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Bioquímica

Las rutas del metabolismo como mapas que se tocan, cada enzima en 3D con su sitio activo, las reacciones átomo por átomo y la enfermedad cuando un paso falla. Datos abiertos (PDB, PubChem, Reactome), en nuestras palabras.

31 rutas · 104 moléculas · 131 enzimas y proteínas

Rutas metabólicas

Ciclo de la urea

El hígado convierte el amoníaco, tóxico para el cerebro, en urea, que se elimina por la orina. Lo hace con un ciclo de cinco enzimas.

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Metabolismo de la fenilalanina y la tirosina

La fenilalanina se convierte en tirosina y luego se degrada hasta fumarato y acetoacetato. Cada enzima bloqueada da una enfermedad clásica.

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Glucólisis

La glucólisis parte una glucosa en dos piruvatos en el citosol y deja 2 ATP y 2 NADH netos; funciona con o sin oxígeno.

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Ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico)

El ciclo de Krebs quema el acetilo del acetil-CoA en la mitocondria: libera CO₂ y carga NADH y FADH₂ que luego dan casi todo el ATP.

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Gluconeogénesis

La gluconeogénesis fabrica glucosa nueva a partir de lactato, alanina o glicerol cuando el ayuno se prolonga; ocurre sobre todo en el hígado.

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Metabolismo del glucógeno

El hígado y el músculo guardan glucosa como glucógeno después de comer y la liberan cuando hace falta, entre comidas o durante el ejercicio.

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Vía de las pentosas fosfato

Esta vía usa glucosa-6-fosfato para fabricar NADPH, que protege a las células del daño oxidativo, y ribosa para el ADN y el ARN.

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Metabolismo de la fructosa

El hígado convierte la fructosa de la fruta, el azúcar de mesa y los jarabes en triosas que entran a la glucólisis sin pasar por la PFK-1.

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Metabolismo de la galactosa

La galactosa de la leche se convierte en glucosa en el hígado por la vía de Leloir; si falla, se acumula y daña el hígado, el cerebro y el cristalino.

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Síntesis de colesterol (vía del mevalonato)

El hígado y otras células arman el colesterol con acetil-CoA en el citosol y el retículo; la HMG-CoA reductasa controla la velocidad de la vía.

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Síntesis de ácidos grasos (lipogénesis)

Con el exceso de azúcar, el hígado y el tejido adiposo arman ácidos grasos de dos en dos carbonos, gastando ATP y NADPH, hasta el palmitato.

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β-Oxidación de ácidos grasos

En el ayuno, la mitocondria corta los ácidos grasos de dos en dos carbonos: da acetil-CoA, NADH y FADH₂ y mucha más energía que la glucosa.

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Cetogénesis (síntesis de cuerpos cetónicos)

En el ayuno o sin insulina, el hígado convierte el exceso de acetil-CoA en cuerpos cetónicos, un combustible que el cerebro y el corazón pueden usar.

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Síntesis del hemo

Ocho enzimas convierten glicina y succinil-CoA en hemo, el anillo con hierro de la hemoglobina; si una falla, aparece una porfiria.

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Degradación del hemo y bilirrubina

El hemo de los glóbulos rojos viejos se vuelve bilirrubina; el hígado la conjuga y la bilis la lleva al intestino, donde da color a las heces.

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Síntesis de hormonas tiroideas

La tiroides capta yodo, lo pega a la tiroglobulina y forma T4 y T3; los tejidos luego convierten la T4 en T3, la forma activa.

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Síntesis de novo de purinas

Las células construyen el anillo de purina pieza por pieza sobre una ribosa con fosfato hasta formar IMP, del que salen el AMP y el GMP.

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Degradación y rescate de purinas

Las purinas que sobran se convierten en ácido úrico, que se elimina por la orina; buena parte de las bases se recicla antes de llegar ahí.

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Síntesis de pirimidinas

Las pirimidinas se arman al revés que las purinas: primero el anillo (orotato) y después se pega la ribosa. De ahí salen UMP, CTP y dTMP.

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Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa

La cadena respiratoria pasa los electrones del NADH y del FADH₂ al oxígeno; con esa energía bombea protones y la ATP sintasa fabrica casi todo el ATP.

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Degradación de los aminoácidos ramificados (ruta de la leucina)

El músculo y el hígado degradan leucina, isoleucina y valina. El mapa sigue la leucina, que termina en acetil-CoA y acetoacetato (cetogénica).

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Síntesis y degradación de las catecolaminas

La médula suprarrenal y algunas neuronas forman dopamina, norepinefrina y epinefrina a partir de tirosina, y las degradan a metanefrinas y AVM.

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Ciclo de la metionina y transulfuración

La metionina se convierte en SAM, el principal donante de metilos. La homocisteína que queda se recicla a metionina o se usa para formar cisteína.

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De propionil-CoA a succinil-CoA

Los ácidos grasos de cadena impar y cuatro aminoácidos dejan propionil-CoA. Tres enzimas lo convierten en succinil-CoA, que entra al ciclo de Krebs.

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Síntesis de serotonina y melatonina

El triptófano se convierte en serotonina en el intestino y el cerebro, y la serotonina en melatonina en la glándula pineal durante la noche.

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Síntesis suprarrenal de cortisol

En la corteza suprarrenal el colesterol se recorta e hidroxila paso a paso hasta el cortisol. Un bloqueo en un paso causa hiperplasia suprarrenal congénita.

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Vía clásica de síntesis de ácidos biliares

El hígado convierte el colesterol en ácidos biliares, que ayudan a digerir la grasa. Es también la principal vía para eliminar colesterol del cuerpo.

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Síntesis de prostaglandinas y tromboxano

Las células liberan ácido araquidónico de la membrana y forman prostaglandinas y tromboxano, señales locales de dolor, fiebre, coagulación y estómago.

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Lanzadera malato-aspartato

El NADH no atraviesa la membrana mitocondrial interna. Esta lanzadera lleva sus electrones adentro sobre el malato, y así hígado y corazón obtienen todo el ATP.

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Degradación lisosomal de los gangliósidos

Los lisosomas desarman los gangliósidos pieza por pieza hasta llegar a la esfingosina. Si falta una enzima en un paso, aparece una enfermedad de depósito.

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Metabolismo del etanol

El hígado oxida el etanol a acetaldehído y luego a acetato; en el camino produce mucho NADH, que desordena el resto del metabolismo.

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Construya una molécula

Una aminoácidos en un péptido y pliéguelo en hélice α, o arme una hebra de ADN con su complementaria.

