Effects of freezing on membranes and proteins in LNCaP prostate tumor cell. Biochimica et biophysica acta 1768. Willem F. Wolkers, Saravana K. Received 11 October 2006.
domingo, 27 de febrero de 2011
NOVENO REPORTE DE ARTICULO CIENTIFICO
La exposición del etanol disminuye la permeabilidad de la membrana externa mitocondrial en hepatocitos de rata en cultivo
Metabolismo mitocondrial depende del movimiento de los metabolitos hidrofílicos a través de la membrana mitocondrial externa a través del canal de aniones dependiente de voltaje (VDAC). Se evaluó la permeabilidad de la mitocondria VDAC intracelular en hepatocitos cultivados después de la permeabilización de la membrana plasmática con 8 digitonina IM. El bloqueo de VDAC con polianión Koenig inhibido desacoplada y ADP estimulada por la respiración de los hepatocitos permeabilizadas en un 33% y 41%, respectivamente. La exposición aguda de etanol también se redujo la respiración y la accesibilidad de la adenilato quinasa mitocondrial (AK) de las membranas de los hepatocitos permeabilizadas en un 40% y 32%, respectivamente. La permeabilidad de la membrana externa se evaluó de forma independiente por microscopía confocal de atrapamiento de dextrano kDa 3 tetrametilrodamina conjugado (RhoDex) en las mitocondrias de los hepatocitos mecánicamente permeabilizadas. El etanol disminuyó RhoDex trampa en la mitocondria en un 35% de la observada en las células control. En general, estos resultados demuestran que la exposición aguda de etanol disminuye la permeabilidad de la membrana mitocondrial externa más probable por la inhibición de VDAC.
Las respuestas agudas del hígado al etanol incluyen la generación de ATP mitocondrial en peligro, el aumento de formación de especies reactivas del oxígeno (ROS) 1, la peroxidación lipídica y la supresión de la oxidación de ácidos grasos. El etanol también produce un estado hipermetabólico caracterizado por un rápido incremento en el metabolismo del alcohol (SIAM), una casi duplicación de la respiración mitocondrial y un desacoplamiento aparente de la fosforilación oxidativa mitocondrial. El metabolismo mitocondrial requiere el continuo intercambio de sustratos entre el citosol y la matriz mitocondrial.
Por el contrario, el intercambio de casi todos los metabolitos solubles en agua entre el citosol y el espacio intermembrana es ampliamente aceptado que se produzca principalmente a través del canal de aniones dependiente de voltaje (VDAC) de la membrana externa mitocondrial. Otros tipos de canales grandes también se describen en la membrana mitocondrial externa, pero estos canales no VDAC permanecen cerrados, excepto cuando se abre por la pro-apoptóticos y de señalización en o están dedicados a funciones específicas, como la importación de proteínas.
Recientemente, hemos propuesto que el cierre VDAC podría explicar, al menos en parte, la supresión de la generación de ATP mitocondrial y la oxidación de ácidos grasos después de etanol. Ponemos a prueba esta hipótesis para mostrar que los cambios en las características bioquímicas y la permeabilidad de las mitocondrias de los hepatocitos en ratas expuestas a una dosis única de etanol son consistentes con la disminución de la permeabilidad de VDAC y permeabilidad restringida de la membrana externa de hidrófilo metabolitos mitocondriales.
Se utilizó para permeabilize el plasma y las membranas mitocondriales externa de los hepatocitos de rata. Hepatocitos aislados intactos fueron suspendidas en tampón intracelular (ICB) y tratados con 00-80 digitonina IM. etiquetado tripán azul y la liberación de LDH aumentó de forma dosis-dependiente. Tripan azul etiquetado se produjo un poco más rápidamente que la liberación de LDH, lo que sugiere que el tamaño de digitonina inducida por los poros en la membrana plasmática aumenta progresivamente con el aumento de la concentración.
Adenilato quinasa (AK) está presente tanto en el espacio intermembrana citosol y las mitocondrias de los hepatocitos. Debido a las diferencias en el peso molecular y la conjugación con los componentes citosólicos, citosólica AK puede ser puesto en libertad poco antes de la LDH en cinco digitonina.
Del mismo modo, la absorción de azul de tripano también se produce antes. En 10 a 20 digitonina IM, el 90% de LDH fue puesto en libertad después de 10 digitonina IM mientras que la liberación AK estancado y 50 años en%. Dado que aproximadamente la mitad de la adenilato quinasa es en el espacio intermembrana mitocondrial, estos resultados indican que la LDH citosólica y citosólica (mitocondrial no) AK se liberan a la concentración digitonina mismo.
