Síntesis de ATP en matrices de microfibras: desarrollo de un motor celular in-vitro
Tutor / Supervisor
Student
Triviño Vence, Valentina
Document type
Bachelor thesis
Date
2020
rights
Open Access
Publisher
Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons
Abstract
El ATP (adenosín trifosfato) es la molécula energética por excelencia en los sistemas biológicos. Por esto, diferentes procesos y funciones biológicas son dependientes de ATP, p.e. el transporte activo de macromoléculas, la señalización celular, el mantenimiento estructural, la contracción muscular, la síntesis de ácidos nucleicos, etc. La biosíntesis del ATP tiene lugar en las mitocondrias y cloroplastos, de los animales y las plantas respectivamente, y en los procariontes está asociada a la membrana celular. Lo anterior evidencia que la biosíntesis del ATP está asociada a la respiración celular.
Sin embargo, existen algunos sistemas auxiliares que ayudan a mantener la homeostasis del ATP, especialmente cuando hay gran demanda de este en un intervalo corto de tiempo (segundos). Uno de estos sistemas está constituido por la fosfocreatina (PCr) y se encuentra principalmente en el tejido muscular y nervioso. En condiciones anaeróbicas (p.e., la que sufre el musculo esquelético durante un esfuerzo intenso), la PCr es utilizada para generar ATP y liberar ADP y creatina (Cr). Esta reacción es catalizada por la enzima creatina-quinasa o creatina-fosfoquinasa (CK). La producción de ATP usando esta vía puede realizarse en 15 segundos.
El objetivo de este proyecto de investigación se basa en estudiar detalladamente la inmovilización del sistema PCr-CK en microfibras de ácido poliláctico (PLA) con la finalidad de que la matriz de microfibras sea capaz de generar ATP. Además, con este proyecto se quieren impulsar diversas investigaciones referentes a nuevas plataformas generadoras de energía para la regeneración de tejidos.
ATP (Adenosine triphosphate) is the energetic molecule by excellence in biological systems. Because of this, different biological processes and functions are dependents of ATP, e.g. active transport of macromolecules, cell signaling, structural maintenance, muscle contraction, nucleic acids synthesis, etc. The biosynthesis of ATP is occurs in the mitochondria and in chloroplasts, from animals and plants respectively, and it is associated with the cell's membrane in prokaryotes. The above, evidences that the ATP biosynthesis is associated with cellular respiration.
However, there are some auxiliary systems that help to maintain ATP homeostasis, especially when ATP's demand is huge in a short period of time (seconds). One of these systems is made up of phosphocreatine (PCr) and is found in muscular and nervous tissue, among others. Under anaerobic conditions (e.g., the suffered by skeletal muscle during intense exertion), PCr is used to generate ATP, and release ADP and creatine (Cr). This reaction is catalyzed by the enzyme creatine kinase or creatine phosphokinase (CK). The production of ATP using this system can be done in 15 seconds.
The objective of this research project is based on studying in detail the immobilization of the PCr-CK system in polylactic acid (PLA) microfibers with the aim that the microfiber matrix would be capable of generating ATP. Moreover, whit this project is wanted to impulse various investigations regarding new energy generating platforms for tissue regeneration.