Cargando el modelo 3D…

Moléculas

  • Amoníaco (amonio)El amoníaco sale de la degradación de los aminoácidos. Es tóxico para el cerebro, así que el hígado lo convierte en urea.
  • UreaLa urea es la forma en que el cuerpo elimina el nitrógeno sobrante: la fabrica el hígado y la excreta el riñón.
  • Glutamato (ácido glutámico)El glutamato reúne el nitrógeno de los aminoácidos y lo entrega para hacer urea; en el cerebro es el principal neurotransmisor excitador.
  • GlutaminaLa glutamina es el aminoácido más abundante de la sangre: transporta amoníaco sin peligro y alimenta al intestino, al riñón y a las células inmunes.
  • AlaninaLa alanina lleva el nitrógeno del músculo al hígado y allí vuelve a ser piruvato para hacer glucosa (ciclo glucosa-alanina).
  • FenilalaninaLa fenilalanina es un aminoácido esencial aromático. El hígado la convierte en tirosina; si no puede, se acumula y daña el cerebro.
  • TirosinaLa tirosina nace de la fenilalanina y es el punto de partida de la dopamina, la adrenalina, la melanina y las hormonas tiroideas.
  • TriptófanoEl triptófano es un aminoácido esencial del que se forman la serotonina, la melatonina y parte de la niacina (vitamina B3).
  • HomocisteínaLa homocisteína se forma cuando la metionina dona metilos. Si se acumula, daña los vasos y favorece la trombosis.
  • S-adenosilmetionina (SAM)La SAM es el principal donante de grupos metilo del cuerpo: metila ADN, neurotransmisores, fosfolípidos y creatina.
  • Tetrahidrobiopterina (BH4)La BH4 es el cofactor de las hidroxilasas de fenilalanina, tirosina y triptófano y de la óxido nítrico sintasa.
  • GlucosaLa glucosa es el azúcar que circula en la sangre y el combustible principal del cerebro y de los glóbulos rojos.
  • Glucosa-6-fosfatoLa glucosa-6-fosfato es la glucosa ya atrapada en la célula: desde aquí puede ir a energía, a glucógeno o a la vía de las pentosas.
  • Fructosa-1,6-bisfosfatoLa fructosa-1,6-bisfosfato es el azúcar con dos fosfatos que deja el paso comprometido de la glucólisis; la aldolasa la parte en dos.
  • PiruvatoEl piruvato es el final de la glucólisis: con oxígeno entra a la mitocondria y se quema; sin oxígeno se convierte en lactato.
  • LactatoEl lactato se forma cuando la célula trabaja sin oxígeno suficiente; el hígado lo vuelve glucosa. Medirlo ayuda a detectar el choque.
  • ATP (adenosín trifosfato)El ATP es la moneda de energía de la célula: al soltar su último fosfato paga por el movimiento, el transporte y la síntesis.
  • NAD⁺ (nicotinamida adenina dinucleótido)El NAD⁺ recoge electrones en la glucólisis y en el ciclo de Krebs y los lleva a la mitocondria como NADH. Se hace a partir de la niacina.
  • Acetil-CoAEl acetil-CoA es el punto donde se encuentran azúcares, grasas y proteínas: entra al ciclo de Krebs o se usa para hacer grasa, colesterol y cuerpos cetónicos.
  • CitratoEl citrato es la primera molécula del ciclo de Krebs; también lleva acetilo al citosol para hacer grasa y frena la glucólisis cuando sobra energía.
  • GlucógenoEl glucógeno es la reserva de glucosa del cuerpo: un polímero muy ramificado que se guarda en el hígado y en el músculo.
  • NADPHEl NADPH es la moneda de electrones para construir moléculas y para defenderse del daño oxidativo; viene sobre todo de la vía de las pentosas.
  • Ribosa-5-fosfatoLa ribosa-5-fosfato es el azúcar de cinco carbonos con el que la célula construye ADN, ARN, ATP, NAD y coenzima A.
  • UDP-glucosaLa UDP-glucosa es glucosa activada: la forma que usan las enzimas para construir glucógeno y para intercambiar azúcares con la galactosa.
  • FructosaLa fructosa es el azúcar de la fruta y la miel, y la mitad del azúcar de mesa; el hígado la procesa casi toda.
  • GalactosaLa galactosa es la mitad de la lactosa, el azúcar de la leche; el hígado la convierte en glucosa por la vía de Leloir.
  • CeramidaLa ceramida es el núcleo de todos los esfingolípidos: esfingosina unida a un ácido graso. También actúa como señal de estrés y de muerte celular.
  • EsfingomielinaLa esfingomielina es el esfingolípido con fosfato: abunda en la mielina y en la cara externa de las membranas. Se acumula en la enfermedad de Niemann-Pick.
  • Fosfatidilcolina (lecitina)La fosfatidilcolina o lecitina es el fosfolípido más abundante de las membranas y la base del surfactante que mantiene abiertos los alvéolos.
  • Glucosilceramida (glucocerebrósido)La glucosilceramida es una ceramida con una glucosa. Es el lípido que se acumula en los macrófagos en la enfermedad de Gaucher.
  • Galactosilceramida (galactocerebrósido)La galactosilceramida es una ceramida con una galactosa y uno de los lípidos principales de la mielina. No degradarla causa la enfermedad de Krabbe.
  • SulfátidoEl sulfátido es una galactosilceramida con un grupo sulfato. Forma parte de la mielina y se acumula en la leucodistrofia metacromática.
  • Gangliósido GM2El gangliósido GM2 es un glucolípido con ácido siálico de las membranas neuronales. Se acumula en las neuronas en la enfermedad de Tay-Sachs.
  • Ácido hialurónico (hialuronano)El ácido hialurónico es un glucosaminoglucano gigante y sin sulfato que retiene agua: lubrica las articulaciones y da volumen al vítreo y la piel.
  • ColesterolEl colesterol es un esterol de 27 carbonos que da firmeza a las membranas y es la materia prima de hormonas esteroides, ácidos biliares y vitamina D.
  • MevalonatoEl mevalonato es el producto de la HMG-CoA reductasa: un compuesto de seis carbonos que dirige el carbono hacia el colesterol y los isoprenoides.
  • Isopentenil pirofosfato (IPP)El isopentenil pirofosfato es el ladrillo de cinco carbonos (isopreno activo) con el que se construyen el colesterol y muchos otros isoprenoides.
  • EscualenoEl escualeno es un hidrocarburo lineal de 30 carbonos, sin oxígeno, que se pliega para formar el primer esterol.
  • LanosterolEl lanosterol es el primer esterol de la vía: ya tiene los cuatro anillos, pero le sobran tres metilos para ser colesterol.
  • Ácido cólicoEl ácido cólico es uno de los dos ácidos biliares primarios: el hígado lo hace con colesterol para emulsionar las grasas en el intestino.
  • Palmitato (ácido palmítico)El palmitato es el ácido graso saturado de 16 carbonos que fabrica el cuerpo y el más común en la grasa humana.
  • Malonil-CoAEl malonil-CoA es a la vez el ladrillo de la síntesis de grasa y la señal que impide quemarla al mismo tiempo.
  • Carnitina (L-carnitina)La carnitina es el transportador que lleva los ácidos grasos de cadena larga dentro de la mitocondria para quemarlos.
  • Acetoacetato (ácido acetoacético)El acetoacetato es el primer cuerpo cetónico que fabrica el hígado; los demás tejidos lo convierten de nuevo en acetil-CoA.
  • β-HidroxibutiratoEl β-hidroxibutirato es el cuerpo cetónico más abundante en la sangre; se mide para diagnosticar y seguir la cetoacidosis.
  • Propionil-CoAEl propionil-CoA es el resto de 3 carbonos que dejan los ácidos grasos impares y algunos aminoácidos; acaba como succinil-CoA.
  • CreatinaLa creatina es un compuesto nitrogenado pequeño que el músculo y el cerebro usan como reserva rápida de energía, guardada como fosfocreatina.
  • CreatininaLa creatinina es el desecho de la creatina muscular. Se forma a ritmo constante y la eliminan los riñones: es el principal marcador de la filtración renal.
  • Óxido nítrico (NO)El óxido nítrico es un gas de vida muy corta que dilata los vasos, transmite señales nerviosas y que las células inmunes usan para matar microbios.
  • Globotriaosilceramida (Gb3)La Gb3 es una ceramida con tres azúcares. La α-galactosidasa A la degrada; en la enfermedad de Fabry se acumula en vasos, riñón, corazón y nervios.
  • HemoEl hemo es un anillo de porfirina con un hierro en el centro; permite a la hemoglobina llevar oxígeno y a los citocromos mover electrones.
  • BilirrubinaLa bilirrubina es el pigmento amarillo que queda al romper el hemo; si se acumula, pone amarillos la piel y los ojos (ictericia).
