lunes, 13 de octubre de 2014

Estructura. Asociaciones. Propiedades. Clasificación y Funciones de las Proteínas

Las proteínas como moléculas ejecutoras

Composición Química y Clasificación

Son las sustancias que componen las estructuras celulares y las herramientas que hacen posible las reacciones químicas del metabolismo celular. En la mayoría de los seres vivos (a excepción de las plantas que tienen más celulosa) representan más de un 50% de su peso en seco. Una bacteria puede tener cerca de 1000 proteínas  diferentes, en una célula humana puede haber 10.000 clases de proteínas  distintas.
Las proteínas son biopolímeros (macromoléculas orgánicas), de elevado peso molecular, constituidas básicamente por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N); aunque pueden contener también azufre (S) y fósforo (P) y, en menor proporción, hierro (Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), yodo (Y), etc.
Estos elementos químicos se agrupan para formar unidades estructurales (monómeros) llamados Aminoácidos, a los cuales podríamos considerar como los "ladrillos de los edificios moleculares proteicos". Estos edificios macromoleculares se construyen y desmoronan con gran facilidad dentro de las células, y a ello debe precisamente la materia viva su capacidad de crecimiento, reparación y regulación.
Las proteínas son, en resumen, biopolímeros de aminoácidos y su presencia en los seres vivos es indispensable para el desarrollo de los múltiples procesos vitales.

Se clasifican, de forma general, en Holoproteinas y Heteroproteinas según esten formadas respectivamente sólo por aminoácidos o bien por aminoácidos más otras moléculas o elementos adicionales no aminoacídicos.


Los aminoácidos

Son las unidades básicas que forman las proteínas. Su denominación responde a la composición química general que presentan, en la que un grupo amino (-NH2) y otro carboxilo o ácido (-COOH) se unen a un carbono alfa (-C-). Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un átomo de hidrógeno (-H) y con un grupo químico variable al que se denomina radical (-R).

Los aminoácidos que un organismo no puede sintetizar y, por tanto, tienen que ser suministrados con la dieta se denominan aminoácidos esenciales; y aquellos que el organismo puede sintetizar se llaman aminoácidos no esenciales.
Para la especie humana son esenciales nueve aminoácidos: histidina, treonina, metionina, lisina, valina, triptófano, leucina, isoleucina y fenilalanina.

Péptidos y Enlace peptídico

Los péptidos son cadenas lineales de aminoácidos enlazados por enlaces químicos de tipo amídico a los que se denomina Enlace Peptídico. Así pues, para formar péptidos los aminoácidos se van enlazando entre sí formando cadenas de longitud y secuencia variable. Para denominar a estas cadenas se utilizan prefijos convencionales como:

a) Oligopéptidos.- si el nº de aminoácidos es menor 10.
Dipéptidos.- si el nº de aminoácidos es 2.
Tripéptidos.- si el nº de aminoácidos es 3.
Tetrapéptidos.- si el nº de aminoácidos es 4.
etc.

b) Polipéptidos o cadenas polipeptídicas.- si el nº de aminoácidos es mayor 10.

Cada péptido o polipéptido se suele escribir, convencionalmente, de izquierda a derecha, empezando por el extremo N-terminal que posee un grupo amino libre y finalizando por el extremo C-terminal en el que se encuentra un grupo carboxilo libre, de tal manera que el eje o esqueleto del péptido, formado por una unidad de seis átomos (-NH-CH-CO-), es idéntico a todos ellos. Lo que varía de unos péptidos a otros, y por extensión, de unas proteínas a otras, es el número, la naturaleza y el orden o secuencia de sus aminoácidos.
El enlace peptídico es un enlace covalente y se establece entre el grupo carboxilo (-COOH) de un aminoácido y el grupo amino (-NH2) del aminoácido contiguo inmediato, con el consiguiente desprendimiento de una molécula de agua.

Estructura de las proteínas

La estructura tridimensional de una proteína es un factor determinante en su actividad biológica. Tiene un carácter jerarquizado, es decir, implica unos niveles de complejidad creciente que dan lugar a 4 tipos de estructuras: primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

Cada uno de estos niveles se construye a partir del anterior.

La estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoácidos  en la cadena proteica, es decir, el número de aminoácidos  presentes y el orden en que están enlazados. La conformación espacial de una proteína se analiza en términos de estructura secundaria y estructura terciaria. La asociación de varias cadenas polipeptídicas origina un nivel superior de organización, la llamada estructura cuaternaria. 
Por último, la asociación de proteínas con otros tipos de biomoléculas para formar asociaciones supramoleculares con carácter permanente da lugar a la estructura quinaria.