OCTAVO REPORTE DE ARTICULO CIENTIFICO
INTRODUCCION A LA RADIACION ULTRAVIOLETA (UV) Y OZONO
El sol es una esfera gaseosa como la mayor parte de las estrellas. Sus principales componentes son los hidrógenos y el helio. Debido a altas presiones el hidrogeno del núcleo se transforma en helio, liberando así una péquela ráfaga de energía, que pierde intensidad en su camino a la superficie, convirtiéndose en luz vivible y rayos infrarrojos en su mayor parte. La temperatura central del sol es de 15 millones de °C y en la superficie llega a los 5 mil °C. El sol está clasificado como una relativamente estrella amarilla de la secuencia principal.
La radiación emitida por el sol comprende una gama continua y muy extensa de longitudes de onda van desde los rayos gamma a las ondas de radio, pasando por los rayos X, ultravioleta, visible, infrarrojo y microondas.
Una parte considerable de UV procedente del sol es absorbida a su paso por la atmosfera. El ozono es el principal responsable, impidiendo, de esta forma, que dicha radiación especialmente dañina para los organismos biológicos, alcance la superficie terrestre.
En los últimos años, parece que se han acumulado suficientes evidencias para concluir que este equilibrio está siendo destruido por diversas actividades industriales y que está teniendo lugar una destrucción generalizada de ozono sobre todo el planeta, presentado un especial dramatismo en la Antártida.
El ozono prácticamente no absorbe la radiación UV-A por lo que no se prevén incrementos en la intencidad como consecuencia de la disminución del ozono. Algo parecido ocurre con las radiaciones UV-C, que son completamente absorbida por el ozono, hasta tal punto que sería necesario que se destruyese el 90% de la capa de ozono para detectar alguna variación significativa.
Se ha demostrado estadísticamente que en igualdad respecto a otros factores, el número de casos de cáncer de piel disminuye con la latitud. Ello es debido a la mayor inclinación de los rayos solares en las altas latitudes, lo que implica un mayor recorrido de la radiación a través de atmosfera y, por lo tanto, una mayor absorción. Asi a 30° de latitud se recibe en verano en el medio día una radiación UV-B aproximadamente tres veces superior a la que en las mismas condiciones alcanzaría una región situada a 60° de latitud.
Las macromoléculas orgánicas y en particular el ADN que son las portadoras del código genético son muy sensibles al incremento de estas radicaciones, por lo que una disminución en la concentración de ozono en la atmosfera podría tener efectos mutagenicos sobre muchas especies, cuyas consecuencias para el ecosistema mundial no están suficientemente estudiadas. La fotosíntesis vegetal también podría ser ligeramente inhibida, con la grave repercusión que podría tener para el equilibrio oxigeno/dióxido de carbono de la atmosfera.
A pesar de su celebridad y de su frecuente utilización, el término “capa de ozono” es entendido generalmente de una manera que se presta al equívoco. El término sugiere que a una cierta altura de la atmosfera existe un nivel de ozono concentrado que cubre y protege la tierra, a la manera de un cielo que estuviese encapotado por un fino estrato nubloso. Lo cierto es que el ozono no está concentrado en un estrato, ni tampoco está situado en una altitud especifica sino que es un gas escaso compuesto por tres moléculas de oxigeno, que está muy diluido en el aire y que además se esparce desde el suelo hasta mas allá de la estratosfera, es decir en un espesor atmosférico de varias decenas de kilómetros.
SEPTIMO RESUMEN DE ARTICULO CIENTIFICO
FOTOSINTESIS
Cuando se compara la producción anual de biomasa con las reservas energéticas ya almacenadas en la propia biomasa y en los combustibles fósiles, resulta que dicha producción anual de biomasa es sólo un orden de magnitud menor que las mismas. Por otra parte, la energía solar que fija el reino vegetal en su conjunto es 10 veces mayor que la energía consumida como tal por la humanidad y unas 200 veces mayor que la energía consumida como alimento.
Aunque el ecosistema acuático cubre aproximadamente 2/3 de la superficie de la Tierra, produce aproximadamente la misma cantidad de biomasa que el terrestre, debido a que éste presenta una eficiencia que al menos duplica la del marino. Teniendo en cuenta que la Tierra, con un diámetro del orden de 104 km, presenta una superficie de unas 5.1010 ha, se puede calcular que el rendimiento medio de biomasa seca es de 4 t/ha.año, correspondiendo al menos 6 t/ha.año al ecosistema terrestre y 3 t/ha.año al acuático. Cabe mencionar que el rendimiento que puede alcanzar el cultivo de caña de azúcar es 60 t/ha.año, el del maíz 50 t/ha.año, el de los bosque entre 10 y 40 t/ha.año, el del camalote 150 t/ha.año, el de las algas entre 50 y 200 t/ha.año.