  • Protoporfirina IXLa protoporfirina IX es el anillo del hemo antes de recibir el hierro; es roja, fluorescente y se acumula en la protoporfiria.
  • PorfobilinógenoEl porfobilinógeno es el primer anillo de pirrol de la síntesis del hemo; alto en la orina, indica una crisis de porfiria aguda.
  • Ácido δ-aminolevulínico (ALA)El ALA es la primera molécula propia de la síntesis del hemo; sube en las porfirias agudas y en la intoxicación por plomo.
  • AMP cíclico (AMPc)El segundo mensajero clásico: la adenilato ciclasa lo fabrica a partir del ATP cuando llega una hormona y la fosfodiesterasa lo destruye.
  • CortisolEl principal glucocorticoide: sube la glucosa, moviliza reservas en el ayuno y el estrés, y frena la inflamación.
  • AldosteronaEl mineralocorticoide de la zona glomerular: hace que el riñón retenga sodio y agua y elimine potasio e hidrogeniones.
  • 17-hidroxiprogesterona (17-OHP)Un intermediario de la síntesis del cortisol; se acumula cuando falta la 21-hidroxilasa y por eso se mide en el tamizaje neonatal.
  • Tiroxina (T4)La hormona que más produce la tiroides; es sobre todo una prohormona que los tejidos convierten en T3 activa.
  • Triyodotironina (T3)La forma activa de la hormona tiroidea: se une a receptores nucleares y acelera el metabolismo, el corazón y el desarrollo del cerebro.
  • AdrenalinaLa hormona de la médula suprarrenal para el estrés agudo: sube la glucosa y los ácidos grasos, y acelera el corazón.
  • 5-metilcitosinaLa 5-metilcitosina es una citosina con un grupo metilo extra; es la principal marca epigenética del ADN y suele apagar los genes.
  • α-amanitinaLa α-amanitina es la toxina de hongos como Amanita phalloides; bloquea la ARN polimerasa II y destruye las células del hígado.
  • PRPP (fosforribosil pirofosfato)El PRPP es la ribosa activada: el punto de partida para fabricar y reciclar todos los nucleótidos.
  • IMP (inosina monofosfato)El IMP es la primera purina completa que fabrica la célula; de él salen el AMP y el GMP.
  • Ácido úricoEl ácido úrico es el producto final de las purinas en el ser humano; si se acumula, forma cristales que causan gota y cálculos.
  • HipoxantinaLa hipoxantina es una purina que la célula puede reciclar (HGPRT) o degradar hasta ácido úrico (xantina oxidasa).
  • Ácido oróticoEl ácido orótico es el anillo de pirimidina recién hecho, antes de unirse al azúcar; en la orina indica un bloqueo de la vía o del ciclo de la urea.
  • dTMP (timidina monofosfato)El dTMP es el nucleótido de timina, exclusivo del ADN; muchos fármacos contra el cáncer actúan impidiendo que se forme.
  • Ubiquinona (coenzima Q₁₀)La ubiquinona es una molécula grasa que se mueve dentro de la membrana mitocondrial y lleva electrones de los complejos I y II al complejo III.
  • Glutatión (GSH)El glutatión es un tripéptido con un grupo tiol que neutraliza oxidantes y tóxicos; es el principal antioxidante dentro de la célula.
  • FAD (flavina adenina dinucleótido)El FAD es la coenzima derivada de la riboflavina que recoge electrones en el ciclo de Krebs y la β-oxidación y los entrega a la ubiquinona.
  • Ácido araquidónicoEl ácido araquidónico es un ácido graso omega-6 de 20 carbonos guardado en las membranas. Se libera según la necesidad y es la fuente de todos los eicosanoides.
  • DopaminaLa dopamina es una catecolamina neurotransmisora del movimiento, la recompensa y el control de la prolactina, y precursora de la norepinefrina.
  • L-DOPA (levodopa)La L-DOPA es el primer producto de la síntesis de catecolaminas. Como levodopa entra al cerebro y repone la dopamina en la enfermedad de Parkinson.
  • LeucinaLa leucina es un aminoácido esencial de cadena ramificada. Es solo cetogénica y una señal fuerte para la síntesis de proteína muscular.
  • MelatoninaLa melatonina es la hormona pineal de la oscuridad. Sube de noche y le indica al reloj del cuerpo que es hora de dormir.
  • MetioninaLa metionina es un aminoácido esencial con azufre. Inicia todas las proteínas y es la fuente de la SAM, el principal donante de metilos.
  • Norepinefrina (noradrenalina)La norepinefrina es el transmisor de los nervios simpáticos y una hormona de la médula suprarrenal. Sube la presión arterial y el estado de alerta.
  • Prostaglandina H₂ (PGH₂)La PGH₂ es el producto inestable de la COX. Cada tipo celular la convierte en su propio prostanoide: TXA₂, PGI₂, PGE₂, PGD₂ o PGF₂α.
  • S-adenosilhomocisteína (SAH)La SAH es lo que queda de la SAM después de ceder su metilo. Debe eliminarse rápido porque bloquea la metilación.
  • Serotonina (5-hidroxitriptamina)La serotonina se forma desde el triptófano. Es un neurotransmisor cerebral del ánimo y el sueño, y en el intestino controla la motilidad.
  • EsfingosinaLa esfingosina es el esqueleto de aminoalcohol de todos los esfingolípidos. Se libera cuando los lisosomas degradan la ceramida.
  • Tromboxano A₂ (TXA₂)El TXA₂ es la señal plaquetaria que atrae más plaquetas y contrae los vasos. La aspirina bloquea su síntesis durante toda la vida de la plaqueta.
  • HistidinaLa histidina es un aminoácido esencial con un anillo de imidazol que gana o cede protones a pH fisiológico: amortigua y participa en la catálisis.
  • HidroxiprolinaLa hidroxiprolina es una prolina con un grupo OH añadido dentro del colágeno; sin vitamina C no se forma y el colágeno se deshace.
  • EtanolEl alcohol de las bebidas: una molécula pequeña que cruza todas las membranas y que el hígado oxida a acetaldehído y acetato.
  • AcetaldehídoEl primer producto del alcohol en el hígado: muy reactivo, causa la resaca, el rubor y parte del daño hepático y del cáncer.
  • NAPQI (N-acetil-p-benzoquinona imina)El metabolito tóxico del acetaminofén: el glutatión lo neutraliza, pero si se agota destruye las células del hígado.
  • N-acetilcisteína (NAC)Derivado de la cisteína que repone el glutatión del hígado; es el antídoto de la intoxicación por acetaminofén.
  • Fomepizol (4-metilpirazol)Inhibidor de la alcohol deshidrogenasa: impide que el metanol y el etilenglicol se transformen en sus ácidos tóxicos.
  • Vitamina A (retinol)La vitamina A permite ver con poca luz, mantiene sanos los epitelios (ojo, piel, mucosas) y ayuda a las defensas.
  • Vitamina D (calcitriol)La vitamina D se forma en la piel con el sol y se activa en hígado y riñón; sube el calcio y el fosfato para mineralizar el hueso.
  • Vitamina E (α-tocoferol)La vitamina E es el antioxidante de las membranas: frena la oxidación de las grasas de las células, sobre todo en nervios y glóbulos rojos.
  • Vitamina K (filoquinona)La vitamina K permite que el hígado active los factores de la coagulación; sin ella la sangre tarda en coagular.
  • Tiamina (vitamina B1)La tiamina, como tiamina pirofosfato, es indispensable para sacar energía de la glucosa, sobre todo en el cerebro y el corazón.
  • Riboflavina (vitamina B2)La riboflavina forma el FAD y el FMN, transportadores de electrones de muchas reacciones de oxidación de la célula.
  • Niacina (vitamina B3)La niacina forma el NAD⁺ y el NADP⁺, las coenzimas que mueven electrones en cientos de reacciones; su falta causa pelagra.
  • Ácido pantoténico (vitamina B5)El ácido pantoténico forma la coenzima A, que transporta grupos acilo como el acetilo en el metabolismo de grasas, azúcares y proteínas.
  • Vitamina B6 (piridoxal fosfato)La vitamina B6, como piridoxal fosfato, es la coenzima del metabolismo de los aminoácidos: transaminaciones, neurotransmisores y hemo.
  • Biotina (vitamina B7)La biotina es la coenzima de las carboxilasas, las enzimas que agregan CO₂ en la gluconeogénesis y en la síntesis de ácidos grasos.
  • Folato (vitamina B9)El folato transporta grupos de un carbono para fabricar ADN; su falta causa anemia megaloblástica y defectos del tubo neural.
  • Vitamina C (ácido ascórbico)La vitamina C es necesaria para formar colágeno estable, absorber hierro y proteger del daño oxidativo; su falta causa escorbuto.

