SITUACION DE APRENDIZAJE NO. 14METABOLISMO DEL COLESTEROL

1. Características de la molécula de colesterol.

2. Explique que es y las funciones principales en nuestro organismo del colesterol. El colesterol esta presente en los tejidos y en el plasma como colesterol libre o almacenado, combinado con un acido graso de cadena larga como ester de colesterilo. En el plasma, ambas formas son transportadoras de lipoproteínas. El colesterol es un lipido anfipatico y es un componente estructural esencial de la membrana y de la capa externa de las lipoproteínas plasmaticas.

3. Explique el proceso de síntesis de colesterol a partir de acetil CoA, indicando substratos, enzimas, coenzimas y productos.

4. Explique el proceso de transporte entre los tejidos del colesterol. Es transportado por medio de las Lipoproteínas Plasmaticas, del colesterol sintetizado en los intestinos, se incorpora en los quilomicrones. Del colesterol absorbido, 80 a 90% se esterifica en la mucosa intestinal con los acidos grasos de cadena larga.

5. Explique la importancia de los ácidos biliares en el metabolismo del colesterol.

6. Explique en qué consiste la circulación entero-hepática de los ácidos biliares. Los productos de la digestión de grasas, incluyendo al colesterol, se absorben en los primeros 100 cm. de intestino delgado, a los acidos biliares primarios y secundarios los absorbe casi exclusivamente la circulación portal. Esto es lo que se conoce como circulación enterohepática.

7. Explique cómo se regula la síntesis del colesterol y ácidos biliares. Esta se regula en la etapa de la 7hidroxilasa de colesterol. La actividad de esta enzima está regulada por retroalimentación por medio del receptor nuclear de enlace de acidos biliares receptor de farnesoide X.

8. Mencione que factores pueden influir en el equilibrio tisular del colesterol.

9. Mencione los problemas clínicos que se relacionan con alteraciones en el metabolismo del colesterol. ¿Cuáles son los niveles de riesgo en base a la concentración del colesterol en sangre? Se correlaciona con la incidencia de arterosclerosis y enfermedad coronaria.

10. Explique cómo las alteraciones en el metabolismo del colesterol, se relacionan con el desarrollo de dislipoproteinas. Se debe a que en casi todas las enfermedades hay un defecto en una etapa de formación, transporte o destrucción de lipoproteínas, no todas las anormalidades son dañinas.

11. ¿Cuál es el trastorno bioquímico en la hipercolesterolemia familiar hereditaria?

SITUACION DE APRENDIZAJE No. 15DIGESTION Y ABSORCIÓN DE PROTEINAS

1. Defina que es un aminoácido, péptido, proteína.

2. ¿Cómo se clasifican químicamente los aminoácidos?

3. ¿Cuáles son los aminoácidos esenciales?4. A que se refiere estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas.5. ¿Cuáles son las fuentes principales de proteínas en la dieta?

Frutos secos y semillas, los productos de soja (tofú, leche de soja, y la Proteína Vegetal Texturizada [TVP]), los cereales (trigo, avena, y arroz), huevos de gallinas de corral y algunos productos lácteos (leche, queso y yogurt).

6. ¿Cuántos gramos de proteínas exógenas y endógenas participan en la digestión intestinal? Exógenas: 700g-100gEndógenas: 35g-200g

7. ¿Cuántos gramos de nitrógeno se pierden diariamente en la digestión? De 1-2g de nitrógeno que equivalen a 6-12g de proteínas.

8. ¿Por qué se dice que el metabolismo proteico es el mas eficiente?9. ¿en donde se inicia la digestión de las proteínas?

En el estómago: un HCl segregado reduce el pH a 1-2, lo que provoca la desnaturalización de las proteínas de la dieta.

10. A que se refiere el termino: desnaturalización de las proteínas. ¿Cuál es su importancia en el proceso de la digestión? Es el despliegue de la cadena polipeptídica de la molécula proteica. La desnaturalización por lo tanto, hace que las proteínas sean más accesibles a la actividad de las proteasas.

11. ¿Cuáles son las principales enzimas que interfieren en la digestión intestinal de las proteínas? ¿Cuál es el ph óptimo para su funcionamiento?

