¿Por qué las células necesitan pequeñas cantidades de enzimas?

¿¿Pequeña?? Hay muchas enzimas diferentes para realizar diversas funciones de una célula. No estoy seguro de si estoy leyendo su pregunta correctamente, pero así es como interpreto sus preguntas.

¿CUÁLES SON LOS USOS DE LAS ENZIMAS EN EL INTERIOR DE LAS CÉLULAS?

• Algunos están involucrados en procesos metabólicos

• glucólisis (ver la sección posterior)

algunos están involucrados en procesos anabólicos

• Síntesis de ácidos grasos – Ácido graso sintasa
• Biosíntesis de la vitamina (también vea la sección más adelante)

• Síntesis de vitamina C (ver Fig. 6 y Fig. 7 ) – la vitamina C se produce a partir de azúcares como galactosa o lactona (producida a partir de glucosa) como la gulonolactona. Una de las enzimas involucradas es la L-gulonolactona oxidasa. Este gen de la enzima ha perdido su funcionalidad en los primates haplorrinos (como los humanos) lo que explica por qué los humanos no pueden sintetizar la propia vitamina C y por qué debemos adquirirlos de los cítricos. [5] [6]

Producción de esteroides (véase la sección posterior cuando hablo de la biosíntesis de la vitamina)

Síntesis de aminoácidos aromáticos (fenilalanina, tirosina y triptófano).

• Prevalente en plantas y bacterias
• A pesar de la vía Shikimate e involucra enzimas como shikimate quinasa y corismato sintasa (tenga en cuenta que esta vía también puede sintetizar la vitamina K y la vitamina E del precursor ácido Chorismic (ver Fig. 3 ))

Algunos se usan en procesos de señalización

• Adenilil ciclasa

• para producir cAMP –
• está involucrado en la producción de toxina del cólera
• Otra ciclasa es Guanylyl cyclase que se utiliza en la fototransducción Visual

Fosfodiesterasa (lo opuesto a la adenil ciclasa)

• es importante en procesos como la fototransducción visual
• La fosfodiesterasa tipo 5 específica de GMPc está involucrada en cómo funciona el viagra.
• Ruptura de teobromina

La quinasa quinasa activada por mitógeno está involucrada en la vía MAPK / ERK

La acetilcolinesterasa está involucrada en la neurotransmisión

En protección celular y procesos de protección de organismos

• protección contra estres oxidativo

• Glutatión reductasa
• tioredoxina reductasa
• Catalase

protección contra las plagas

• Plantas como Jersey Cabage contienen mirosinasa que puede convertir glucosinolato en tiocianato que se usa en defensa de plantas

Para el procesamiento del ADN

• La transcriptasa inversa
• Nuclease
• ADN polimerasa

Convierte un formulario no activo a un formulario activo (zymogen)

• Procaspase a caspase – implicado en apoptosis. (También lea [19] [20] [21] ** las fuentes necesitan actualización *)

Procesos de oxidación y reducción

• Amonia monooxigenasa, nitrato reductasa, nitrito reductasa, óxido nítrico reductasa, óxido nitroso reductasa. [16] [17]

• involucrado en el ciclo del nitrógeno

El citocromo P450 participa en la monooxigenación del fármaco, lo que ayuda a su metabolismo y eliminación [14]

Formación de bonos

• La DD-transpeptidasa se usa para la formación de enlaces cruzados entre el peptidoglicano en la síntesis de la pared celular

Transferir grupos funcionales (Transferases)

• Glycosyltransferase
• Transaminasa

• Tal como en la producción de ciertos aminoácidos

Adición de grupo

• Fosforilados (quinasa)
• Hidroxilación

• Conversión de prolina a hidroxiprolina en síntesis de colágeno
• Fenilalanina hidroxilasa

Carboxilación

• Piruvato carboxilasa, implicada en la glucólisis, específicamente para convertir el piruvato en oxalacetato

Remoción del grupo

• deshidrogenasa

• succinato deshidrogenasa – en el ciclo del ácido cítrico
• Lactato deshidrogenasa: implicada en la interconversión entre piruvato y lactato
• Piruvato deshidrogenasa
• Complejo de oxoglutarato deshidrogenasa: implicado en el ciclo del ácido cítrico

Proteína fosfatasa (como Protein phosphatase 1)

• Ocurre durante la producción de glucógeno (donde se activa por la insulina)

descarboxilasa

• Piruvato descarboxilasa: implicada en la producción de etanol a partir de piruvato

Algunos de los procesos enumerados anteriormente pueden requerir mucho más que solo una enzima. Voy a elaborar el ciclo del ácido cítrico y la biosíntesis de vitaminas

Ciclo del ácido cítrico (una parte de la glucólisis)

En el ciclo del ácido cítrico, se producen siete intermedios a partir de ocho enzimas. Mientras tanto, la enzima aconitasa se usa para dos intermedios.

Fig. Fuente: http://crystal.res.ku.edu/taksno …

1. citrato sintasa
2. aconitaza
3. isocitrato deshidrogenasa
4. α-cetoglutarato deshidrogenasa
5. succinil-CoA sintetasa
6. Succinato deshidrogenasa
7. fumarasa
8. malato deshidrogenasa

Básicamente, hay:
1) cuatro deshidrogenasas (proceso de oxidación) – involucrado en la abstracción de hidrógeno
2) un enlace que forma enzimas (sintetasa)
3) una enzima de hidratación. Y una enzima está involucrada en un paso de deshidratación + hidratación (una forma de isomerización).