Enzimas y proteínas

  • Carbamoil fosfato sintetasa I (CPS-I)La CPS-I abre el ciclo de la urea en la mitocondria del hígado: une amoníaco y CO₂ con 2 ATP para formar carbamoil fosfato.
  • Ornitina transcarbamilasa (OTC)La OTC une el carbamoil fosfato con la ornitina para formar citrulina. Su déficit, ligado al X, es el trastorno del ciclo de la urea más común.
  • Argininosuccinato sintetasa (ASS)La argininosuccinato sintetasa une citrulina y aspartato en el citosol; así entra el segundo nitrógeno de la urea.
  • Argininosuccinato liasa (ASL)La argininosuccinato liasa parte el argininosuccinato en arginina y fumarato; el fumarato conecta el ciclo de la urea con el de Krebs.
  • Arginasa 1La arginasa 1 cierra el ciclo de la urea en el citosol del hígado: libera urea y regenera la ornitina.
  • Alanina aminotransferasa (ALT, GPT)La ALT pasa el grupo amino de la alanina al α-cetoglutarato. Medida en sangre, es el marcador más usado de daño del hígado.
  • Aspartato aminotransferasa (AST, GOT)La AST intercambia aspartato y oxalacetato con glutamato y α-cetoglutarato. Aporta el aspartato del ciclo de la urea y marca lesión hepática.
  • Glutamato deshidrogenasa (GDH)La glutamato deshidrogenasa libera el amoníaco del glutamato en la mitocondria del hígado y une la degradación de aminoácidos con el ciclo de Krebs.
  • Glutamina sintetasaLa glutamina sintetasa atrapa el amoníaco libre uniéndolo al glutamato. Así protege al cerebro y lleva el nitrógeno de forma segura por la sangre.
  • Fenilalanina hidroxilasa (PAH)La fenilalanina hidroxilasa convierte la fenilalanina en tirosina en el hígado. Si falla, la fenilalanina se acumula: fenilcetonuria.
  • α-Cetoácido deshidrogenasa de cadena ramificada (BCKDH)La BCKDH degrada leucina, isoleucina y valina después de su transaminación. Si falla, la orina huele a jarabe de arce.
  • Cistationina β-sintasa (CBS)La cistationina β-sintasa une homocisteína y serina en la vía que forma cisteína. Su déficit causa la homocistinuria clásica.
  • Metionina sintasaLa metionina sintasa pasa un metilo del 5-metiltetrahidrofolato a la homocisteína. Une el ciclo del folato con la vitamina B12.
  • Tirosina hidroxilasaLa tirosina hidroxilasa forma L-DOPA a partir de tirosina: es el paso limitante para hacer dopamina, noradrenalina y adrenalina.
  • HexocinasaLa hexocinasa abre la glucólisis: pone un fosfato en la glucosa y la deja atrapada en la célula.
  • Fosfofructocinasa-1 (PFK-1)La fosfofructocinasa-1 es el interruptor principal de la glucólisis: decide si la glucosa se quema según la energía que tiene la célula.
  • Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH)La GAPDH es la enzima de la glucólisis que produce NADH y crea un enlace de alta energía; el arsénico la engaña.
  • Piruvato cinasaLa piruvato cinasa hace el último paso de la glucólisis y su segundo ATP; si falla en el eritrocito, el glóbulo rojo se destruye antes de tiempo.
  • Hemoglobina y 2,3-BPGLa hemoglobina lleva el oxígeno en la sangre; el 2,3-BPG, hecho por un desvío de la glucólisis del eritrocito, la ayuda a soltarlo en los tejidos.
  • Complejo piruvato deshidrogenasa (PDH)La piruvato deshidrogenasa es la puerta entre la glucólisis y el ciclo de Krebs; necesita cinco coenzimas y cuatro vitaminas B.
  • Citrato sintasaLa citrato sintasa abre cada vuelta del ciclo de Krebs: une el acetil-CoA con el oxalacetato y forma citrato.
  • Isocitrato deshidrogenasaLa isocitrato deshidrogenasa es el paso que marca el ritmo del ciclo de Krebs; sus parientes mutados en algunos cánceres fabrican un oncometabolito.
  • α-Cetoglutarato deshidrogenasaLa α-cetoglutarato deshidrogenasa es la gemela de la PDH dentro del ciclo: libera el segundo CO₂ y usa las mismas vitaminas.
  • Succinato deshidrogenasa (complejo II)La succinato deshidrogenasa es la enzima del ciclo de Krebs que también es parte de la cadena respiratoria; si falla, el succinato acumulado favorece tumores.
  • Piruvato carboxilasaLa piruvato carboxilasa convierte el piruvato en oxaloacetato dentro de la mitocondria: primer paso para fabricar glucosa y para rellenar el ciclo de Krebs.
  • Fosfoenolpiruvato carboxicinasa (PEPCK)La PEPCK convierte el oxaloacetato en fosfoenolpiruvato gastando GTP; es una enzima clave de la gluconeogénesis que el glucagón enciende y la insulina apaga.
  • Fructosa-1,6-bisfosfatasa (FBPasa-1)La fructosa-1,6-bisfosfatasa quita un fosfato a la fructosa-1,6-bisfosfato y es el principal punto de control de la gluconeogénesis.
  • Glucosa-6-fosfatasaLa glucosa-6-fosfatasa libera glucosa a la sangre desde el hígado y el riñón; es el último paso de la gluconeogénesis y de la glucogenólisis.
  • Glucógeno sintasaLa glucógeno sintasa alarga las cadenas de glucógeno con glucosa tomada de la UDP-glucosa; la insulina la activa después de comer.
  • Glucógeno fosforilasaLa glucógeno fosforilasa suelta glucosa-1-fosfato del glucógeno; es la enzima que controla la degradación en el hígado y en el músculo.
  • Enzima desramificante del glucógenoLa enzima desramificante quita las ramas del glucógeno para que la fosforilasa pueda seguir; tiene dos actividades en una sola proteína.
  • Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD)La G6PD produce NADPH en la vía de las pentosas; en el glóbulo rojo es la única defensa contra el daño oxidativo.
  • TranscetolasaLa transcetolasa intercambia unidades de dos carbonos entre azúcares en la vía de las pentosas; necesita tiamina (vitamina B1).
  • Aldolasa BLa aldolasa B del hígado parte la fructosa-1-fosfato en dos triosas; si falta, la fructosa de la dieta se vuelve tóxica.
  • Galactosa-1-fosfato uridiltransferasa (GALT)La GALT es la enzima central de la vía de Leloir: vuelve la galactosa-1-fosfato un azúcar que el cuerpo puede usar. Su falta causa la galactosemia clásica.
  • Glucocerebrosidasa (β-glucosidasa ácida)La glucocerebrosidasa es la enzima del lisosoma que separa la glucosa de la glucosilceramida. Su falta causa la enfermedad de Gaucher.
  • Hexosaminidasa A (β-hexosaminidasa A)La hexosaminidasa A es la enzima del lisosoma que corta el gangliósido GM2. Si falta su subunidad α, las neuronas se llenan de GM2: enfermedad de Tay-Sachs.
  • α-Galactosidasa ALa α-galactosidasa A quita la galactosa terminal de la globotriaosilceramida en el lisosoma. Su falta, ligada al X, causa la enfermedad de Fabry.
  • Esfingomielinasa ácidaLa esfingomielinasa ácida parte la esfingomielina en ceramida y fosfocolina dentro del lisosoma. Su falta causa Niemann-Pick tipos A y B.
  • α-L-iduronidasaLa α-L-iduronidasa quita el ácido idurónico del extremo del dermatán y el heparán sulfato en el lisosoma. Su falta causa la mucopolisacaridosis I (Hurler).
  • Receptor de LDLEl receptor de LDL capta las partículas LDL de la sangre y las mete en la célula; si falla, el colesterol LDL sube desde el nacimiento.
  • Lipoproteína lipasa (LPL)La lipoproteína lipasa, anclada en los capilares, corta los triglicéridos de quilomicrones y VLDL para que músculo y grasa tomen los ácidos grasos.
  • LCAT (lecitina-colesterol aciltransferasa)La LCAT esterifica el colesterol libre en la HDL; el éster se hunde al centro de la partícula, que madura de disco a esfera.
  • CETP (proteína de transferencia de ésteres de colesterol)La CETP pasa ésteres de colesterol de la HDL a las lipoproteínas con ApoB y trae triglicéridos de vuelta.
  • PCSK9La PCSK9 se une al receptor de LDL y lo lleva a destruirse; bloquearla deja más receptores y baja mucho el colesterol LDL.
  • Escualeno epoxidasaLa escualeno epoxidasa activa el escualeno con oxígeno para que pueda cerrarse en anillos; es el segundo control de la síntesis de colesterol.
  • Colesterol 7α-hidroxilasa (CYP7A1)La CYP7A1 del hígado da el primer paso para convertir colesterol en ácidos biliares y controla la velocidad de esa vía.
  • Apolipoproteína B (ApoB-100 y ApoB-48)La ApoB es la proteína estructural de quilomicrones, VLDL, IDL y LDL: cada una de esas partículas lleva una sola copia.
  • Apolipoproteína E (ApoE)La ApoE es la llave con la que los remanentes de quilomicrones y la IDL entran al hígado; sus variantes cambian el colesterol y el riesgo de Alzheimer.
  • Acetil-CoA carboxilasa (ACC)La acetil-CoA carboxilasa decide si el cuerpo fabrica grasa: convierte acetil-CoA en malonil-CoA usando biotina y ATP.
  • Ácido graso sintasa (FAS)La ácido graso sintasa es una sola proteína gigante con siete actividades que arma el palmitato de dos en dos carbonos.
  • Carnitina palmitoiltransferasa I (CPT-I)La CPT-I es la puerta de entrada de la grasa a la mitocondria: pasa el ácido graso de la CoA a la carnitina para que pueda cruzar.
  • Acil-CoA deshidrogenasa de cadena media (MCAD)La MCAD hace el primer paso de la β-oxidación en los ácidos grasos de 6 a 12 carbonos; su falta es el defecto más común del grupo.
  • HMG-CoA sintasa mitocondrial (HMGCS2)La HMG-CoA sintasa mitocondrial es la enzima que enciende la fabricación de cuerpos cetónicos en el hígado durante el ayuno.
  • β-Hidroxibutirato deshidrogenasa (BDH1)Esta enzima convierte el acetoacetato en β-hidroxibutirato en el hígado, y al revés en los tejidos que queman cetonas.
  • Succinil-CoA:3-cetoácido CoA transferasa (SCOT)La SCOT permite a músculo, corazón y cerebro usar las cetonas: pasa la CoA del succinil-CoA al acetoacetato.
  • Lipasa sensible a hormonas (HSL)La lipasa sensible a hormonas libera ácidos grasos de la grasa almacenada cuando el cuerpo necesita energía (ayuno, estrés, ejercicio).
  • Proteasoma (26S, subunidad β5)El proteasoma es la trituradora de la célula para las proteínas marcadas con ubiquitina. Fármacos para el mieloma como el bortezomib bloquean su sitio de corte.
  • Óxido nítrico sintasa (NOS)La óxido nítrico sintasa convierte la arginina en citrulina y óxido nítrico, un gas que relaja los vasos, transmite señales nerviosas y ayuda a matar microbios.
  • Iduronato-2-sulfatasa (I2S)La iduronato-2-sulfatasa retira el sulfato del ácido idurónico en el dermatán y el heparán sulfato. Su falta causa el síndrome de Hunter (MPS II).
  • Arilsulfatasa A (ARSA)La arilsulfatasa A retira el sulfato de la sulfatida en el lisosoma, con la saposina B. Sin ella se destruye la mielina: leucodistrofia metacromática.
  • Galactocerebrosidasa (GALC)La galactocerebrosidasa degrada la galactosilceramida y la psicosina tóxica. Su déficit mata las células que forman mielina: enfermedad de Krabbe.
  • Hexosaminidasa B (β-hexosaminidasa B)La hexosaminidasa B (ββ) recorta aminoazúcares de glucolípidos y oligosacáridos. Perder su subunidad β causa la enfermedad de Sandhoff.