LUGAR ENZIMA pH ÓPTIMOPepsina Estómago

< 2Tripsina

PáncreasQuimiotripsina

ElastasaCarboxipeptidasaEndopeptidasa

Intestino > 7AminopeptidasaDipeptidasaTripeptidasa

12. ¿Cuál es el mecanismo de acción de las enzimas: endopeptidasas, dipertidasas, aminopeptidasas, carboxipeptidasas? ¿Cuáles son sus sustratos? Las Endopeptidasas, Dipeptidasas y Aminopeptidasas completan el paso final de la digestión de los oligopéptidos y de los dipéptidos. Los productos finales son amino ácidos libres, dipéptidos y tripéptidos para que luego puedan ser absorbidos a través de la membrana del enterocito mediante un transporte mediado por transportador un específico.

13. ¿en que fases se divide la digestión de las proteínas?

Dependiendo del origen de las peptidasas, la digestión proteica puede dividirse en una fase gástrica, pancreática e intestinal.

14. ¿Cuáles son las enzimas o cimógenos gástricas que inician la digestión de las proteínas? ¿Cómo se activan? ¿Cuáles son sus sustratos?

PORCIÓN ZIMÓGENO/ENZIMA ACTIVACIÓN SUSTRATOFondo Pepsinógeno A Secreción HCl a pH<2,

autoactivaciónPolipéptidos

Píloro Pepsinógeno B

15. ¿Cuáles son las enzimas o cimógenos pancreáticos que continúan en la digestión de las proteínas? ¿Cómo se activan? ¿Cuáles son sus sustratos?

ZIMÓGENO/ENZIMA ACTIVACIÓN SUSTRATO

Tripsinógeno Enteropeptidasa, tripsina

PéptidosQuimiotripsinógeno

TripsinaProelastasa

Procarboxipeptidasa Polipéptidos en el extremo -COOH

16. ¿Cuáles son las enzimas o cimógenos intestinales que participan en la digestión de las proteínas? ¿Cómo se activan? ¿Cuáles son sus sustratos?

ZIMÓGENO/ENZIMA ACTIVACIÓN SUSTRATOAminopeptidasa Polipéptidos en

extremo –NH2, dipéptidos y Polipéptidos

Dipeptidasas, Endopeptidasas

17. ¿Cómo se realiza el trasporte de los aminoácidos hacia el interior del enterocito? Por transporte activo: en la membrana del borde en cepillo los simportadores dependientes de Na+ para la captación de am.ác., están ligados al bombeo hacia fuera del Na+ dependiente de ATP en la membrana contraluminal. Un simportador similar dependiente de H+ está presente en la superficie del borde en cepillo para el transporte activo de los dipéptidos y tripéptidos dentro de la célula. Los transportadores independientes de Na+ están presentes en la superficie contraluminal permitiendo así el transporte facilitado de am.ác. al sistema hepático portal.

18. ¿Qué relación existe entre los transportadores renales o intestinales? Ambos sistemas aprovecha la gradiente de Na+ creada por la bomba Na+/K+/ATPasa.

19. Describa cual es el trastorno bioquímico en la enfermedad cardiaca y la enfermedad de hartnup. Enfermedad de Hartnup: Trastorno metabólico hereditario que comprende el mecanismo de transporte de determinados aminoácidos como triptófanos e histidina en el intestino delgado y los riñones. Enfermedad que se tipifica por un trastorno del mecanismo renal de transporte del triptófano principalmente. Este trastorno se caracteriza por una disminución de la absorción intestinal y de la reabsorción renal de aminoácidos neutros. El defecto se encuentra en un transportador de aminoácidos situado en el borde en cepillo del yeyuno y el túbulo proximal. La descomposición del triptófano no absorbido por las bacterias intestinales genera ácidos indólicos que se absorben y posteriormente eliminan por la orina en grandes cantidades.Enfermedad Celíaca: es un trastorno hereditario relativamente frecuente, causado por una sensibilidad al gluten, una proteína que se encuentra en el trigo y el centeno, y en menor grado en la cebada y la avena. En la enfermedad celíaca, parte de la molécula del gluten se combina con anticuerpos en el

intestino delgado, provocando que se aplane la mucosa intestinal, que habitualmente tiene una forma de cepillo. La superficie lisa resultante es mucho menos capaz de digerir y absorber nutrientes. Cuando se eliminan los alimentos que contienen gluten, la superficie normal con forma de cepillo habitualmente reaparece y la función intestinal vuelve a normalizarse.

