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BIOSINTESIS OCULAR

La célula está encargada de ensamblar las intrincadas moléculas de la vida. Muchas de estas sustancias químicas fabricadas por las células son tan complejas que todavía no han podido ser sintetizadas artificialmente por los químicos en el laboratorio. Sin embargo, las bacterias pueden sintetizarlas a partir de los nutrientes y a temperatura ambiente. Estas sustancias son:1.- Sustancias nitrogenadas, incluyendo proteínas como son los enzimas y ácidos nucleicos (DNA y RNA).
2.- Carbohidratos, donde se incluyen polisacáridos complejos como es la parte correspondiente del peptidoglucano de la pared celular.
3.- Fosfolípidos, los cuales son componentes importantes de la membrana citoplásmica.


1.- SUSTANCIAS NITROGENADAS

A.- Proteínas
El ácido glutámicoes el aminoácido más importante a partir del cual las bacterias sintetizan otros aminoácidos. En Escherichia coli el ácido glutámico se obtiene por reducción aminada del ácido a-cetoglutárico. Este ácido glutámico se puede transformar en otros aminoácidos por dos mecanismos:

Transaminación: el grupo amino del ácido glutámico se intercambia por un átomo de oxígeno de diversos ácidos orgánicosconvirtiéndolos en aminoácidos. Por ejemplo, la síntesis de alanina a partir de la transaminación del ácido pirúvico:

Acido glutámico (-NH2) + Acido pirúvico (=O) --------> Acido a-cetoglutárico (=O) + Alanina (-NH2)


Alteración de la estructura molecular: la otra vía por la cual el ácido glutámico se utiliza para sintetizar otros aminoácidos es alterando su estructura molecular. Estoscambios estructurales requieren energía en forma de ATP. Un ejemplo es la síntesis de prolina:

Acido glutámico + ATP + NADH2 --------> Semialdehido del ácido glutámico + ADP + P + NAD --------> H2O + Pirrolina-5-ácido carboxílico + NADPH2 --------> Prolina + NAD

Una vez sintetizados, estos aminoácidos deben activarse para así poder ser utilizados en la síntesis de proteínas. Las células activanlos aminoácidos usando la energía del ATP de la siguiente manera:
Aminoácido + ATP --------> Aminoácido-AMP + Pirofosfato
La síntesis de proteínas se verá en capítulos posteriores.


B.- Ácidos nucleicos
Los aminoácidos son utilizados también por las células para sintetizar nucleótidos (bloques constituyentes de los ácidos nucleicos). Existen dos tipos de nucleótidos según el azúcar quecontengan:
Ribonucleótidos: ribosa; síntesis de RNA
Deoxiribonucleótidos: deoxiribosa; síntesis de DNA

Estos nucleótidos también se clasifican en dos grupos según la base nitrogenada que contengan:
Purinas: adenina o guanina
Pirimidinas: citosina, timina o uracilo

En la biosíntesis de las purinas se requieren los aminoácidos glicina, aspártico y glutamina además de energía en forma de ATP yGTP (guanosina trifosfato). En la biosíntesis de las pirimidinas se requieren los aminoácidos glutamina y ácido aspártico así como energía en forma de ATP. En ambos casos la ribosa fosfato se obtiene a partir de glucosa.

Una vez que se han sintetizado los nucleótidos, éstos se activan por ATP. En este proceso el nucleótido, que ya contiene un grupo fosfato, adquiere otros dos grupos fosfato. Porejemplo, la guanosina monofosfato se activa a guanosina trifosfato:
GMP + 2 ATP --------> GTP + 2 ADP
El ATP, además de ser una molécula que intercambia energía, es la forma activa de un nucleótido, la adenosina monofosfato (AMP), que se utiliza para sintetizar ácidos nucleicos.

La biosíntesis de DNA y RNA a partir de los nucleótidos activados la veremos en capítulos posteriores.


2.-CARBOHIDRATOS
Los microorganismos sintetizan carbohidratos mediante diferentes mecanismos según sean autotrofos (CO2) o heterótrofos, compuestos orgánicos como la glucosa, a partir de los cuales obtienen los diferentes monosacáridos. Estos monosacáridos deben ser activados para poder ser ensamblados en los polisacáridos correspondientes. Por ejemplo, la forma activada de la glucosa es uridin...