  • ALA sintasaLa ALA sintasa abre y controla la síntesis del hemo: une glicina y succinil-CoA en la mitocondria.
  • ALA deshidratasaLa ALA deshidratasa une dos ALA en el primer anillo de pirrol; es la enzima más sensible al plomo.
  • Porfobilinógeno desaminasaLa porfobilinógeno desaminasa encadena cuatro pirroles; su déficit causa la porfiria aguda intermitente.
  • Uroporfirinógeno descarboxilasaLa uroporfirinógeno descarboxilasa quita cuatro carboxilos al anillo; cuando falla en el hígado aparece la porfiria cutánea tarda.
  • FerroquelatasaLa ferroquelatasa pone el hierro dentro de la protoporfirina y termina la síntesis del hemo en la mitocondria.
  • Hemo oxigenasaLa hemo oxigenasa rompe el anillo del hemo y libera biliverdina, hierro y monóxido de carbono.
  • Biliverdina reductasaLa biliverdina reductasa convierte la biliverdina verde en bilirrubina amarilla usando NADPH.
  • UGT1A1 (bilirrubina UDP-glucuronosiltransferasa)La UGT1A1 del hígado pega ácido glucurónico a la bilirrubina para que se disuelva en la bilis; su falla causa Gilbert y Crigler-Najjar.
  • MioglobinaLa mioglobina guarda oxígeno dentro del músculo; tiene un solo hemo y lo suelta solo cuando el oxígeno baja mucho.
  • Adenilato ciclasaLa enzima que convierte ATP en AMPc cuando una hormona activa un receptor acoplado a Gs; es el amplificador de la señal.
  • Proteína cinasa A (PKA)La cinasa que traduce el AMPc en acción: fosforila enzimas del glucógeno, la grasa y la glucosa durante el ayuno y el estrés.
  • Proteína cinasa activada por AMP (AMPK)El medidor de combustible de la célula: cuando el ATP baja y sube el AMP, apaga lo que gasta energía y enciende lo que la produce.
  • mTOR (diana de rapamicina en mamíferos)Una cinasa que decide si la célula crece: con nutrientes, insulina y energía suficientes enciende la síntesis de proteínas y frena la autofagia.
  • Receptor de insulinaReceptor con actividad tirosina cinasa: la insulina lo activa y él fosforila las proteínas que llevan GLUT4 a la membrana y guardan glucosa.
  • Aromatasa (CYP19A1)La enzima que convierte andrógenos en estrógenos; está en el ovario, la placenta, la grasa, el hueso y el cerebro.
  • 21-hidroxilasa (CYP21A2)Enzima suprarrenal necesaria para fabricar cortisol y aldosterona; su déficit es la causa del 95 % de la hiperplasia suprarrenal congénita.
  • 11β-hidroxilasa (CYP11B1)Hace el último paso del cortisol en la mitocondria de la zona fascicular; su déficit causa hiperplasia suprarrenal con hipertensión.
  • 17α-hidroxilasa/17,20-liasa (CYP17A1)Una sola enzima con dos actividades que deciden si la pregnenolona va a cortisol, a andrógenos o solo a aldosterona.
  • Peroxidasa tiroidea (TPO)La enzima clave de la tiroides: oxida el yoduro, lo pega a la tiroglobulina y une las tirosinas yodadas para formar T4 y T3.
  • Desyodasas de yodotironinas (DIO1, DIO2, DIO3)Tres selenoenzimas que activan la T4 a T3 o la inactivan; deciden cuánta hormona tiroidea activa recibe cada tejido.
  • ADN polimerasasLas ADN polimerasas copian el ADN añadiendo nucleótidos uno a uno al extremo 3' de la cadena nueva, siguiendo la cadena molde.
  • ADN helicasasLas helicasas son motores que separan las dos cadenas del ADN gastando ATP; abren la horquilla de replicación y ayudan a reparar el ADN.
  • Topoisomerasas (I y II)Las topoisomerasas cortan y vuelven a unir el ADN para quitarle las torsiones que aparecen al abrirlo; son el blanco de varios antineoplásicos.
  • ADN girasa bacteriana (blanco de las fluoroquinolonas)La ADN girasa es una topoisomerasa II exclusiva de las bacterias que introduce superenrollamiento negativo; las fluoroquinolonas la bloquean.
  • TelomerasaLa telomerasa alarga los extremos de los cromosomas (telómeros) usando su propio ARN como molde; está activa en células madre y en la mayoría de los cánceres.
  • ARN polimerasas I, II y IIILas ARN polimerasas copian el ADN en ARN; las células humanas tienen tres en el núcleo, cada una dedicada a un tipo de ARN.
  • EspliceosomaEl espliceosoma es una gran máquina de ARN y proteínas que corta los intrones del pre-ARNm y une los exones; su núcleo catalítico es ARN.
  • Ribosoma (y antibióticos que lo atacan)El ribosoma es la fábrica de proteínas: lee el ARNm y une aminoácidos. El bacteriano es distinto del humano, y por eso muchos antibióticos lo atacan.
  • PRPP sintetasaFabrica el PRPP, la ribosa activada que necesitan la síntesis y el reciclaje de todos los nucleótidos.
  • Glutamina-PRPP amidotransferasaEs el interruptor principal de la síntesis de purinas: el paso comprometido que se apaga cuando ya hay suficientes nucleótidos.
  • Hipoxantina-guanina fosforribosiltransferasa (HGPRT)Recicla las bases hipoxantina y guanina para no tener que fabricarlas de nuevo; su falta causa el síndrome de Lesch-Nyhan.
  • Adenina fosforribosiltransferasa (APRT)Recicla la adenina libre; si falta, la adenina se convierte en un compuesto insoluble que forma cálculos renales.
  • Xantina oxidasaHace los dos últimos pasos de la degradación de purinas y produce el ácido úrico; es el blanco del alopurinol y el febuxostat.
  • Adenosina desaminasa (ADA)Elimina la adenosina y la desoxiadenosina; sin ella los linfocitos mueren y aparece una inmunodeficiencia combinada grave.
  • Ribonucleótido reductasaConvierte los ribonucleótidos en desoxirribonucleótidos, los ladrillos del ADN; es el blanco de la hidroxiurea.
  • CAD (carbamoil fosfato sintetasa II)Una sola proteína hace los tres primeros pasos de las pirimidinas; su parte CPS-II es el punto de control de la vía.
  • Dihidroorotato deshidrogenasa (DHODH)La única enzima mitocondrial de la síntesis de pirimidinas; la bloquea la leflunomida, usada en la artritis reumatoide.
  • UMP sintasaTermina la primera pirimidina: une el orotato a la ribosa-fosfato y lo convierte en UMP. Su falta causa aciduria orótica.
  • IMP deshidrogenasa (IMPDH)Abre el camino del GMP desde el IMP; los linfocitos la necesitan mucho, por eso el micofenolato la bloquea para evitar el rechazo.
  • Complejo I (NADH deshidrogenasa)El complejo I es la puerta de entrada del NADH a la cadena respiratoria: pasa sus electrones a la ubiquinona y bombea protones.
  • Complejo III (citocromo bc₁)El complejo III pasa los electrones del ubiquinol al citocromo c y, con el ciclo Q, bombea protones.
  • Citocromo c oxidasa (complejo IV)La citocromo c oxidasa es el último complejo de la cadena: entrega los electrones al oxígeno, forma agua y bombea protones.
  • ATP sintasa (complejo V)La ATP sintasa es un motor molecular: el regreso de los protones a la matriz la hace girar y cada vuelta fabrica ATP a partir de ADP y fosfato.
  • UCP1 (termogenina)La UCP1 es un canal de protones de la grasa parda: deja que el gradiente se descargue sin hacer ATP y la energía sale como calor.
  • Superóxido dismutasa (SOD)La superóxido dismutasa convierte el radical superóxido en peróxido de hidrógeno y oxígeno; es la primera línea antioxidante.
  • CatalasaLa catalasa descompone el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno; trabaja sobre todo en los peroxisomas y en el glóbulo rojo.
  • Glutatión peroxidasa (GPX)La glutatión peroxidasa elimina el peróxido de hidrógeno y los peróxidos de lípidos usando glutatión; contiene selenio.
  • Citocromo cEl citocromo c es una proteína pequeña con hemo que lleva un electrón a la vez del complejo III al complejo IV; fuera de su sitio, activa la apoptosis.
  • ColágenoEl colágeno es la proteína más abundante del cuerpo: tres cadenas trenzadas que dan resistencia a hueso, piel, tendones y vasos.
  • ElastinaLa elastina deja que arterias, pulmones y piel se estiren y vuelvan a su forma; se arma sobre un andamio de fibrilina.
  • Fibrilina-1La fibrilina-1 forma microfibrillas que sostienen las fibras elásticas y guardan el TGF-β; sus variantes causan el síndrome de Marfan.
  • AlbúminaLa albúmina es la proteína más abundante del plasma: mantiene el agua dentro de los vasos y transporta ácidos grasos, bilirrubina, calcio y fármacos.
  • Inmunoglobulinas (anticuerpos)Las inmunoglobulinas son los anticuerpos: proteínas en forma de Y que fabrican las células plasmáticas para reconocer y marcar lo extraño.
  • α1-antitripsinaLa α1-antitripsina, hecha en el hígado, frena a la elastasa de los neutrófilos y protege el pulmón; si se pliega mal, también daña el hígado.
  • Transtiretina (prealbúmina)La transtiretina lleva tiroxina y vitamina A en la sangre; si su tetrámero se desarma, forma amiloide en el corazón y los nervios.
  • Proteína priónica (PrP)La proteína priónica normal está en las neuronas; su forma mal plegada convierte a las demás en copias de sí misma y destruye el cerebro.
  • HMG-CoA reductasaLa HMG-CoA reductasa forma mevalonato, el paso lento que fija cuánto colesterol fabrica la célula. Las estatinas la bloquean.
  • Ciclooxigenasa (COX-1 y COX-2)La ciclooxigenasa convierte el ácido araquidónico en el origen de todas las prostaglandinas y tromboxanos. La aspirina y los AINE la bloquean.
  • Enzima convertidora de angiotensina (ECA)La ECA forma angiotensina II, que contrae los vasos, y degrada la bradicinina, que los dilata. Los IECA la bloquean.
  • Vitamina K epóxido reductasa (VKORC1)La VKORC1 recicla la vitamina K ya usada para que el hígado siga activando los factores de coagulación. La warfarina la bloquea.
  • Dihidrofolato reductasa (DHFR)La DHFR devuelve el dihidrofolato a tetrahidrofolato, el portador de unidades de un carbono para fabricar ADN. El metotrexato la bloquea.
  • Timidilato sintasaLa timidilato sintasa forma dTMP, el bloque de timina que solo necesita el ADN. El fluorouracilo la bloquea.
  • Na⁺/K⁺-ATPasa (bomba de sodio)La bomba de sodio gasta ATP para sacar Na⁺ de la célula y meter K⁺. La digoxina la bloquea en el corazón.
  • H⁺/K⁺-ATPasa (bomba de protones gástrica)La bomba de protones gástrica gasta ATP para cambiar H⁺ por K⁺ y produce el ácido del estómago. Los IBP la bloquean.
  • Alcohol deshidrogenasa (ADH)Enzima del hígado que inicia la eliminación del alcohol: lo convierte en acetaldehído usando NAD⁺ y un átomo de zinc.
  • Aldehído deshidrogenasa 2 (ALDH2)Enzima mitocondrial que elimina el acetaldehído del alcohol; cuando falla, beber causa rubor, náuseas y palpitaciones.
  • Citocromo P450 2E1 (CYP2E1, MEOS)Enzima del hígado que oxida etanol cuando se bebe mucho y que convierte el acetaminofén y otros tóxicos en productos dañinos.
  • Citocromo P450 3A4 (CYP3A4)La enzima P450 más abundante del hígado y el intestino; transforma cerca de la mitad de los fármacos y es la clave de muchas interacciones.