El fitoplancton o plancton que puede fotosintetizar, está constituído en su gran mayoría por microorganismos (seres pequeños que se miden en micrómetros) con un diámetro no menor de 20 m, principalmente diatomeas, cocolitofóridos y dinoflagelados aunque también se encuentran cianobacterias.
La fotobiología comprende una franja estrechísima de 300 a 1100 nanómetros, de la que dependen la visión, las taxias, los tropismos, la dormición, la floración, la maduración, y sobre todo la fotosíntesis que es la conversión biológica de la energía solar en energía química. Estos procesos no pueden tener lugar en la región ultravioleta o la del infrarrojo lejano, porque las radiaciones de estas longitudes de onda no son apropiadas para las reacciones fotobiológicas.
Los límites energéticos de la fotobiología se sitúan más o menos, entre 100 y 400 kJ/mol de fotones, siendo las radiaciones de longitud de onda inferior a 300 nm, es decir con una energía superior a 400 kJ/mol, incompatibles con la vida porque pueden romper enlaces en las macromoléculas biológicas, tales como ácidos nucleicos y proteínas.
La fotosíntesis se inicia con la captación de la luz por los pigmentos fotosintéticos accesorios y su conversión en energía electrónica por los pigmentos clorofílicos de los centros de reacción. Luego la energía electrónica se transforma en energía química y queda almacenada como tal. En la etapa siguiente, de naturaleza no fotoquímica aunque la luz es necesaria para activar determinadas enzimas, la energía química almacenada se utiliza para la reducción del dióxido de carbono y la consiguiente síntesis de carbohidratos.
La unidad fotosintética básica está constituída por moléculas de clorofilas y otros pigmentos que actúan como antenas y por clorofila a especializada. Existen distintos tipos de clorofila pero todos tienen un anillo tetrapirrólico cíclico (porfirina) con un átomo de magnesio en el centro.
Los pigmentos fotosintéticos se encuentran organizados, estructural y funcionalmente, en las membranas biológicas que en las bacterias verdes y purpúreas se disponen en estructuras conocidas como clorosomas y cromatóforos, respectivamente. En los organismos que realizan la fotosíntesis oxigénica, los pigmentos están localizados en unas vesículas membranosas aplastadas y cerradas llamadas tilacoides. La disposición celular de los tilacoides en cianobacterias es variable, pero en las algas y las plantas superiores se distribuyen de manera ordenada formando pilas (granas), que a su vez se conectan entre sí por medio de lamelas, dentro del estroma de los orgánulos citoplasmáticos denominados cloroplastos.
Los pigmentos de la antena se excitan por los fotones absorbidos y transfieren la energía de excitación a otras moléculas vecinas en algunos picosegundos. De esta forma se canaliza la energía luminosa hacia la clorofila especializada del centro de reacción, que realmente realiza la conversión de la energía luminosa en energía química. La clorofila a del centro de reacción se excita por la energía absorbida y aumenta extraordinariamente su capacidad reductora o de donación de electrones. De hecho, el potencial estndar del par redox correspondiente adopta valores mucho más negativos tras la excitación de la clorofila, pasando de +1,0 V en la obscuridad a -0,8 V en la luz en el caso de P680, y de +0,5 V a -1,3 V en el de P700.
La molécula de clorofila absorbe un fotón y pasa a un estado excitado con mayor energía. La absorción de la luz azul excita a un nivel superior que el alcanzado con la luz roja. La clorofila es muy inestable en el estado excitado de mayor energía y rápidamente cede algo de su energía al ambiente en forma de calor. Entra luego en un estado energético inferior donde se mantiene algunos nanosegundos y puede iniciar el proceso fotoquímico mediante reacciones extremadamente rápidas. Alternativamente puede emitir un fotón en un proceso de fluorescencia dentro de la región roja del espectro, o retornar al estado inicial convirtiendo la energía de excitación en calor o transferirla a otra molécula de pigmento.
Los protones también son transportados al lumen por acción del complejo de citocromos y luego difunden hacia la bomba de protones acoplada a la enzima ATP-sintasa que usa el gradiente de energía electroquímica para sintetizar ATP en el estroma del cloroplasto.