SITUACION DE APRENDIZAJE No. 16METABOLISMO DEL NITROGENO Y DEL ESQUELETO DE CARBONO DE LOS AMINOACIDOS

1. Explique que es y como funciona el recambio diario de proteínas y aminoácidos. Todos los días los humanos recambian 1 a 2% de su proteína corporal total, sobre todo proteína muscular. En los tejidos que sufren rearreglo estructural, por ejemplo, el tejido uterino durante el embarazo o el músculo esquelético en la inanición se presentan velocidades elevadas de degradación proteica. De los aminoácidos liberados, casi 75% se vuelve a utilizar. Como el exceso de aminoácidos no se almacena, los que nos se incorporan de inmediato en la nueva proteína se degradan con rapidez a intermediarios anfibolicos.

2. ¿Cuáles son los productos finales del nitrógeno derivado de los aminoácidos? Urea, amoniaco, acido úrico

3. Explique en que consisten las reacciones de transaminacion y desaminacion oxidativa del glutamato. La transaminación transfiere nitrógeno a-amino a a-cetoglutarato para formar glutamato. La conversión de nitrógeno a amino a amoniaco mediante la acción concertada de la glutamato aminotransferasa y la L-glutamato deshidrogenasa suele llamarse trans-desaminacion.

4. Explique las reacciones de desaminacion de asparagina y glutamina. La glutaminasa y la asparaginasa desamidan a la glutamina y la asparagina.La liberación hidrolitica del nitrógeno amida de la glutamina en forma de amoniaco, catalizada por la glutaminasa favorece mucho la formación de glutamato. La acción concertada de glutamina sintasa y glutaminasa cataliza la interconversion de ion amonio libre y glutamina. La L-asparaginasa cataliza una reacción análoga.

5. Describa el ciclo de la urea, incluyendo enzimas, sustratos y productos. Si bien el amoniaco, derivado sobre todo del nitrógeno a amino de los aminoácidos, es muy toxico, los tejidos convierten al amoniaco en el nitrógeno amida de la glutamina no tóxica. La desaminacion posterior de la glutamina en el hígado libera amoniaco, que luego se convierte en urea no tóxica. La síntesis de 1 mol de urea requiere 3 moles de ATP más 1 mol de ion amonio y uno del nitrógeno α amino del aspartato. Cinco enzimas catalizan las reacciones. De los seis aminoácidos participantes, el N-acetilglutamato funciona sólo como activador enzimático. Los otros sirven como portadores de los átomos, que en última instancia se convierten en urea.

6. ¿Qué reacciones del ciclo d ela urea se lelvan a cabo en las mitocondrias y en el citosol de las células hepáticas? Reacciones que se efectúan en la matriz de las mitocondrias hepáticas: Reacción No.1: la carbamoil fosfato sintasa I cataliza la condensación de CO2, amoniaco y ATP para formar carbamoil fosfato. Reacción No.2: La ornitina transcarbamoilasa cataliza la transferencia del grupo carbamoil del carbamoil fosfato a la ornitina para formar citrulina y ortofosfato. Reacciones que se efectúan en el citosol:Reacción No. 3: La argininosuccinato sintasa enlaza aspartato y citrulina por medio del grupo amino del aspartato y proporciona el segundo nitrógeno de la urea.Reacción No.4: La ruptura del argininosuccinato, catalizada por la argininosuccinasa, procede con retención de nitrógeno en la arginina y liberación del esqueleto del aspartato como fumarato.Reacción No. 5: La ruptura hidrolitica del grupo guanidino de la arginina, catalizada por la arginasa hepática, libera urea.

7. ¿Cuál es la energética del ciclo para producir una molécula de urea? Carbamoil Fosfato sintasa I

8. ¿Qué compuestos se consumen y cuales se producen en el ciclo de la urea?