Temas

  • Transaminación y desaminaciónAsí se quita el nitrógeno a los aminoácidos: las transaminasas lo reúnen en el glutamato y la glutamato deshidrogenasa lo libera como amoníaco.
  • Metabolismo de un carbono (folato, B12 y SAM)El folato y la vitamina B12 mueven grupos de un carbono para hacer ADN y metilar moléculas; si fallan, aparecen anemia megaloblástica y homocisteína alta.
  • Moléculas derivadas de aminoácidosAdemás de formar proteínas, los aminoácidos dan hormonas, neurotransmisores, pigmentos y moléculas clave como el óxido nítrico, la creatina y el hemo.
  • Aminoácidos glucogénicos y cetogénicosSegún dónde termine su esqueleto de carbono, un aminoácido puede servir para fabricar glucosa, cuerpos cetónicos o ambos.
  • Ciclo de CoriEn el ciclo de Cori, el lactato que producen el músculo y los glóbulos rojos viaja al hígado, se vuelve glucosa y regresa a la sangre.
  • Ciclo glucosa-alaninaEl músculo envía al hígado su nitrógeno sobrante en forma de alanina; el hígado lo convierte en urea y devuelve glucosa.
  • Química de los carbohidratosLos azúcares se distinguen por su grupo carbonilo, su número de carbonos y la orientación de sus OH; se unen entre sí por enlaces glucosídicos.
  • Química de los lípidosLos lípidos no se disuelven en agua: ácidos grasos, triacilgliceroles que guardan energía, y fosfolípidos, esfingolípidos y esteroides de las membranas.
  • FosfolípidosLos fosfolípidos tienen una cabeza con fosfato que atrae el agua y dos colas grasas que la evitan; por eso forman las bicapas de todas las membranas.
  • Esfingolípidos y esfingolipidosisLos esfingolípidos se construyen sobre la ceramida y abundan en la mielina y las neuronas; si falla una enzima lisosomal que los degrada, se acumulan.
  • Estructura de las membranasLa membrana celular es una bicapa de lípidos con proteínas incrustadas que se mueven en ella, como un mosaico fluido.
  • Transporte a través de membranasLas moléculas cruzan la membrana por difusión simple, por canales y transportadores a favor de gradiente, o con gasto de energía contra él.
  • Organelos celulares y su metabolismoCada organelo tiene su propio trabajo metabólico: la mitocondria produce ATP, el lisosoma recicla, el peroxisoma oxida y el retículo y el Golgi fabrican.
  • Enfermedades de depósito lisosomalCuando falta una enzima del lisosoma, la molécula que debía degradar se queda dentro, el lisosoma se agranda y la célula termina por fallar.
  • Glucosaminoglucanos (mucopolisacáridos)Los glucosaminoglucanos son cadenas largas de azúcares con carga negativa que retienen agua y dan volumen y resistencia al cartílago y al tejido conectivo.
  • Marcaje con manosa-6-fosfato (envío de enzimas al lisosoma)En el Golgi, las enzimas del lisosoma reciben una etiqueta de manosa-6-fosfato; sin esa etiqueta salen de la célula en lugar de llegar al lisosoma.
  • Metabolismo de las lipoproteínasLas lipoproteínas llevan grasas por la sangre: la vía exógena reparte la grasa de la dieta, la endógena la del hígado, y la HDL devuelve colesterol al hígado.
  • QuilomicrónLos quilomicrones son las lipoproteínas más grandes: llevan la grasa de la comida desde el intestino, por la linfa, hasta los tejidos.
  • VLDL (lipoproteína de muy baja densidad)La VLDL lleva los triglicéridos que fabrica el hígado a los tejidos; al vaciarse se convierte en IDL y luego en LDL.
  • LDL (lipoproteína de baja densidad)La LDL reparte colesterol a los tejidos; cuando sobra en la sangre se deposita en las arterias, por eso se le llama colesterol «malo».
  • HDL (lipoproteína de alta densidad)La HDL recoge colesterol de los tejidos y lo devuelve al hígado (transporte reverso); además guarda apolipoproteínas para otras partículas.
  • Síntesis de ácidos biliaresEl hígado convierte colesterol en ácidos biliares, que ayudan a digerir la grasa y son la principal salida del colesterol del cuerpo.
  • Síntesis de hormonas esteroides (panorama)Las suprarrenales, los ovarios, los testículos y la placenta convierten colesterol en hormonas esteroides; todo empieza con la pregnenolona.
  • Interpretación del estado ácido–base (paso a paso)Un orden fijo para leer unos gases arteriales: pH, causa primaria, compensación, brecha aniónica y trastornos mixtos.
  • Sistema amortiguador bicarbonato–CO₂El par bicarbonato–CO₂ amortigua los ácidos de la sangre; el pulmón regula el CO₂ y el riñón el bicarbonato.
  • Brecha aniónica y relación deltaLa brecha aniónica estima los ácidos que no se miden y separa las acidosis metabólicas en dos grandes grupos.
  • Osmolalidad sérica y brecha osmolarLa diferencia entre la osmolalidad medida y la calculada delata sustancias extra en la sangre, como el metanol.
  • Reglas de compensación ácido–baseFórmulas para saber si el pulmón o el riñón compensaron lo esperado o si hay un segundo trastorno escondido.
  • Pruebas de función hepática: cómo leer el patrónEl perfil hepático mezcla marcadores de daño celular, de colestasis y de función real; el patrón orienta la causa.
  • Transaminasas (ALT y AST) en el laboratorioALT y AST salen a la sangre cuando se rompen hepatocitos; la ALT es más propia del hígado y la AST también viene del músculo.
  • Fosfatasa alcalina (FA) en el laboratorioLa fosfatasa alcalina sube cuando se obstruye la bilis o cuando el hueso se renueva rápido; la GGT dice cuál es el origen.
  • Gamma-glutamil transferasa (GGT) en el laboratorioLa GGT es muy sensible a la colestasis y al alcohol, pero poco específica; sirve sobre todo para confirmar que una FA alta es hepática.
  • Creatina cinasa (CK) y CK-MB en el laboratorioLa CK sale del músculo dañado; es el marcador clave de la rabdomiólisis y su fracción MB se usó para el infarto antes de la troponina.
  • Troponina cardiaca en el laboratorioLa troponina cardiaca es el marcador de daño del miocardio; para hablar de infarto se necesita que suba o baje y un contexto de isquemia.
  • Amilasa en el laboratorioLa amilasa sube en la pancreatitis aguda, pero también por glándulas salivales y otras causas; hoy se prefiere la lipasa.
  • Lipasa en el laboratorioLa lipasa pancreática es el marcador preferido de pancreatitis aguda: más específica que la amilasa y alta durante más días.
  • Creatinina y tasa de filtración glomerular estimada (TFGe)La creatinina viene del músculo y la filtra el riñón; con ella se estima cuánto filtran los glomérulos.
  • Urea y nitrógeno ureico (BUN) en el laboratorioLa urea es el desecho del nitrógeno de las proteínas; sube cuando el riñón filtra menos, pero también por deshidratación o sangrado digestivo.
  • Albúmina sérica en el laboratorioLa albúmina es la proteína más abundante del plasma; baja en enfermedad hepática, renal, inflamatoria y en la desnutrición.
  • Proteína C reactiva (PCR) en el laboratorioLa PCR es una proteína del hígado que sube en horas con la inflamación o la infección; no dice dónde está el problema.
  • Marcadores tumorales: principios de usoLos marcadores tumorales ayudan a seguir un cáncer ya diagnosticado; casi ninguno sirve solo para diagnosticarlo o tamizarlo.
  • Alfafetoproteína (AFP)La AFP es la «albúmina del feto»; en adultos sube en el hepatocarcinoma y en tumores germinales, y en el embarazo orienta defectos del tubo neural.
  • Antígeno carcinoembrionario (CEA)El CEA es una glucoproteína del intestino fetal; se usa para seguir el cáncer colorrectal tras el tratamiento, no para tamizarlo.
  • Antígeno prostático específico (PSA)El PSA es una enzima de la próstata; sube en el cáncer, pero también con el crecimiento benigno, la infección y la manipulación.
  • CA-125El CA-125 es una mucina de los epitelios celómicos; sigue el cáncer de ovario epitelial, pero sube en muchas condiciones benignas.
  • Hemoglobina glicada (HbA1c)La HbA1c refleja la glucosa promedio de los últimos 2–3 meses, porque la glucosa se pega a la hemoglobina durante la vida del eritrocito.
  • Tamizaje neonatalUnas gotas de sangre del talón permiten detectar enfermedades tratables antes de que causen daño, como el hipotiroidismo congénito y la fenilcetonuria.
  • Uroanálisis (parcial de orina)El parcial de orina combina aspecto, tira reactiva y microscopio; orienta infecciones, enfermedad renal, diabetes y problemas hepáticos.
  • Lanzadera de carnitinaLa membrana interna de la mitocondria no deja pasar el acil-CoA de cadena larga: la carnitina lo cruza en cuatro pasos.