Bibliografia:
Fotosíntesis. Biomasa. Conversión por microorganismos. Biogás. Etanol. Biodiesel. Leonor Carrillo. Edición del autor, S.S. Jujuy, 2004.
jueves, 10 de febrero de 2011
SEXTO REPORTE DE ARTICULO CIENTIFICO
Metabolismo energético mitocondrial y envejecimiento
Las mitocondrias tienen un papel central en el metabolismo energético. Parte de la energía libre derivados de la oxidación de los alimentos es el interior de las mitocondrias, que transformó a la ATP, moneda energética de la célula. Este proceso depende de oxígeno. Cuando el oxígeno es limitado, los productos se metabolizan directamente en el citosol por los efectos menos! respiración anaerobia que es independiente de las mitocondrias. La producción de ATP mitocondrial se basa en la cadena de transporte electrónico, integrado por los complejos de la cadena respiratoria I-IV, que la transferencia de electrones de una manera gradual hasta que reducen el oxígeno para formar agua. El NADH y FADH2 formados en la glucólisis, la oxidación de ácidos grasos y el ciclo del ácido cítrico son moléculas ricas en energía que donan electrones a la CTE. Los electrones se mueven hacia los compuestos con más potenciales positivos oxidativo y la liberación gradual de la energía durante la transferencia de electrones se utiliza para bombear protones (H +) en el espacio intramembranosas. Complejos I, III y IV función como H + bombas que son impulsadas por la energía libre de reacciones de oxidación acoplados. Durante la transferencia de electrones, los protones son siempre bombeada desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana, lo que resulta en un potencial de ~ 150 a 180 mV. Gradiente de protones genera un potencial, también conocida como la fuerza motriz de protones, que conduce la fosforilación del ADP a través de la ATP sintasa (foF1 ATPasa - complejo V).
Se ha demostrado que otras proteínas mitocondriales, como la Glicerofosfato deshidrogenasa, la cetoglutarato deshidrogenasa y la piruvato tener un papel en la producción de ROS. Fuera de las mitocondrias, ROS puede ser producido por la membrana plasmática NADPH oxidasas, la peroxidación de lípidos y algunos enzimas citosólicas. Sin embargo, ROS producidos dentro de las mitocondrias presenta casi el 90% de la producción total de ROS en la célula. El hecho de que la cadena de transporte electrónico mitocondrial es la mayor producción de ROS plomo sitio a la sugerencia de que las mitocondrias son el blanco principal de daño oxidativo y por lo tanto la teoría mitocondrial del envejecimiento, un correlato con la teoría de los radicales libres. Esta idea es intelectualmente muy atractivo, ya que las mitocondrias son los orgánulos también sólo en las células de los animales que poseen su propio ADN, ADN mitocondrial, que se localiza en la proximidad física a la cadena respiratoria mitocondrial (CRM). Con los años, la evidencia sustancial ha surgido de morfológica, estudios bioquímicos y genéticos para prestar apoyo a esta teoría. Se ha demostrado que las mitocondrias se hacen más grandes y menos numerosas con la edad, la acumulación de vacuolas, las anomalías y las inclusiones crestas paracristalinas intra-mitocondrial. Enzima mitocondrial respiratoria cadena de actividades de reducción, así como el potencial de membrana mitocondrial, en la que la producción de ATP es dependiente, mientras que la cantidad de daño oxidativo a las proteínas del ADN mitocondrial y aumenta, con una acumulación asociados en la cantidad de mutaciones del ADN mitocondrial. Además, la disminución asociada a la edad en la capacidad de MRC se informó en diversos tejidos, como el músculo esquelético y el hígado. Las mutaciones puntuales y deleciones del ADNmt acumularse en una variedad de tejidos durante el envejecimiento en los seres humanos, monos y roedores. Estas mutaciones se distribuyen de forma desigual y se pueden acumular clonal en ciertas células, causando un patrón de mosaico de la cadena respiratoria de! Eficiencia en los tejidos como el corazón, músculo esquelético y el cerebro. En términos del proceso de envejecimiento, sus efectos causales posibles se han debatido intensamente debido a su baja abundancia y puramente relación correlativa con la edad.
Bibliografía: Biochimica et Biophysica Acta Mitochondrial energy metabolism and ageing Ivana Bratic, Aleksandra Trifunovic
Cologne Excellence Cluster on Cellular Stress Responses in Ageing-Associated Diseases (CECAD), University of Cologne, D-50674 Cologne, Germany Division of Metabolic Diseases, Department of Laboratory Medicine, Karolinska Institutet, S-14186 Stockholm, Sweden
QUINTO REPORTE DE ARTICULO CIENTIFICO
LA MITOCONDRIA Y EL CORZÓN
El corazón depende estrechamente de la energía oxidativa generadora en las mitocondrias, principalmente de la energía oxidativa generada en las mitocondrias, principalmente a partir de la beta oxidación de los ácidos grasos, de la cadena respiratoria de electrones y de la fosforilacion oxidativa. Los defectos en la estructura y función mitocondrial se asocia a enfermedades cardiovasculares, como las miocardiopatias hipertrofia y dilatada, defectos en la conducción cardiaca y muerte súbita, micropatias isquémicas y alcohólicas y miocarditis. Aunque una parte de estas anomalías mitocondriales tiene mitocondriales tienen un base genética definida, otras anomalías parecen deberse a agresiones cardiotoxicas o ambientales mas esporádicas o a causas todavía no identificadas.
