Bioquímica

La bioquímica estudia la base molecular de la vida. En los procesos vitales interaccionan un gran número de substancias de alto peso molecular o macromoléculas con compuestos de menor tamaño, dando por resultado un número muy grande de reacciones coordinadas que producen la energía que necesita la célula para vivir, la síntesis de todos los componentes de los organismos vivos y la reproducción celular.

              Al conjunto de reacciones que suceden dentro de los seres vivos se le llama metabolismo.

              Actualmente se conoce a detalle la estructura tridimensional de las macromoléculas de mayor importancia biológica, los ácidos nucleicos y lasproteínas, lo que ha permitido entender a nivel molecular sus funciones biológicas.

              Gracias al conocimiento de la estructura de los ácidos nucleicos, se esclarecieron los mecanismos de transmisión de la información genética de generación a generación, y también los mecanismos de expresión de esa información, la cual determina las propiedades y funciones de las células, los tejidos, los órganos y los organismos completos.

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Hormonas:

La endocrinología estudia cómo, en un organismo superior, la célula A se comunica con la célula B mediante un mensajero químico
llamado "hormona".

El conocimiento de un sistema endócrino debe incluir:

a)   La descripción anatómica de las células A y B y su ambiente,   así como la distancia que las separa.

b)   La estructura química del mensajero (Hormona)

c)   Vía bioquímica de síntesis de la hormona en la célula A.

d)   El modo de transferencia de la hormona desde A hasta B.

e)   El mecanismo por el cual los receptores de B detectan la hormona.

f)   Cómo traduce B la presencia de la hormona para iniciar una respuesta biológica.

g)   Como se
comunica B con A para indicar la presencia adecuada de  la hormona.

Clases de hormonas.

Inicialmente las hormonas se clasificaban en tres
grupos de acuerdo a su estructura química:

-   Peptídicas y proteicas,

-   Esteroideas

-   Relacionadas con aminoácidos.

En vertebrados se clasifican en:

-   aminas

-   prostaglandinas

-   esteroides

-   péptidos

-   proteinas.

Clasificación de los sistemas hormonales.

Está hecha a partir de las relaciones anatómicas
entre la célula A y la célula B:1.

1.- Sistémica.

La hormona se sintetiza y almacena en células
específicas asociadas con una glándula endocrina, esta libera a la hormona al
torrente sanguíneo hasta que recibe la señal fisiológica adecuada.

La hormona viaja hacia un blanco celular lejano que
usualmente tiene una alta afinidad por la hormona.

La hormona se acumula en este blanco y se inicia una
respuesta biológica que suele resultar en un cambio de concentración de un
componente sanguíneo que sirve como señal de retroalimentación para la glándula
endócrina que disminuye la biosíntesis y secresión de la hormona.

Ejemplo: liberación del hormonas del hipotálamo en un
sistema porta cerrado lo que asegura que las hormonas lleguen a la pituitaria
anterior, que contiene células receptoras de dichas hormonas.

2.- Paracrina.

La distancia entre las células A y B es pequeña de
manera que A sintetiza y secreta la hormona que difunde hasta B.

Ejemplo: producción de testosterona por las células
intersticiales de Leydig, después difunde en los túbulos seminíferos
adyacentes.

3.- Autocrina.

Es una variación del sistema paracrino en el que la
célula que sintetiza y secreta la hormona también es la célula blanco. Ejemplo:
prostaglandinas.

4.-Neurotransmisores.

Cuando la señal eléctrica de la neurona es sustituido
por un mediador químico, (el neurotransmisor) que es secretado por el axón.

El neurotransmisor difunde localmente en la sinapsis
hasta el receptor de la célula adyacente.

Neurotransmisores como acetilcolina y norepinefrina
se clasifican como neurohormonas parácrinas.

Receptor hormonal.

La acción selectiva de las hormonas en tejidos
específicos depende de la distribución entre los tejidos de los receptores
específicos y varias proteínas efectoras que median las respuestas celulares
inducidas por hormonas. 

Los receptores tienen dos componentes clave:

a) Dominio específico de unión a ligando donde se une
estereoespecíficamente la hormona correcta para ese receptor.

b) Dominio efector que reconoce la presencia de la
hormona unida al domino del ligando y que inicia la generación de la respuesta
biológica.

La unión de la hormona al ligando produce cambios
finos pero críticos en el ambiente del sitio efector, de manera que se inicia
la transducción, puede haber interacción con otros componentes celulares para
completar la señal del proceso de transducción.