  • Ácidos grasos impares y metabolismo del propionatoLos ácidos grasos de número impar terminan en propionil-CoA, que con biotina y vitamina B12 se convierte en succinil-CoA.
  • Oxidación peroxisomal (β- y α-oxidación)El peroxisoma acorta los ácidos grasos de cadena muy larga y degrada el ácido fitánico, que la mitocondria no puede procesar.
  • Eicosanoides: prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienosLos eicosanoides son mensajeros locales hechos del ácido araquidónico: controlan inflamación, dolor, fiebre, coagulación y bronquios.
  • Requerimientos energéticos y tasa metabólica basal (TMB)El cuerpo gasta energía para vivir en reposo (TMB), para procesar los alimentos y para moverse. El requerimiento energético suma las tres partes.
  • Acción dinámica específica (efecto térmico de los alimentos)Después de comer, el cuerpo quema energía adicional para digerir, absorber, procesar y guardar los nutrientes. La proteína es la que más cuesta.
  • Macronutrientes y valor energético de los alimentosCarbohidratos, grasas y proteínas aportan energía: unas 4, 9 y 4 kcal por gramo. El alcohol da 7 kcal por gramo sin nutrientes.
  • Fibra dietariaLa fibra es la parte de los vegetales que no podemos digerir. Da volumen a las heces, frena la absorción de azúcar y ayuda a bajar el colesterol.
  • Calidad de la proteína y aminoácidos esencialesUna proteína es de buena calidad si aporta todos los aminoácidos esenciales y se digiere bien. Mezclar cereales y leguminosas llena los vacíos.
  • Balance nitrogenadoEl balance nitrogenado compara el nitrógeno que se come (como proteína) con el que se pierde, sobre todo como urea. Muestra si el cuerpo gana o pierde proteína.
  • Dieta balanceadaUna dieta balanceada da la energía justa para un peso sano y todos los nutrientes, con alimentos variados y poco azúcar, sal y grasa dañina.
  • pH, amortiguadores y ecuación de Henderson–HasselbalchUn amortiguador es un ácido débil con su sal que absorbe el ácido o la base añadidos. Varios amortiguadores mantienen la sangre cerca de pH 7,4.
  • CromatografíaLa cromatografía separa las partes de una mezcla mientras fluye sobre un material que retiene cada parte con distinta fuerza.
  • Espectrofotometría y colorimetría (ley de Beer–Lambert)Una solución coloreada absorbe luz en proporción a la cantidad de sustancia que contiene. Medir esa luz absorbida da la concentración.
  • Centrifugación y ultracentrifugaciónAl girar una muestra muy rápido, las partículas más pesadas o densas se van primero al fondo. Así se separan células de la sangre, organelos y lipoproteínas.
  • Radioisótopos y radioinmunoanálisis (RIA)Los radioisótopos son átomos inestables que emiten radiación y pueden rastrearse. El radioinmunoanálisis los usó para medir cantidades mínimas de hormonas.
  • Glucoproteínas y glicosilación de proteínas (N- y O-)Muchas proteínas reciben cadenas de azúcares en el RE y el Golgi; estas ayudan al plegamiento, la clasificación, la estabilidad y el reconocimiento celular.
  • Direccionamiento de proteínas y secuencias señalCada proteína nueva lleva en su secuencia una «etiqueta de dirección» que indica a la célula a dónde enviarla: RE, núcleo, mitocondria, peroxisoma o lisosoma.
  • Chaperonas moleculares y proteínas de choque térmicoLas chaperonas son proteínas ayudantes que evitan que las proteínas nuevas o dañadas se agrupen y las ayudan a plegarse. El calor y el estrés las activan.
  • Sistema ubiquitina–proteasomaLa célula marca las proteínas que sobran con cadenas de ubiquitina. El proteasoma, una máquina en forma de barril, reconoce la marca y las corta.
  • Creatina, fosfocreatina y creatininaLa creatina se fabrica con tres aminoácidos y guarda energía rápida en el músculo. Su desecho, la creatinina, muestra qué tan bien filtran los riñones.
  • Poliaminas (putrescina, espermidina, espermina)Las poliaminas son moléculas pequeñas y muy positivas que salen de la ornitina. Las células que crecen las necesitan; bloquearlas frena parásitos y tumores.
  • Ciclo de los nucleótidos de purina (músculo)En el músculo que trabaja, el AMP se desamina a IMP y luego se reconstruye. El ciclo mantiene alto el ATP, alimenta el ciclo de Krebs y libera amoníaco.
  • Clasificación de Fredrickson de las hiperlipoproteinemiasEl sistema de Fredrickson ordena las grasas altas en sangre en cinco tipos según la lipoproteína que aumenta. Cada tipo orienta hacia causas y riesgos típicos.
  • Vía del ácido urónicoEsta ruta lateral de la glucosa fabrica ácido UDP-glucurónico para detoxificar y formar tejido conectivo, y explica por qué no fabricamos vitamina C.
  • Lactato deshidrogenasa (LDH) como marcador de laboratorioLa LDH está en casi todas las células: si sube en sangre, algún tejido está dañado. Es poco específica, y la hemólisis en el tubo la eleva falsamente.
  • Metabolismo del hierroEl cuerpo no tiene cómo excretar hierro: controla cuánto absorbe con la hepcidina, lo transporta en la transferrina y lo guarda en la ferritina.
  • Variantes de la hemoglobina (HbA, HbA2, HbF, HbS, HbC)La hemoglobina cambia de cadenas del feto al adulto, y un solo cambio de aminoácido basta para causar enfermedades como la anemia falciforme.
  • Estados de alimentación, ayuno e inaniciónEl cuerpo cambia de combustible según el tiempo desde la última comida: guarda en el estado alimentado y moviliza reservas en el ayuno.
  • Señalización de la insulinaLa insulina es la hormona del estado alimentado: hace que el músculo y la grasa capten glucosa y que el hígado guarde en vez de liberar.
  • Señalización del glucagónEl glucagón es la hormona del ayuno: le ordena al hígado liberar glucosa y fabricar cuerpos cetónicos.
  • Receptores acoplados a proteína G y AMPcLa familia de receptores más grande: la hormona se une por fuera, una proteína G se activa por dentro y un segundo mensajero amplifica la señal.
  • Vía del IP₃, el DAG y el calcioAlgunas hormonas activan la fosfolipasa C: el IP₃ libera calcio del retículo y el DAG activa la proteína cinasa C.
  • Receptores con actividad tirosina cinasaReceptores que son enzimas: al unir la hormona se fosforilan en tirosinas y activan las vías de crecimiento y metabolismo.
  • Vía JAK-STATLos receptores de citocinas y de algunas hormonas (GH, prolactina, leptina, eritropoyetina) usan cinasas JAK asociadas y factores STAT.
  • Receptores nuclearesLas hormonas liposolubles (esteroides, tiroideas, vitamina D, ácido retinoico) entran a la célula y activan receptores que encienden o apagan genes.
  • Clases de hormonas y mecanismos de acciónSegún su química, una hormona viaja libre o unida a proteínas y actúa sobre receptores de membrana o dentro de la célula.
  • Enzimas suprarrenales e hiperplasia suprarrenal congénitaQué enzima de la corteza suprarrenal fabrica cada hormona, y qué pasa cuando una falta: se acumula lo de antes y se desvía hacia otra rama.
  • Catecolaminas: síntesis y degradaciónLa tirosina se convierte en dopamina, noradrenalina y adrenalina en cuatro pasos; la médula suprarrenal libera sobre todo adrenalina.
  • Metabolismo en el ejercicioEl músculo cambia de combustible según la intensidad y la duración: fosfocreatina, glucógeno con lactato, y luego glucosa y grasa oxidadas.
  • Leptina, apetito y obesidadLa leptina sale del tejido adiposo y le informa al hipotálamo cuánta grasa hay; en la obesidad abunda, pero el cerebro responde poco.
  • Estructura del ADN y la cromatinaEl ADN es una doble hélice de dos cadenas antiparalelas unidas por pares de bases; se enrolla en histonas para caber en el núcleo.
  • Dogma central de la biología molecularLa información fluye del ADN al ARN y del ARN a la proteína; la replicación copia el ADN y la transcripción inversa vuelve del ARN al ADN.
  • Replicación del ADN: la horquilla de replicaciónPara copiar el ADN, la doble hélice se abre en una horquilla: una cadena se copia de forma continua y la otra a trozos (fragmentos de Okazaki).
  • Reparación del ADNLa célula corrige a diario miles de daños en su ADN con varios sistemas de reparación; cuando uno falla aparecen cáncer y enfermedades hereditarias.
  • TranscripciónLa transcripción copia un gen de ADN en una molécula de ARN; en eucariotas la hacen tres ARN polimerasas con ayuda de factores de transcripción.