El eje hipotálamo - hipófisis

Se le puede considerar como una unidad funcional que se encuentra situado dentro del cráneo, en la base del encéfalo. 
El Hipotálamo tiene una función nerviosa (se relaciona con el sueño y con sensaciones como la sed y el hambre) y otra endocrina (coordina toda la función hormonal). 
Elabora hormonas que están relacionadas con la función de la Hipófisis. Los compuestos liberados por el hipotálamo activan o inhiben la producción  de las hormonas de la hipófisis.
La Hipófisis es un pequeña glándula endocrina que cuelga del hipotálamo. Está divida en varios lóbulos. Los que tienen relación con el sistema endocrino son:

La Adenohipófisis o hipófisis anterior

La Neurohipófisis o hipófisis posterior

Además de la relación ontogénica (por su origen embrionario) y anatómica, el hipotálamo y la hipófisis mantienen una estrecha conexión funcional; las funciones de la hipófisis dependen directamente del hipotálamo y ambos forman una unidad fisiológica: el eje hipotálamo-hipofisario. 
La relación funcional entre la hipófisis y el hipotálamo tiene dos aspectos:


1) La secreción de las hormonas sintetizadas en la adenohipófisis está bajo el control de factores liberadores o inhibidores producidos en el hipotálamo. Estos factores hipotalámicos son sintetizados en neuronas del hipotálamo y llegan hasta las células glandulares del lóbulo anterior mediante la circulación (comunicación neuroendócrina). La comunicación neuroendócrina existente entre el hipotálamo y la adenohipófisis depende del sistema porta hipofisario. 
Un sistema porta es una red capilar interpuesta entre dos venas o dos arterias, a diferencia de los capilares comunes, que se interponen entre una arteria y una vena. Los capilares que drenan la sangre del hipotálamo reciben las neurosecreciones y luego se unen formando venas. Estas venas se capilarizan nuevamente al llegar al lóbulo anterior. La segunda red capilar (sistema porta) permite la difusión de los factores hipotalámicos hacia el espacio intersticial y desde allí hacia las células glandulares de la hipófisis anterior, a las cuales controlan. Esta conexión corta y directa entre el hipotálamo y la hipófisis favorece una respuesta rápida, impidiendo que la escasa cantidad de neurohormonas se diluya en la circulación general.

2) La neurohipófisis libera dos hormonas, la oxitocina y la hormona antidiurética (HAD). Estas hormonas son sintetizadas en los cuerpos de neuronas ubicadas en núcleos del hipotálamo (núcleos supraóptico y paraventricular). Una vez sintetizadas descienden por los axones de dichas neuronas, a través del infundíbulo. Los terminales axónicos se encuentran en el lóbulo posterior y desde allí las hormonas son liberadas a la circulación.

viernes, 10 de octubre de 2014

Regulación de la glucemia

El páncreas regula la glucemia a través de las hormonas insulina y glucagón. La insulina se secreta en respuesta a un incremento en la concentración de glucosa o de aminoácidos en la sangre. Estimula la absorción y la utilización de glucosa e induce la conversión de glucosa en glucógeno. Estos procesos disminuyen la glucemia. El glucagón estimula la degradación de glucógeno a glucosa en el hígado y la degradación de grasas y proteínas. Estas actividades incrementan la concentración de azúcar en la sangre.
La diabetes mellitus es una deficiencia de insulina que produce un aumento tan grande de la glucosa en la sangre que el riñón no puede reabsorberla totalmente. La pérdida de glucosa por la orina implica una pérdida importante de agua. La deshidratación resultante puede llevar a un colapso de la circulación.
La somatostatina es secretada por un tercer tipo de células del páncreas. Su principal función es la de inhibir la secreción tanto de insulina como de glucagón. Además, ayuda a regular el ritmo del pasaje de la glucosa y otros nutrientes desde el tubo digestivo al torrente sanguíneo.