Aunque las aberraciones en la función bioenergética de las mitocondrias están frecuentemente relacionadas con la disfunción cardiaca, los efectos específicos que causan la disfunción bioenergética a menudo resisten vías metabólicas no bioenergéticas en el conjunto de la bionergesis mitocondrial en las vías de degradación.
Las mitocondrias son muy abundantes en el corazón donde constituyen un 20-40% del volumen celular, pero ser un tejido de gran demanda energética. La producción energética mitocondrial depende de factores genéticos codificados por el núcleo y por el ADNmt, que modulan la función mitocondrial normal, incluyendo la actividad enzimática y la disponibilidad de confectores, y de factores ambientales como la disponibilidad de combustibles y oxigeno. Diversas vías bioenergéticas interaccionan contribuyendo al metabolismo energético mitocondrial, como la oxidación del piruvato, el ciclo de de los ácidos tricarboxilicos, la beta oxidación mitocondrial de los ácidos grasos y la vía final común de la fosforilacion oxidativa que genera el 80-90% del ATP celular.
Las mitocondrias humanas contienen su propia molecular circular de ADN en forma de doble cadena, que englobas 16569 pares de bases que codifican 13 proteínas, las cuales constituyen una apte de los 5 complejos enzimáticos involucrados en el transporte de electrones y la fosforilacion oxidativa.
El corazón fetal funciona en un ambiente relativamente hipoxico, la glucosa y el lacto son los principales sustratos energéticos utilizados por la glucolisis y la oxidación de lacto, respetivamente. El gran aporte de glucógeno que existe en el corazón fetal y en menor medida en el corazón neonatal, constituye una fuete significativa de glucosa y ATP en el miocardio.
Bibliografía: La mitocondria y el corazón José Marin-Garcia y Michael J. Goldenthal. The molecular cardiology and neuromuscular Institute. Higland Park, NJ. EE.UU. Articulo de revisión
CUARTO REPORTE CIENTIFICO
Las mitocondrias en forma de ATP a los consumidores en la patología celular
El ATP proporcionado por la fosforilación oxidativa apoya a los costosos procesos celulares muy complejamente y energéticamente. Sin embargo, en varias configuraciones patológicas, las mitocondrias podrían volver al consumo de ATP, lo que agrava una patología celular existente.
Sin embargo, en la mitocondria que tiene una respiración alterada o con fugas internas en la membrana, la F0F1-ATPasa se invierte y, a expensas de ATP la hidrólisis, contribuye al mantenimiento óptimo nivel mediante el cual se da el bombeo de protones de la matriz. Es obvio que la operación persistente de F0F1-ATPasa en sentido inverso puede consumir las reservas de ATP celular de conducción de la célula en una eventual crisis energética
que conduce a la desaparición de células. Del mismo modo, cuando la condición implica una operación inversa de la F0F1-ATPasa se complica aún más por un aumento de la demanda de ATP, el deterioro celular que se acelera. Por otro lado, la evidencia de que las mitocondrias se asocia con la muerte celular necrótica es amplia. El concepto de "disponibilidad de energía", o incluso más ingenuamente "la disponibilidad de ATP " se ha propuesto servir de cambiar entre la apoptosis y necrosis. Sobre la base de la característica de las mitocondrias disfuncionales para liberar la muerte de señalización de moléculas, así como ser capaz de montar una intensa hidrólisis de ATP, su papel central en la que dicta el tipo de muerte celular se se dio cuenta rápidamente. Las membranas de la mitocondrias son fundamentales; pues se dice que tienen membrana interna con fugas revertidas la F0F1-ATPasa que hidrolizar ATP. Por razones por las que se conocen por completo, las mitocondrias poseen mecanismos intrínsecos para perturbar la integridad de la membrana mediante la contratación de especificaciones "proteínas C para formar un poro a través de las dos membranas. Este poro se denomina "poro de transición de permeabilidad (PTP, es de un SUF tamaño suficiente 1.5 kDa para permitir el paso incontrolable de solutos y agua que se traduce en la ruptura e hinchazón y, finalmente, la membrana externa desde la matriz mitocondrial es hiperosmolar al citosol.
