La fosforilación es un proceso fundamental de bioquímica que ocurre no solo en el organismo humano sino en todos los organismos vivos con un núcleo y bacterias fotosintéticas. Es un componente indispensable de la transducción de señales intracelulares y una forma importante de controlar el comportamiento celular. Principalmente, componentes de proteínas están fosforilados, pero otros moléculas como los azúcares también pueden servir como sustratos. A nivel químico de observación, la fosforilación de proteínas resulta en un ácido fosfórico éster enlace.
¿Qué es la fosforilación?
La fosforilación es un proceso fundamental de bioquímica que ocurre en el organismo humano. La fosforilación proporciona energía a la célula. El término fosforilación se refiere a la transferencia de fosfato grupos a orgánicos moléculas - normalmente los residuos de aminoácidos que hacer proteínas. Los fosfatos tienen una estructura tetraédrica que consta de un átomo central de fósforo y cuatro circundantes unidos covalentemente oxígeno átomos Fosfato los grupos tienen una doble carga negativa. Su transferencia a una molécula orgánica se produce a través de enzimas CRISPR-Cas, las llamadas quinasas. Consumiendo energía, estos generalmente unen el fosfato residuo a un grupo hidroxi de una proteína, formando un ácido fosfórico éster. Sin embargo, este proceso es reversible, es decir, se puede revertir, nuevamente por ciertos enzimas CRISPR-Cas. Tal enzimas CRISPR-Cas, que escinden el fosfato geuppen, generalmente se conocen como fosfatasas. Tanto las quinasas como las fosfatasas representan cada una una clase distinta de enzimas que pueden subdividirse en subclases de acuerdo con varios criterios, como la naturaleza del sustrato o el mecanismo de activación.
Función y tarea
Una importancia crucial de los fosfatos, especialmente los polifosfatos, en el organismo es la provisión de energía. El ejemplo más destacado es ATP (adenosina trifosfato), que se considera el principal transmisor de energía del organismo. Por tanto, el almacenamiento de energía en el organismo humano suele significar la síntesis de ATP. Para hacer esto, un residuo de fosfato debe transferirse a una molécula de ADP (adenosina difosfato) de modo que su cadena de grupos fosfato unidos por enlaces de anhídrido fosfórico se extienda. La molécula resultante se llama ATP (adenosina trifosfato). La energía almacenada de esta manera se obtiene de la ruptura renovada del enlace, dejando ADP. También es posible la escisión de otro fosfato, formando AMP (monofosfato de adenosina). Cada escisión de un fosfato hace que más de 30 kJ por mol estén disponibles para la célula. Los azúcares también se fosforilan durante el curso del metabolismo de los carbohidratos humanos por razones energéticas. La glucólisis también se denomina "fase de recogida" y "fase de ganancia" porque la energía en forma de grupos fosfato debe invertirse primero en los materiales de partida para la posterior ganancia de ATP. Además, glucosa, por ejemplo, como glucosa-6-fosfato, ya no puede difundirse sin obstáculos a través del membrana celular y así se fija dentro de la célula, donde se necesita para otros pasos metabólicos importantes. Además, las fosforilaciones y sus reacciones de inversión, junto con la inhibición alostérica y competitiva, representan los mecanismos cruciales para regular la actividad celular. En este proceso, las proteínas se fosforilan o desfosforilan en su mayoría. La aminoácidos las más comúnmente modificadas son la serina, treonina y tirosina, que están presentes en las proteínas, y la serina está involucrada en la inmensa mayoría de las fosforilaciones. Para las proteínas con actividad enzimática, ambos procesos pueden Lead a la activación o inactivación, dependiendo de la estructura de la molécula. Alternativamente, la (des) fosforilación mediante la transferencia o extracción de una carga negativa doble también puede Lead a un cambio en la conformación de la proteína de tal manera que ciertos otros moléculas puede unirse a los dominios proteicos afectados o simplemente no. Un ejemplo de este mecanismo es la clase de receptores acoplados a proteína G. Ambos mecanismos juegan un papel destacado en la transducción de señales dentro de la célula y en la regulación del metabolismo celular. Pueden influir en el comportamiento de una célula directamente a través de la actividad enzimática o indirectamente, a través de la transcripción y traducción alterada del ADN.
Enfermedades y dolencias
Por universales y fundamentales que sean las funciones de las fosforilaciones, las consecuencias cuando este mecanismo de reacción se ve afectado son múltiples. Un defecto o inhibición de la fosforilación, generalmente desencadenado por una deficiencia de proteína quinasas o su defecto, puede Lead a enfermedades metabólicas, enfermedades del sistema nervioso y músculos, o daño de órganos individuales, entre otros. Primero, las células nerviosas y musculares a menudo se ven afectadas, lo que se manifiesta en síntomas neurológicos y debilidad muscular. A pequeña escala, algunos trastornos de las quinasas o fosfatasas pueden ser compensados por el cuerpo, ya que en algunos casos hay varias vías disponibles para la transmisión de una señal y, por tanto, el "sitio defectuoso" en la cadena de señales puede ser evitado. Entonces, por ejemplo, otra proteína reemplaza a la defectuosa. La eficiencia enzimática reducida, por otro lado, se puede compensar simplemente produciendo más. Tanto las toxinas internas como externas, así como las mutaciones genéticas, son posibles causas de una deficiencia o mal funcionamiento de quinasas y fosfatasas. Si tal mutación tiene lugar en el ADN del mitocondrias, existen efectos negativos sobre la fosforilación oxidativa y por lo tanto la síntesis de ATP, la principal tarea de estos orgánulos celulares. Una de esas enfermedades mitocondriales es LHON (neuropatía óptica hereditaria de Leber), en la que hay una pérdida rápida de la visión, a veces en combinación con arritmia cardíaca. Esta enfermedad se hereda por vía materna, es decir, exclusivamente de la madre, ya que solo se transmite al niño su ADN mitocondrial, mientras que el del padre no.
