9.9: Respuesta a la Señal Celular - Señalización Celular y Metabolismo Celular
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- Explicar cómo se puede alterar el metabolismo celular
Aumento del Metabolismo Celular
Como los ambientes de la mayoría de los organismos cambian constantemente, las reacciones del metabolismo deben regularse finamente para mantener un conjunto constante de condiciones dentro de las células. La regulación metabólica también permite que los organismos respondan a las señales e interactúen activamente con sus entornos. Dos conceptos estrechamente vinculados son importantes para entender cómo se controlan las vías metabólicas. En primer lugar, la regulación de una enzima en una vía es cómo se incrementa y disminuye su actividad en respuesta a las señales. En segundo lugar, el control que ejerce esta enzima es el efecto que estos cambios en su actividad tienen sobre la tasa global de la vía. Por ejemplo, una enzima puede mostrar grandes cambios en la actividad (es decir, está altamente regulada), pero si estos cambios tienen poco efecto sobre la velocidad de una vía metabólica, entonces esta enzima no está involucrada en el control de la vía.
El resultado de una de esas vías de señalización afecta a las células musculares y es un buen ejemplo de un aumento en el metabolismo celular. La activación de los receptores β-adrenérgicos en las células musculares por la adrenalina conduce a un aumento del monofosfato de adenosina cíclico (también conocido como AMP cíclico o AMPc) dentro de la célula. También conocida como epinefrina, la adrenalina es una hormona (producida por la glándula suprarrenal adherida al riñón) que prepara al cuerpo para emergencias a corto plazo. El AMP cíclico activa la PKA (proteína quinasa A), que a su vez fosforila dos enzimas. La primera enzima promueve la degradación del glucógeno activando la glucógeno fosforilasa quinasa intermedia (GPK) que a su vez activa la glucógeno fosforilasa (GP), que cataboliza el glucógeno en glucosa. (Recuerda que tu cuerpo convierte el exceso de glucosa en glucógeno para almacenamiento a corto plazo. Cuando se necesita energía, el glucógeno se reconvierte rápidamente en glucosa.) La fosforilación de la segunda enzima, la glucógeno sintasa (GS), inhibe su capacidad para formar glucógeno a partir de la glucosa. De esta manera, una célula muscular obtiene un charco listo de glucosa activando su formación a través de la degradación del glucógeno e inhibiendo el uso de glucosa para formar glucógeno, evitando así un ciclo inútil de degradación y síntesis del glucógeno. La glucosa está entonces disponible para su uso por la célula muscular en respuesta a una repentina oleada de adrenalina, el reflejo de “lucha o huida”.
Puntos Clave
- La activación de los receptores β-adrenérgicos en las células musculares por la adrenalina conduce a un aumento del AMP cíclico.
- El AMP cíclico activa la PKA (proteína quinasa A), la cual fosforila dos enzimas.
- La fosforilación de la primera enzima promueve la degradación del glucógeno activando la GPK intermedia que a su vez activa la GP, la cual cataboliza el glucógeno en glucosa.
- La fosforilación de la segunda enzima, la glucógeno sintasa (GS), inhibe su capacidad para formar glucógeno a partir de la glucosa.
- La inhibición de la glucosa para formar glucógeno previene un ciclo inútil de degradación y síntesis del glucógeno, por lo que la glucosa está disponible para su uso por la célula muscular.
Términos Clave
- monofosfato de adenosina cíclico: AMPc, un segundo mensajero derivado del ATP que participa en la activación de las proteínas quinasas y regula los efectos de la adrenalina
- epinefrina: (adrenalina) una hormona derivada de aminoácidos secretada por la glándula suprarrenal en respuesta al estrés
- proteína quinasa A: una familia de enzimas cuya actividad depende de los niveles celulares de AMP cíclico (AMPc)