Regulación hormonal de la glucosa sanguínea(a) Cuando la concentración de glucosa en la sangre es baja, el páncreas libera glucagón, que estimula la degradación de glucógeno y la salida de glucosa del hígado. (b) Cuando la concentración de azúcar en la sangre es elevada, el páncreas libera insulina, que incrementa la absorción de glucosa por las células y promueve su conversión y almacenamiento en glucógeno. (c) En situaciones de estrés, la hormona adrenocorticotrófica (ACTH) producida por la hipófisis anterior estimula la corteza suprarrenal. Ésta libera cortisol y otras hormonas que incrementan la degradación de lípidos y proteínas y su conversión en glucosa en el hígado. Por otra parte, la estimulación de la médula suprarrenal por las fibras nerviosas del sistema nervioso autónomo (simpático) produce la liberación de adrenalina y noradrenalina, que también elevan la concentración de glucosa en la sangre. La hormona del crecimiento y la somatostatina, que no se muestran en este esquema, también afectan los niveles de glucosa. La hormona del crecimiento inhibe la absorción y la oxidación de la glucosa y estimula la degradación de los ácidos grasos y ejerce así un efecto hiperglucemiante. La somatostatina influye en la velocidad a la cual la glucosa es absorbida por el torrente sanguíneo desde el tubo digestivo.

Insulina, glucagón y diabetes

martes, 23 de septiembre de 2014

Sistema Endocrino: Hormonas

"Una hormona es una sustancia química secretada en los lípidos corporales, por una célula o un grupo de células que ejerce un efecto fisiológico sobre otras células del organismo"( Martín Villamor y Soto Esteban. Serie de manuales de Enfermería: Anatomo-Fisiología, tomo I y II. Masso-Salvat. 1994. ). Para facilitar la comprensión, las hormonas son sustancias fabricadas por las glándulas endocrinas, que al verterse en el torrente sanguíneo activan diversos mecanismos y ponen en funcionamientos diversos órganos del cuerpo.
"Las hormonas son sustancias químicas producidas por el cuerpo que controlan numerosas funciones corporales"( Debuse N. Lo esencial en Sistema endocrino y aparato reproductor. Cursos "Crash" de Mosby. Harcourt-Brace. 1998.). Las hormonas actúan como "mensajeros" para coordinar las funciones de varias partes del cuerpo. La mayoría de las hormonas son proteínas que consisten de cadenas de aminoácidos. Algunas hormonas son esteroides, sustancias grasas producidas a base de colesterol.
Las hormonas van a todos lugares del cuerpo por medio del torrente sanguíneo hasta llegar a su lugar indicado, logrando cambios como aceleración del metabolismo, aceleración del ritmo cardíaco, producción de leche, desarrollo de órganos sexuales y otros.

El sistema hormonal se relaciona principalmente con diversas acciones metabólicas del cuerpo humano y controla la intensidad de funciones químicas en las células. Algunos efectos hormonales se producen en segundos, otros requieren varios días para iniciarse y durante semanas, meses, incluso años.


Clases y clasificación de Hormonas

Inicialmente las hormonas se clasificaban en tres grupos de acuerdo a su estructura química: hormonas peptídicas y proteicas, las hormonas esteroideas y las hormonas relacionadas con aminoácidos. En vertebrados se clasifican en:

  •     Aminas
  •     prostaglandinas
  •     esteroides
  •     péptidos y proteínas. 

Esteroideas- Solubles en lípidos, se difunden fácilmente hacia dentro de la célula diana. Se une a un receptor dentro de la célula y viaja hacia algún gen el núcleo al que estimula su transcripción.


No esteroideas- Derivadas de aminoácidos. Se adhieren a un receptor en la membrana, en la parte externa de la célula. El receptor tiene en su parte interna de la célula un sitio activo que inicia una cascada de reacciones que inducen cambios en la célula. La hormona actúa como un primer mensajero y los bioquímicos producidos, que inducen los cambios en la célula, son los segundos mensajeros.
  •     aminas- aminoácidos modificados. Ej : adrenalina, NE
  •     péptidos- cadenas cortas de aminoácidos. Ej: OT, ADH
  •     proteicas- proteínas complejas. Ej: GH, PTH
  •     glucoproteínas- Ej: FSH, LH 

domingo, 6 de julio de 2014

Sistema Nervioso

El Sistema Nervioso (SN) es, junto con el Sistema Endocrino, el rector y coordinador de todas las actividades conscientes e inconscientes del organismo. Está formado por el sistema nervioso central o SNC (encéfalo y médula espinal) y los nervios (el conjunto de nervios es el SNP o sistema nervioso periférico)

SN = SNC + SNP

A menudo, se compara el Sistema Nervioso con un ordenador ya que las unidades periféricas (sentidos) aportan gran cantidad de información a través de los "cables" de transmisión (nervios) para que la unidad de procesamiento central (cerebro), provista de su banco de datos (memoria), la ordene, la analice, muestre y ejecute.

