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[[Archivo:Catecholamines biosynthesis.svg|thumb|300px|Biosíntesis de las catecolaminas.]]
Las catecolaminas se producen principalmente en las [[Célula cromafin|células cromafines]] de la médula adrenal y en las [[Fibras nerviosas postganglionares|fibras postganglionares]] del [[Sistema nervioso simpático]].
La [[tirosina hidroxilasa]] (TH) se encuentra en todas las [[célula]]s que sintetizan catecolaminas y es la [[enzima]] de cantidad limitada en sus rutas biosintéticas. La TH es una oxidasa de acción combinada que usa el oxígeno molecular y la [[tirosina]] como sustratos y la biopterina como [[cofactor]]. [[Catálisis|Cataliza]] la adición de un grupo hidroxilo a la meta posición de la tirosina, formando de esta manera 3,4-dihidroxi-L-fenilalanina (L-dopa). A pesar de la disponibilidad de tirosina no limita ordinariamente la proporción de síntesis de aminas, el cofactor biopterina y el [[oxígeno]] podrían estar en concentraciones subsaturadas dentro de las neuronas que contienen catecolaminas, y de esta manera podrían representar un importantísimo papel en la regulación de la biosíntesis de la [[adrenalina]]. La siguiente reacción está catalizada por la [[L-aminoácido aromático descarboxilasa|DOPA descarboxilasa]], que pasa L-Dopa a dopamina. Necesita piridoxal fosfato. El paso de dopamina a noradrenalina la cataliza la dopamina β-hidroxilasa, a partir de [[ascorbato]] y oxígeno. Por último, para que la noradrenalina pase a adrenalina se usa feniletanolamina N-metiltransferasa, que transfiere un grupo [[metilo]] de un donador (S-adonosilmetionina) hasta la adrenalina formante.
 
A pesar de la disponibilidad de tirosina no limita ordinariamente la proporción de síntesis de aminas, el cofactor biopterina y el [[oxígeno]] podrían estar en concentraciones subsaturadas dentro de las neuronas que contienen catecolaminas, y de esta manera podrían representar un importantísimo papel en la regulación de la biosíntesis de la [[adrenalina]]. La siguiente reacción está catalizada por la [[L-aminoácido aromático descarboxilasa|DOPA descarboxilasa]], que pasa L-Dopa a dopamina. Necesita piridoxal fosfato. El paso de dopamina a noradrenalina la cataliza la dopamina β-hidroxilasa, a partir de [[ascorbato]] y oxígeno. Por último, para que la noradrenalina pase a adrenalina se usa feniletanolamina N-metiltransferasa, que transfiere un grupo [[metilo]] de un donador (S-adonosilmetionina) hasta la adrenalina formante.
 
En condiciones normales, la concentración de tirosina es suficiente para mantener saturada la tirosina hidroxilasa. La tirosina hidroxilasa es un tetrámero, y una particularidad es que también puede hidroxilar la [[fenilalanina]]. La [[hidroxilación]] de fenilananina daría tirosina. Esto es útil con pacientes afectados por fenilcetonuria (que tiene deficiencia en la fenilananina hidroxilasa). La tirosina hidroxilasa podría ser un sustituyente. Cada subunidad pesa 60000 D.
La biosíntesis de catecolaminas es un proceso muy regulado. La regulación a largo plazo suele implicar la cantidad de enzimas reguladoras. Regula la cantidad de tirosina hidroxilasa, y la cantidad de dopamina β-hidroxilasa. A veces se necesitan cambios a corto plazo, y se regulan por mecanismos distintos:
* La enzima que cataliza la etapa limitante de velocidad (tirosina hidroxilasa) es inhibida por Dopa y dopamina, porque compiten con la biopterina por los sitios de unión.
* Regulación de la tirosina hidroxilasa por fosforilación. En cada subunidad hay residuos de [[serina]] (posiciones 8, 19, 31, 40) que se fosforilan. Los residuos 19 y 40 de serina causan un incremento más importante de la actividad al ser forforilados. El residuos 40 se fosforila sobre todo por la proteína quinasa A, y el 10 por la CAM quinasa II. La despolarización del terminal aumenta la actividad de la tirosina hidroxilasa, ya que entra [[calcio]] que activa las enzimas quinasas. Una vez las catecolaminas se han sintetizado se produce el almacenamiento en el interior de vesículas sinápticas conocidas como vesículas granulares o de núcleo denso. En el interior de las vesículas se encuentran unas sustancias llamadas cromograminas, calcio y [[Adenosín trifosfato|ATP]] en alta concentración (1000 mM). Las catecolaminas están formando complejo con las cromograminas. También está la dopamina β-hidroxilasa, por lo cual la síntesis de noradrenalina tiene lugar en el interior de la vesícula, al menos en parte. El sistema por el que entran las catecolaminas en las vesículas es un sistema [[antiporte]] con protones. El gradiente de protones necesario lo realiza una protón-ATPasa bombeando al interior protones, por lo que el [[pH]] es de 5,5 aproximadamente. Este sistema de captación tiene amplia especificidad de sustrato. De manera que pueden competir con las catecolaminas endógenas.
 
Una vez las catecolaminas se han sintetizado se produce el almacenamiento en el interior de vesículas sinápticas conocidas como vesículas granulares o de núcleo denso. En el interior de las vesículas se encuentran unas sustancias llamadas cromograminas, calcio y [[Adenosín trifosfato|ATP]] en alta concentración (1000 mM). Las catecolaminas están formando complejo con las cromograminas. También está la dopamina β-hidroxilasa, por lo cual la síntesis de noradrenalina tiene lugar en el interior de la vesícula, al menos en parte. El sistema por el que entran las catecolaminas en las vesículas es un sistema [[antiporte]] con protones. El gradiente de protones necesario lo realiza una protón-ATPasa bombeando al interior protones, por lo que el [[pH]] es de 5,5 aproximadamente. Este sistema de captación tiene amplia especificidad de sustrato. De manera que pueden competir con las catecolaminas endógenas.
 
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