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OBJETIVOS
Después de estudiar este capítulo, el lector debería:
Explicar el concepto de homeostasis de todo el cuerpo.
Fundamentar por qué las concentraciones celulares de sustratos para la mayoría de las enzimas tienden a estar cerca de su Km.
Enumerar múltiples mecanismos mediante los cuales se logra el control activo del flujo de metabolitos.
Hacer una lista de las características clave que establecen si un efector alostérico actúa como regulador de retroalimentación, metabolito indicador o segundo mensajero.
Enunciar las ventajas de sintetizar ciertas enzimas como proenzimas.
Exponer los cambios estructurales típicos que acompañan la conversión de una proenzima a su forma activa.
Indicar dos formas generales en las que un efector alostérico puede influir en la actividad catalítica.
Describir las funciones de las proteincinasas, las fosfatasas de proteínas y los segundos mensajeros reguladores y hormonales en la determinación de los procesos metabólicos.
Explicar cómo los requisitos de sustrato de las acetiltransferasas de lisina y las sirtuinas pueden desencadenar cambios en el grado de acetilación de la lisina de las enzimas metabólicas.
Detallar dos formas por medio de las cuales es posible construir redes reguladoras en las células.
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IMPORTANCIA BIOMÉDICA
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El fisiólogo del siglo XIX Claude Bernard enunció la base conceptual de la regulación metabólica. Observó que los organismos vivos responden de maneras que son —tanto desde el punto de vista cuantitativo como temporal— apropiadas para permitirles sobrevivir a los muchos desafíos que plantean los cambios en sus ámbitos externo e interno. Más tarde, Walter Cannon acuñó el término “homeostasis” para describir la capacidad de los animales para mantener un entorno interno constante a pesar de los cambios en su ambiente externo. A nivel celular, la homeostasis se conserva gracias al ajuste de las tasas de reacciones metabólicas clave en respuesta a cambios internos mediante el control de los niveles de intermediarios metabólicos clave, como 5′-AMP (monofosfato de adenosina) y NAD+ (nicotinamida adenina dinucleótido), o a factores externos como hormonas, a través de cascadas de transducción de señales mediadas por receptores.
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Las perturbaciones de la maquinaria de respuesta del sensor responsable de preservar el equilibrio homeostático pueden ser perjudiciales para la salud humana. El cáncer, la diabetes, la fibrosis quística y la enfermedad de Alzheimer, por ejemplo, se caracterizan por disfunciones regulatorias provocadas por la interacción entre agentes patógenos, mutaciones genéticas, aportes nutricionales y prácticas de estilo de vida. Muchos virus oncógenos contribuyen a la iniciación del cáncer debido a la elaboración de proteínas cinasas de tirosina que modifican las proteínas encargadas de controlar los patrones de la expresión génica. La toxina del cólera producida por el Vibrio cholerae desactiva las vías de respuesta del sensor en las células epiteliales intestinales al catalizar la adición de ADP (difosfato de adenosina)-ribosa a las proteínas de unión a trifosfato de guanosina (GTP) (proteínas G) que unen los receptores de la superficie celular con la adenililciclasa. La activación de la ciclasa ...