Sin embargo, la comparación termina aquí, en la mera descripción de los distintos elementos. La informática avanza a enormes pasos, pero aun está lejos el día que se disponga de un ordenador compacto, de componentes baratos y sin mantenimiento, capaz de igualar la rapidez, la sutileza y precisión del cerebro humano. 
El sistema nervioso central realiza las mas altas funciones, ya que atiende y satisface las necesidades vitales y da respuesta a los estímulos. Ejecuta tres acciones esenciales, que son:

- la detección de estímulos

- la transmisión de informaciones y

- la coordinación general.

El Cerebro es el órgano clave de todo este proceso. Sus diferentes estructuras rigen la sensibilidad, los movimientos, la inteligencia y el funcionamiento de los órganos. Su capa más externa, la corteza cerebral, procesa la información recibida, la coteja con la información almacenada y la transforma en material utilizable, real y consciente.

El Sistema Nervioso permite la relación entre nuestro cuerpo y el exterior, además regula y dirige el funcionamiento de todos los órganos del cuerpo.

Las Neuronas son las unidades funcionales del sistema nervioso. Son células especializadas en transmitir por ellas los impulsos nerviosos. 


División del Sistema Nervioso

Desde el punto de vista anatómico se distinguen dos partes del SN:

Sistema Nervioso Central S.N.C.

Sistema Nervioso Periférico S.N.P.

El Sistema Nervioso Central comprende el Encéfalo y la Médula Espinal

El encéfalo

Es la masa nerviosa contenida dentro del cráneo. esta envuelta por las meninges, que son tres membranas llamadas: duramadre, piamadre y aracnoides.

El encéfalo consta de tres partes más voluminosas: cerebro, cerebelo y bulbo raquídeo, y otras más pequeñas: el diéncéfalo, con el hipotálamo (en conexión con la hipófisis del Sistema Endocrino) y el mesencéfalo con los tubérculos cuadrigéminos.
El cerebro

Es la parte más importante, está formado por la sustancia gris (por fuera) y la sustancia blanca (por dentro). Su superficie no es lisa, sino que tienes unas arrugas o salientes llamadas circunvoluciones; y unos surcos denominados cisuras, las más notables son llamadas las cisuras de Silvio y de Rolando. Esta dividido incompletamente por una hendidura en dos partes, llamados hemisferios cerebrales. En los hemisferios se distinguen zonas denominadas lóbulos, que llevan el nombre del hueso en que se encuentran en contacto (frontal, parietal...). Pesa unos 1.200gr Dentro de sus principales funciones están las de controlar y regular el funcionamiento de los demás centros nerviosos, también en el se reciben las sensaciones y se elaboran las respuestas conscientes a dichas situaciones. Es el órgano de las facultades intelectuales: atención, memoria, inteligencia entre otras.

El cerebelo

Esta situado detrás del cerebro y es más pequeño (120 gr.); tiene forma de una mariposa con las alas extendidas. Consta de tres partes: Dos hemisferios cerebelosos y el vérmix o cuerpo vermiforme. Por fuera tiene sustancia gris y en el interior sustancia blanca, esta presenta una forma arborescente por lo que se llama el árbol de la vida. Coordina los movimientos de los músculos al caminar y realizar otras actividades motoras.
El bulbo raquídeo

Es la continuación de la médula que se hace más gruesa al entrar en el cráneo. Regula el funcionamiento del corazón y de los músculos respiratorios, además de los movimientos de la masticación, la tos, el estornudo, el vómito ... etc. Por eso una lesión en el bulbo produce la muerte instantánea por paro cardiorrespiratorio irreversible.

La médula espinal

La médula espinal es un cordón nervioso, blanco y cilíndrico encerrada dentro de la columna vertebral. Su función más importante es conducir, mediante los nervios de que está formada, la corriente nerviosa que conduce las sensaciones hasta el cerebro y los impulsos nerviosos que lleva las respuestas del cerebro a los músculos.

Los nervios

El conjunto de nervios es el SNP. Los nervios son cordones delgados de sustancia nerviosa que se ramifican por todos los órganos del cuerpo. Unos salen del encéfalo y se llaman nervios craneales. Otros salen a lo largo de la médula espinal: son los nervios raquídeos. La información puede viajar desde los órganos de los sentidos hacia el SNC, o bien en sentido contrario: desde el SNC hacia los músculos y glándulas.