La síntesis de vitaminas

Aquí hay una imagen grande ( Fig. 3 ) de varias síntesis de vitaminas. Cada paso generalmente requiere enzima. La vitamina C, E y K se han discutido anteriormente. La siguiente figura ( Fig. 4 ) trata sobre la vitamina A

Fig. 3 Fuente: [8]

Tenga en cuenta que la vitamina A se sintetiza a partir de carotenoides llamados beta caroteno. También es interesante observar que el carotenoide se forma a partir de isoprenoides. Isoprenoid puede experimentar una vía diferente para formar esteroides. Esto implica enzimas como escualeno-hopene ciclasa (o oxidoscualeno ciclasa) [1] [15], Lanosterol 14 alfa-desmetilasa [12] [13] y HMG-CoA reductasa

Fig. 4 Fuente: [9]

Aquí está la vía alternativa donde el isoprenoide se convierte en colesterol en lugar de carotenoides.

Fig. 5 [11]

Aquí está la vía de la vitamina C. Cada paso requiere enzima

Fig. 6 Fuente: [10]

Fig. 7

REFERENCIAS: –

[1] Squalene-Hopene Cyclases▿ Gabriele Siedenburg y Dieter Jendrossek http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ …

[2] Rutas no glucolíticas del metabolismo de la glucosa Por Siegfried Hollmann Rutas no glucolíticas del metabolismo de la glucosa

[3] Glucuronidación – Cat

[4] http://www.aspcapro.org/sites/pr …

[5] La genética de la pérdida de vitamina C en vertebrados Guy Drouin *, Jean-Rémi Godin y Benoît Pagé http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ …

[6] Base molecular para la deficiencia en gulonolactona oxidasa en humanos, una enzima clave para la biosíntesis del ácido ascórbico. Nishikimi M1, Yagi K. Base molecular para la deficiencia de gulonolactona oxidasa en humanos, una enzima clave para la biosíntesis del ácido ascórbico.

[8] Vitaminas en plantas: ocurrencia, biosíntesis y función antioxidante M. Amparo Asensi-Fabado, Sergi Munné-Bosch http://www.cell.com/trends/plant …

[9] Los carotenoides provitamina A del maíz, los recursos actuales y los futuros desafíos de la ingeniería metabólica Eleanore T. Wurtzel1,2 *, Abby Cuttriss1,3 y Ratnakar Vallabhaneni Provitamina A del maíz Carotenoides, recursos actuales y futuros desafíos de la ingeniería metabólica

[10] ¿QUÉ CONTROLA LOS NIVELES DE VITAMINA C EN LAS PLANTAS?

[11] mnemónica de síntesis de colesterol

[12] Un sitio de unión a un elemento sensible a cAMP es esencial para la regulación de esterol del gen de la lanesterol 14 alfa-desmetilasa humana (CYP51). Halder SK1, Fink M, Waterman MR, Rozman D. Un sitio de unión de elementos que responde a cAMP es esencial para la regulación de esterol del gen de la lanesterol 14 alfa-desmetilasa humano (CYP51).

[13] Lanosterol 14α-desmetilasa colesterogénica (CYP51) es un gen de respuesta temprana inmediata. Fink M1, Acimovic J, Rezen T, Tansek N, Rozman D. Colesterogenic lanosterol 14 alfa-desmetilasa (CYP51) es un gen de respuesta temprana inmediata.

[14] Flexibilidad del citocromo P450 Thomas L. Poulos http://www.pnas.org/content/100/ …

[15] Las enzimas de las membranas biológicas: volumen 2 Biosíntesis de las componentes de las células Por Anthony Martonosi Las enzimas de las membranas biológicas

[16] Nitrato: nutrientes y señal para el crecimiento de las plantas Nigel M. Crawford http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ …

[17] Plant Nitrogen editado por Peter J. Lea, Jean-Francois Morot-Gaudry Plant Nitrogen

[18] http://crystal.res.ku.edu/taksno …

[19] La región de repetición WD-40 regula la autoasociación Apaf-1 y la activación de Procaspase-9 * Yuanming Hu ‡ §, Liyun Ding ‡, David M. Spencer¶ y Gabriel Núñez La región repetida WD-40 regula Apaf-1 Autoasociación y Activación Procaspasa-9

[20] Un papel neuroprotector antiapoptótico para la neuroglobulina Thomas Brittain, 1, * Joanna Skommer, 1 Subadhip Raychaudhuri, 2 y Nigel Birch Un papel neuroprotector antiapoptótico para la neuroglobina

[21] Apoptosis: una revisión de la muerte celular programada Susan Elmore http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ …

Lea también

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ …

Estructura del citocromo microsomal humano P450 2C8. Evidencia de un sitio de unión de ácidos grasos periféricos.

Un requisito estructural específico para ergosterol en mutantes de síntesis de ácidos grasos de cadena larga es importante para mantener dominios de balsas en levaduras.

Otros han citado la eficacia de las enzimas como una justificación para las pequeñas cantidades de enzimas generalmente producidas por las células. No estoy completamente de acuerdo con ellos, ya que siento que han pasado por alto la suposición clave de que la cinética no depende realmente de la cantidad de reactivo presente, sino más bien de la concentración del reactivo. El volumen de la célula es bastante pequeño (~ 10exp (-9) ml) y, por lo tanto, una pequeña cantidad de enzima es suficiente para producir una concentración viable de enzima para la catálisis. La sobreproducción de enzimas en condiciones naturales es bastante antinatural ya que es un desperdicio innecesario de recursos y no es óptimo para el crecimiento. Además, la sobreproducción de enzimas es probable que resulte en agregación y pérdida de proteínas, lo cual es un desperdicio. Es muy probable que esas células desaparezcan en el curso de la evolución.