que conduce a la desaparición de células. Del mismo modo, cuando la condición implica una operación inversa de la F0F1-ATPasa se complica aún más por un aumento de la demanda de ATP, el deterioro celular que se acelera. Por otro lado, la evidencia de que las mitocondrias se asocia con la muerte celular necrótica es amplia. El concepto de "disponibilidad de energía", o incluso más ingenuamente "la disponibilidad de ATP " se ha propuesto servir de cambiar entre la apoptosis y necrosis. Sobre la base de la característica de las mitocondrias disfuncionales para liberar la muerte de señalización de moléculas, así como ser capaz de montar una intensa hidrólisis de ATP, su papel central en la que dicta el tipo de muerte celular se se dio cuenta rápidamente. Las membranas de la mitocondrias son fundamentales; pues se dice que tienen membrana interna con fugas revertidas la F0F1-ATPasa que hidrolizar ATP. Por razones por las que se conocen por completo, las mitocondrias poseen mecanismos intrínsecos para perturbar la integridad de la membrana mediante la contratación de especificaciones "proteínas C para formar un poro a través de las dos membranas. Este poro se denomina "poro de transición de permeabilidad (PTP, es de un SUF tamaño suficiente 1.5 kDa para permitir el paso incontrolable de solutos y agua que se traduce en la ruptura e hinchazón y, finalmente, la membrana externa desde la matriz mitocondrial es hiperosmolar al citosol.
Pruebas inequívocas que demuestran que la ciclofilina D desempeña un papel importante en la manifestación de la muerte celular necrótica ya que fue proporcionada por ingeniería genética ciclofilina D ratones knock-out (KO cypD), que eran más resistentes a los estímulos que la necrosis de tipo salvaje (WT). De los estudios con ratones KO cypD, ciclofilina D convertido en un objetivo importante de drogas, es actualmente explotada en varios ensayos clínicos debido a la disponibilidad de alta afinidad comunidad ligandos Una razón bastante obvio por qué mantenimiento de la integridad mitocondrial a través de la inhibición de la ciclofilina D dependiente de PTP es beneficios "sociales para el destino de la célula es que en la mitocondria no puede convertirse en consumidores de ATP citosólico.
Autor del articulo:
Christos Chinopoulos, Vera Adam-Vizi.
domingo, 6 de febrero de 2011
TERCER REPORTE DE ARTICULO CIENTIFICO
Los compuestos de fosfato de alta y baja energía
Dos conceptos generales se encuentran comúnmente en la mayoría de los libros de texto de Bioquímica: primero, la energía derivada de hidrólisis de los compuestos de fosfato se libera en el momento exacto de hidrólisis del enlace de fosfato y segundo, la cantidad de energía liberada y la fracción de ella que se convierte en calor es siempre la misma sin importar si el compuesto se encuentra en solución o en la superficie de la enzima. Es decir las enzimas actuarían como catalizadores, no teniendo ningún efecto en la energía de hidrólisis del substrato ni controlando la fracción de la energía total liberada que se convierte en calor. Estos dos conceptos ya no son válidos actualmente. Ahora sabemos que la energía de hidrólisis de los compuestos de fosfato varía considerablemente dependiendo de si se encuentra en solución o en la superficie de la enzima. Por otra parte, para las enzimas implicadas en la transducción de energía, la energía utilizada para realizar trabajo está disponible antes de la ruptura del compuesto de fosfato. La evidencia obtenida durante los últimos 5 años indica que las ATPasas pueden modular la conversión de la energía durante el ciclo catalítico, determinando la fracción de la energía derivada del compuesto de fosfato que será convertida en trabajo y la fracción que se convertirá en calor.
La historia del ATP se remonta a los años 20´s cuando Fiske y Subbarow buscaban un método para la cuantificación de fosfato inorgánico (Pi) en los tejidos animales. Durante el curso de su experimento, purificaron al ATP y al fosfato de creatina de tejidos animales. En ese entonces no se conocía la importancia fisiológica de estos compuestos de fosfato. Tomó varios años para descubrir que estos compuestos eran portadores de energía y que su ruptura proporciona la energía necesaria para la contracción muscular. Fue hasta 1941 que los conceptos de compuestos de fosfato .“ricos" y .“pobres.” en energía fue formalmente presentado por Lipmann en una revisión en la cual analizaba sus datos y los obtenidos en otros laboratorios.