Los receptores están compuestos principalmente por
proteínas, pero tienen modificaciones secundarias de carbohidratos y pueden
estar selectivamente inmersos en la membrana lipídica, también pueden estar
fosforilados, o formar oligómeros por puentes de disulfuro o interacciones
covalentes.

Para ejercer su acción, todas las hormonas deben
unirse a su receptor específico, estas uniones inician mecanismos
intracelulares que conllevan las respuestas celulares.

Las hormonas esteroideas y tiroideas son liposolubles
y entran a las células libremente y se unen a las proteínas del citosol.

Los complejos resultantes translocan al núcleo donde
se unen a elementos regulatorios en el DNA estimulando o inhibiendo la
transcripción de genes específicos.

Todas las demás hormonas se unen a los receptores
celulares localizados en la membrana de las células diana.

Esta unión disipara uno o más de las vías de
transducción que llevan a las respuestas celulares.

Sistemas en cascada.

Un mecanismo de cascada es un sistema de
amplificación donde una reacción inicial resulta en la generación de múltiples
reacciones secundarias.

Mecanismos de acción hormonal.

a) La entrada a la célula.

Muchas hormonas peptídicas no requieren entrar al
citoplasma para iniciar la respuesta biológica debido a que el dominio receptor
del ligando se encuentra en la cara externa de la célula blanco y puede o no
haber un proceso de endocitosis.

Las hormonas esteroideas comunmente se acarrean en el
plasma mediante proteínas transportadoras, sin embargo la hormona libre es la
que entra la célula mediante difusión para iniciar la respuesta, aunque los
mecanismos exactos aún se desconocen.

b) Señales transmembranales mediadas por receptores.

La familia de las proteínas G son participantes
claves en todas las señales de transducción.

Funcionalmente son transductores que responden a un
receptor "ocupado" y que modula la actividad de una subunidad
catalítica de la enzima adenilato ciclasa.

Otra vía de transducción importante está asociada a
las proteínas G: la fosfolipasa C activa al IP3 y al diacilglicerol.

El IP3 produce apertura de canales de Ca+2 y aumenta las
concentraciones citosólicas de este ión lo que puede activar el proceso de
exocitosis.

El diacilglicerol se une alostéricamente a la
protiencinasa C y se inicia otra serie de fosforilaciones a diversas proteínas.

Hay dos clases de canales de membrana:

a) Los que se abren por la despolarización de la membrana

b) Los que están acoplados vía proteínas G a receptores de
membrana específicos.

Las hormonas esteroideas generan respuestas biológicas principalmente por estimulación de la síntesis de RNAm a nivel de
iniciación de la transcripción génica.

Básicamente los receptores son considerados como factores de transcripción.

La secreción de hormonas de los tejidos endocrinos es
modulada por retroalimentación negativa, es decir, el incremento en
concentración de dicha hormona tiene un efecto inhibitorio en su síntesis,
puede haber retroalimentación positiva; ocasionalmente la secreción hormonal no
se regula por las consecuencias que tenga dicha hormona.

Las siguientes hormonas tiene participación importante en la regulación del metabolismo y
procesos de desarrollo:

glucocorticoides y catecolaminas, que se producen en las glándulas adrenales y afectan
el metabolismo energético;

Las hormonas tiroideas que regulan la tasa metabólica;

La insulina y el glucagon, que se producen en páncreas y tienen efectos
contrarios en los niveles de glucosa en sangre;

La hormona de crecimiento, que se produce en la pitutiaria anterior y trabaja
sinergísticamente con la hormona tiroidea para promover el crecimiento y
desarrollo.

Las hormonasre productivas

Incluyen los andrógenos (en machos) y estrógenos (en hembras), que promueven el desarrollo de caracteres sexuales y gamentos
(esperma u ovocitos).

En hembras, la progesterona actua para preparar el endometrio para la implantación y ayuda a preparar al tejido del pecho para la
lactancia;

La oxitocina estimula las contracciones uterinas durante el nacimiento y la producción de leche después del nacimiento;

La prolactina promueve la formación de la leche y la conducta materna. 

Las hormonas más importantes en la regulación de agua y el balance electrolítico son:

La hormona antidiurética (ADH), que incrementa la reabsorción del agua en los riñones,

El péptido natriuretico atrial que reduce la reabsorción de agua y sodio en riñones,

La hormona partiroidea y el calcitriol que incrementan la concentración plasmática de Ca++,

Y la calcitonina que tiene la acción contraria, disminuyen la concentración de Ca++ en sangre.