado del trasiego de tabolitos que intervienen en la vía a i-avm de las
-
8/19/2019 Capitulo 61 Regulación Del Metaboiismo
10/10
membranas que delimitan los compartimientos intracelulares de los diversos
organelos.
En la modif~cación ovalente, la enzima
pos un
grado de actividad notable-
mente diferente según se encuentre unido o no
un
grupo aiómico a ella. s muy
común el grupo fosfato unido por enlace ter al grupo O de la s e h .
Cuando la unión de un compuesto químicn a determinado
siüo
deuna proteína
enzimática, que no s el centro activo, provoca un cambio conformacional que
infiuye decisivamente en su actividad, se trata del mecanismo por modiñcación
alostérica.
En la inducción emh 6tica aumenta la sintesis de la protefna enzimática, y en
la represión disminuye ésta como respuesta a la presencia de un compuesto induc-
tor en el primer caso y un correpresor en el segundo.
La dirección del flujo de sustancia y energía en
un sector
metabólico es, en
ocasiones, el resultado de interacciones entre diferentes órganos que
se
comple-
mentan. Ello es posible como consecuencia de sus dotaciones enzimáticas especíñ
cas que reflejan la especialización celular. Esta Úilim opera entonces como un
mecanismo de regulación metabóliea
tros
mecanismos
incluyen la activación de
zimógenos, la ley de acción de masas en reacciones reversible8 y la participación
de sustancias trasmisoras de señales reguladoras.
Como cada mecanismo tiene sus características en cuantn al tiempo que toma
en establecersey la mayor o menor prolongación de sus
efectos
en muchas
ví s
la
regulación es el resultado del control concertado por varios mecanismos, lo que
también constituye un recurso adicional contra posibles fallas en algunos de los
dispositivos reguladores moleculares.
jercicios
1.
Encuentre
2
semejanzas
y 2
diferencias entre los mecanisnios de regulaciún
alostérica
y
de inducción enzimática.
2.
Explique la diferencia principal que distingue el mecanismo de disponibilidad de
sustrato del de compartimentación celular.
3. ;Cómo la especialización celular puede determinar un dispositivo de regulación
metahólica?
4.
Explique el mecanismo de regulación por activaciúu de zimógenos.
5.
¿Qué mecanismodetermiua ba dirección del flujo glucolitico en la reacción de la
fosfotriosa isomerasa?
6.
En general ;cuáles mecanismos operan con más rapidez, los que culminaii en la
modificación de la actividad emimática o aquéllos que afectan los niveles que la
enzima presenta?
7. Considere el efecto que ejerce el ácido cítrico en la fosfbfructoquinasa,enzinia de
la glucólisis. ¿Qué tipo de modificación ejerce el citrato en la eiizima y que otro
mecanismo de los estudiados está operando para que esta influencia enga lugar?