En 1970 y George colaboradores], concluyeron que en los sistemas biológicos los compuestos de fosfato están en solución y por tanto, interaccionan fuertemente con el agua. Por lo tanto se esperaría que las moléculas de agua se organicen alrededor delcompuesto de fosfato y que ambos protejan las cargas de la molécula, neutralizando así la repulsión eletrostatica, y además, formando puentes entre diversos átomos de la molécula, reforzando de esta forma los puntos débiles generados a lo largo de la esqueleto de la molécula por medio de resonancias opuestas. George y colaboradores propusieron que la Keq para la hidrólisis de un compuesto de fosfato se debe determinar por las diferencias en energías de solvatación de los reactivos y productos y no por efectos intramoleculares como se había propuesto previamente. La energía de solvatación es la cantidad de energía necesaria para remover a las moléculas de solvente que se organizan alrededor de una sustancia en solución. Mientras más solvatada sea la molécula es más estable o menos reactiva que aquella que está menos solvatada y la Keq para la hidrólisis estaría determinada por la diferencia de energía de solvatación entre los reactivos y los productos. En este sentido, la Keq de una reacción es alta cuando los productos están más solvatados que los reactivos.
En 1984 nos interesamos en la teoría de solvatación propuesta originalmente por P. George. La motivación fue el descubrimiento de que la misma especie química, un residuo acilfosfato, tendría diferentes energías de hidrólisis dependiendo, si está en solución (agua) o en la superficie de la enzima. Esto será discutido más adelante en una sección particular. Para probar experimentalmente la teoría de solvatación, medimos en nuestro laboratorio la energía de hidrólisis del PPi en medios con diversas actividades de agua. La estrategia adoptada fue medir la Keq en medios acuosos que contenían diversas concentraciones de solventes orgánicos. De acuerdo con la propuesta de la teoría de solvatación, encontramos que un cambio discreto de la actividad de agua es suficiente para promover un cambio drástico en la energía de hidrólisis del PPi.
Los cromatóforos de las bacterias fotosintéticas R. rubrum contienen una enzima pirofosfatasa inorgánica membranal, que sintetiza PPi cuando un gradiente electroquímico de protones se forma a través de la membrana de los cromatóforos iluminados. Cuando la luz se apaga (en oscuridad), el PPi sintetizado previamente es metabolizado por la enzima antes mencionada. Durante las últimas cuatro décadas se ha aclarado el ciclo catalítico de varias enzimas implicadas en procesos de transducción de energía. Estos estudios revelaron que la energía de hidrólisis de diversos compuestos de fosfato varía considerablemente dependiendo de si están en solución o unidos a la enzima.
Bibliografía: LOS COMPUESTOS DE FOSFATO DE ALTA Y BAJA ENERGÍA. Leopoldo de Meis and Gutemberg G. Alves Depto Bioquímica Médica, Instituto de Ciências Biomédicas Universidade Federal do Rio de JaneiroRio de Janeiro, CEP 21.941-590 Brazil
miércoles, 2 de febrero de 2011
SEGUNDO REPORTE DE ARTICULO CIENTIFICO
LA FUNCION MITOCONDRIAL COMO DETERMINANTE DE VIDA
El impacto del ejercicio aeróbico y los niveles de actividad en la vida máxima es incierto. Se propone que no disminuye con la edad en el contenido mitocondrial y la función sólo afectan a la función física, sino también jugar un papel importante en la regulación del ciclo de vida. El ejercicio aeróbico regular y la prevención de la adiposidad por la dieta sana puede aumentar la esperanza de vidas saludables y prolongar la duración de la vida a través de efectos beneficiosos a nivel de la mitocondria. La cuestión de cómo y por qué envejecemos sigue desconcertando a los biólogos a pesar de importantes avances en nuestra comprensión de los que rigen los mecanismos moleculares y celulares. El envejecimiento es un proceso esencial para sacrificar organismos que no son capaces de reproducirse y que consume los recursos que de otra manera podrían estar disponibles para la reproducción de la progenie. En contradicción con la opinión anterior, las mujeres tienen una vida más larga que los hombres a pesar de un cese definitivo de la capacidad reproductiva de aproximadamente 50 años de edad. En contraste, los hombres viven vidas más cortas, aunque su edad reproductiva dura más que la de las mujeres. Una vez más desde una perspectiva evolutiva, parece ventajoso para una especie a tener períodos relativamente cortos para la reproducción, seguido de la muerte, para permitir una selección más rápida de los rasgos beneficiosos en comparación con un organismo de larga duración, que siguen pasando a lo largo de su código genético y retrasar el proceso de selección. La mayoría de los seres humanos, incluso después de cumplir con nuestra obligación y la capacidad de reproducción, se quiere seguir viviendo.