  • Procesamiento del ARN (caperuza, cola de poli-A y splicing)El ARN recién transcrito madura en el núcleo: recibe una caperuza, una cola de poli-A y pierde sus intrones por splicing antes de salir al citoplasma.
  • Traducción y código genéticoEn la traducción el ribosoma lee el ARNm de tres en tres bases (codones) y une los aminoácidos que traen los ARNt para formar una proteína.
  • ARN de transferencia (ARNt)El ARNt es el adaptador de la traducción: lleva un aminoácido en un extremo y en el otro un anticodón que reconoce el codón del ARNm.
  • Operón lac y regulación génica en bacteriasEl operón lac es el modelo clásico de cómo una bacteria enciende genes solo cuando los necesita: los usa para comer lactosa cuando falta glucosa.
  • Epigenética: metilación del ADN e histonasLa epigenética son marcas químicas en el ADN y las histonas que encienden o apagan genes sin cambiar la secuencia; se copian al dividirse la célula.
  • Tipos de mutacionesUna mutación es un cambio en la secuencia del ADN; según dónde y cómo ocurra puede no hacer nada, cambiar un aminoácido o arruinar toda la proteína.
  • Enfermedades por expansión de repetidos de trinucleótidosAlgunas enfermedades se deben a un triplete de bases que se repite demasiadas veces; la repetición tiende a crecer de una generación a la siguiente.
  • ADN recombinante y clonaciónLa tecnología de ADN recombinante corta y une ADN de distintos orígenes para que una célula huésped fabrique una proteína o copie un gen.
  • Terapia génicaLa terapia génica trata una enfermedad añadiendo, apagando o corrigiendo un gen dentro de las células del paciente.
  • Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)La PCR copia millones de veces un fragmento concreto de ADN en pocas horas; es la base del diagnóstico molecular de infecciones y enfermedades genéticas.
  • ELISA (inmunoensayo enzimático)El ELISA detecta y mide anticuerpos o antígenos en una muestra usando una enzima que produce color cuando el anticuerpo se une a su blanco.
  • Southern, Northern y Western blotLos blots separan moléculas por tamaño en un gel, las pasan a una membrana y las detectan con una sonda: ADN (Southern), ARN (Northern) o proteínas (Western).
  • FISH (hibridación in situ fluorescente)La FISH usa sondas de ADN fluorescentes que se pegan a un lugar preciso de un cromosoma para ver bajo el microscopio si falta, sobra o se movió un fragmento.
  • Microarreglos de ADNUn microarreglo es un chip con miles de sondas de ADN que mide a la vez la expresión de muchos genes o busca ganancias y pérdidas de material genético.
  • CRISPR-Cas9 y edición del genomaCRISPR-Cas9 es una «tijera molecular» guiada por un ARN que corta el ADN en un lugar exacto para apagar, corregir o insertar un gen.
  • Secuenciación del ADNSecuenciar es leer el orden exacto de las bases del ADN; hoy se puede leer un gen, todos los exones (exoma) o el genoma completo de una persona.
  • Estructura de los nucleótidosUn nucleótido es una base nitrogenada unida a un azúcar y a uno o más fosfatos; son los ladrillos del ADN y del ARN y la moneda de energía de la célula.
  • Fármacos que actúan sobre el metabolismo de nucleótidosMuchos fármacos contra el cáncer, la gota y el rechazo de trasplantes bloquean una enzima concreta de la síntesis o la degradación de nucleótidos.
  • Quimiosmosis y gradiente de protonesLa quimiosmosis explica cómo la cadena respiratoria y la ATP sintasa se conectan: por un gradiente de protones a través de la membrana interna.
  • Desacoplantes de la fosforilación oxidativaLos desacoplantes dejan pasar protones a través de la membrana interna sin la ATP sintasa: se quema más combustible, sube la temperatura y baja el ATP.
  • Lanzaderas mitocondriales del NADHEl NADH de la glucólisis no cruza la membrana interna; dos lanzaderas pasan sus electrones a la mitocondria, con distinto rendimiento de ATP.
  • Especies reactivas de oxígeno y antioxidantesLas especies reactivas de oxígeno son formas del oxígeno con electrones de más que dañan lípidos, proteínas y ADN; las enzimas antioxidantes las controlan.
  • Aminoácidos: estructura, carga y pKaLos 20 aminoácidos comparten un esqueleto y difieren en su cadena lateral; su carga cambia con el pH, y eso decide cómo se pliega y migra una proteína.
  • Estructura y plegamiento de las proteínasUna proteína es una cadena de aminoácidos que se pliega en una forma precisa; si se pliega mal, deja de funcionar o se acumula y daña los tejidos.
  • Cinética enzimática (Michaelis–Menten y Lineweaver–Burk)La velocidad de una enzima sube con el sustrato hasta llegar a un máximo; dos números, Km y Vmax, resumen cómo trabaja y cómo la cambian los fármacos.
  • Tipos de inhibición enzimáticaMuchos fármacos y tóxicos actúan frenando una enzima; según dónde se unan, cambian la Km, la Vmax o ambas, y eso se ve en el gráfico de Lineweaver–Burk.
  • Regulación alostérica y covalente de las enzimasLa célula enciende y apaga sus enzimas en segundos con moléculas que se unen fuera del sitio activo o con cambios químicos como la fosforilación.
  • IsoenzimasLas isoenzimas hacen la misma reacción pero son proteínas distintas; cada tejido tiene las suyas, por eso en sangre revelan qué órgano está dañado.
  • Unión del oxígeno: hemoglobina frente a mioglobinaLa mioglobina guarda oxígeno y lo suelta tarde; la hemoglobina lo toma en el pulmón y lo entrega en los tejidos gracias a su curva en forma de S.
  • Síntesis del colágenoEl colágeno se arma en pasos dentro y fuera de la célula; cada paso necesita una enzima o una vitamina, y cada falla da una enfermedad distinta.
  • Proteínas plasmáticas y electroforesisLa electroforesis separa las proteínas del suero en cinco bandas; su forma ayuda a reconocer inflamación, cirrosis, síndrome nefrótico o un mieloma.
  • Sistema citocromo P450Familia de enzimas con hemo que oxidan fármacos, tóxicos, hormonas y vitaminas; sus inducciones e inhibiciones explican muchas interacciones.
  • Biotransformación de xenobióticos: fases I, II y IIIEl cuerpo vuelve los fármacos y tóxicos grasos en moléculas solubles que pueda orinar o pasar a la bilis, en tres fases.
  • GlucuronidaciónLa conjugación de fase II más importante: las UGT pegan ácido glucurónico a fármacos, bilirrubina y hormonas para que se eliminen.
  • Metabolismo del acetaminofén y NAPQIA dosis terapéuticas el acetaminofén se conjuga y se elimina; en sobredosis las vías se saturan y el NAPQI destruye el hígado.
  • Oncogenes y genes supresores de tumoresEl cáncer nace de mutaciones que aceleran la división (oncogenes) o quitan sus frenos (supresores de tumores); este es el esquema básico.
  • Efecto Warburg (glucólisis aeróbica del cáncer)Muchas células tumorales consumen glucosa y producen lactato aun con oxígeno; así obtienen materiales para crecer rápido.
  • Cobalamina (vitamina B12)La vitamina B12 tiene cobalto y solo dos enzimas la usan, pero su falta causa anemia megaloblástica y daño de la médula espinal.
  • HierroEl hierro lleva el oxígeno en la hemoglobina y mueve electrones en las mitocondrias; el cuerpo no tiene cómo eliminarlo, así que regula su absorción.
  • ZincEl zinc es parte de cientos de enzimas y de las proteínas que leen el ADN; es clave para crecer, cicatrizar y defenderse de infecciones.
  • CobreEl cobre activa enzimas que respiran oxígeno, forman colágeno y melanina y mueven el hierro; dos enfermedades genéticas muestran su falta y su exceso.
  • YodoEl yodo es la materia prima de las hormonas tiroideas; su falta causa bocio, hipotiroidismo y, en el embarazo, daño cerebral del bebé.
  • Calcio y fosfatoEl calcio y el fosfato forman el mineral del hueso y controlan nervios, músculos y energía; tres hormonas mantienen sus niveles en sangre.
  • MagnesioEl magnesio acompaña al ATP en casi todas las reacciones que gastan energía y estabiliza nervios y músculos, incluido el corazón.
  • SelenioEl selenio forma parte de enzimas antioxidantes y de las que activan la hormona tiroidea; tanto su falta como su exceso hacen daño.
  • Flúor (fluoruro)El flúor endurece el esmalte dental y lo protege de la caries; en exceso durante la infancia mancha los dientes y daña el hueso.

Enfermedades metabólicas

Fuentes: RCSB PDB (CC0), PubChem (dominio público), Reactome, UniProt, MedlinePlus.

Modelo representativo, solo con fines educativos.