El impacto del ejercicio aeróbico y los niveles de actividad en la vida máxima es incierto. Se propone que no disminuye con la edad en el contenido mitocondrial y la función sólo afectan a la función física, sino también jugar un papel importante en la regulación del ciclo de vida. El ejercicio aeróbico regular y la prevención de la adiposidad por la dieta sana puede aumentar la esperanza de vidas saludables y prolongar la duración de la vida a través de efectos beneficiosos a nivel de la mitocondria. La cuestión de cómo y por qué envejecemos sigue desconcertando a los biólogos a pesar de importantes avances en nuestra comprensión de los que rigen los mecanismos moleculares y celulares. El envejecimiento es un proceso esencial para sacrificar organismos que no son capaces de reproducirse y que consume los recursos que de otra manera podrían estar disponibles para la reproducción de la progenie. En contradicción con la opinión anterior, las mujeres tienen una vida más larga que los hombres a pesar de un cese definitivo de la capacidad reproductiva de aproximadamente 50 años de edad. En contraste, los hombres viven vidas más cortas, aunque su edad reproductiva dura más que la de las mujeres. Una vez más desde una perspectiva evolutiva, parece ventajoso para una especie a tener períodos relativamente cortos para la reproducción, seguido de la muerte, para permitir una selección más rápida de los rasgos beneficiosos en comparación con un organismo de larga duración, que siguen pasando a lo largo de su código genético y retrasar el proceso de selección. La mayoría de los seres humanos, incluso después de cumplir con nuestra obligación y la capacidad de reproducción, se quiere seguir viviendo.
La esperanza media de vida de los seres humanos se ha incrementado notablemente en los últimos 100 años, en gran parte como resultado de los avances en la medicina moderna para el tratamiento de enfermedades como la diabetes, el cáncer y enfermedades cardiovasculares. Así, aunque la intervención humana para mejorar la salud provocó el rechazo de las muertes prematuras de seres humanos y ampliar la esperanza de vida, la vida máxima del ser humano ha cambiado muy poco. Parece que estamos, en este momento, incapaz de muchos cambios perjudiciales celulares que finalmente llevan a un fenotipo senescente y eventualmente la muerte. La idea caprichosa de engañar al proceso de envejecimiento ha dado lugar a una enorme cantidad de investigación destinada a comprender los mecanismos del envejecimiento celular. Una de las principales hipótesis del envejecimiento se basa en la teoría de los radicales libres del envejecimiento de Harman. Harman sostuvo que los radicales libres de oxígeno (especies reactivas del oxígeno) producidos durante la respiración celular normal causaría un daño acumulativo a las moléculas que finalmente conduciría a la pérdida de organismos de la funcionalidad y en última instancia, la muerte. La mitocondria de hoy en día se cree que han evolucionado durante millones de años o más, originarias como Eubacterium invadir a principios de las células eucariotas. De los 1.000 más o menos proteínas mitocondriales, sólo 13 son codificadas por el genoma mitocondrial, mientras que el resto se transcriben y se traducen en el genoma nuclear y transportado a la membrana mitocondrial interna. El proceso de la fosforilación oxidativa mitocondrial es responsable de la conversión de energía de los macronutrientes a la ATP a través de un conjunto de reacciones exquisitamente acoplado y coordinado en el cual los macronutrientes se oxidan, el oxígeno es reducido a agua, y la adenosina difosfato se fosforila a ATP. El proceso comienza cuando el carbono sustratos entrar en el ciclo del ácido tricarboxílico sea a través de acetil CoA o reacciones anapleróticas. La oxidación de estos sustratos genera equivalentes de reducción en forma de NADH y FADH2, que proporcionan un flujo de electrones, aunque complejos de la cadena respiratoria I y II, respectivamente.
El flujo de electrones a través de los complejos I y II converge en el complejo III, junto con los electrones transportados desde la transferencia de electrones flavoproteínas, aunque el operador de telefonía móvil de electrones coenzima Q. Un segundo móvil de transferencia de electrones compañía electrones a complejo IV en caso de que finalmente se transfiere al oxígeno, produciendo agua. Un gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial interna se genera por la acción de transporte de electrones a través de los complejos I, III y IV. La energía potencial de este gradiente es aprovechado por el complejo V para fosforilar ADP a ATP. Por lo tanto, el mantenimiento del potencial de membrana mitocondrial de transporte de electrones es fundamental para el correcto funcionamiento de los orgánulos, y por lo tanto, la célula. Las pruebas de la función mitocondrial alterada con el envejecimiento.
Suscribirse a:
Entradas (Atom)