9. Explique los principales mecanismos reguladores del ciclo de la urea?10. Elabore un cuadro donde indique los aminoácidos cuyos esqueletos de carbono son

convertidos en los intermediarios anfibolicos piruvato, acetil-CoA, acetoacetil-CoA, oxalacetato, alfa-cetoglutarato, succinil-CoA y fumarato. Piruvato: Alanina, Cisteina, Glicina, Serina, treonina, 4-hidroxiprolina.Acetil-CoA: Alanina, Cisteina, Glicina, Serina, treonina, 4-hidroxiprolina, Fenilalanina, Lisina, Triptofano, tirosina, leucina, isoleucina. Oxaloacetato: Aspartato, asparaginaα-Cetoglutarato: Arg, His, Gln, Pro.Succinil-CoA: Ile, Met, Val.Fumarato: Tir, Fen.

11. Indique los aminoácidos cuyos intermediarios anfibolicos se consideran glucogénicos, cetogenicos y gluco-cetogenicos. Alanina, Cisteina, Glicina, Serina, treonina, 4-hidroxiprolina, Fenilalanina, Lisina, Triptofano, tirosina, leucina, isoleucina.

12. Explique el catabolismo de asparagina y glutamina hasta sus intermediarios anfibolicos. Los cuatro carbonos de la asparagina y del aspartato forman oxaloacetato. Reacciones análogas transforman glutamina y glutamato en α cetoglutarato.

13. Explique algunos trastornos clínicos importantes del metabolismo de los aminoácidos. El olor de la orina en la enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce (cetonuria de cadena ramificada). El defecto bioquímico, relaciona con el complejo de la α cetoacido descarboxilasa. La concentración de leucina, isoleucina, valina, α cetoacidos y α hidroxiacidos es elevada en el plasma y en la orina.

14. Explique los trastornos clínicos resultantes de alteraciones congénitas y adquiridas de la biosíntesis de la urea. Todos los defectos en la síntesis de urea resultan en intoxicación por amoniaco. Los efectos son mas graves cuando el bloqueo metabólico ocurre en las reacciones 1 o 2, por si se puede sinterizar citrulina, algo de amoniaco ya fue removido por estar unido covalentemente a un metabolito orgánico. Los síntomas clínicos comunes a todos los trastornos del ciclo de la urea incluyen vómito, evitan alimentos altos en proteína, ataxia intermitente, irritabilidad, letargia y retraso mental severo.

SITUACION DE APRENDIZAJE No. 17 Y 18PIRUVATO DESHIDROGENASA Y CICLO DE KREBS

1. ¿Qué es el piruvato?2. ¿Cuáles son los cuatro posibles destinos del piruvato?3. Explique cómo está constituido el complejo piruvato deshidrogenasa.

Por 3 enzimas: PD Piruvato Deshidrogenasa, DT Dihidrolipoil Transacetilasa, DD Dihidrolipoil Deshidrogenasa

4. ¿Cuáles reacciones están implicadas en la oxidación del piruvato (enzimas, sustratos y productos)? El Piruvato se Descarboxila por Oxidación a Acetil-CoA.Piruvato → (PD con TDP como Coenzima) Derivado de Hidroxietilo-TDP → (DT+ su Lipoamida oxidada) → Acetil Lipoamida (CoA) → Acetil CoA y Lipoamida Reducida (DD+FAD) → Lipoamida Oxidada

5. ¿existen otros compuestos que pueden ser descarboxilados oxidativamente en forma similar al piruvato? Explique Si, por ejemplo el Alfa-Cetoglutarato del Ciclo de Krebs

6. ¿Qué vitaminas participan como coenzimas en el proceso de oxidación del piruvato? Tiamina (TDP=Difosfato de Tiamina)

7. ¿Puede considerase el proceso de oxidación del piruvato como reversible? NO, es IRREVERSIBLE

8. ¿podemos realizar oxidación del piruvato en condiciones de anaerobiosis?NO puesto que es un proceso Mitocondrial que requiere Energía.

9. ¿Qué mecanismo regulan la oxidación del piruvato? Sus productos el NADH2 Y CoA

10. ¿puede la inhibición de la oxidación del piruvato causar acidosis láctica? Explique Si, puesto que esto crea que no exista mecanismo para eliminar el Piruvato que obtenemos de la glucólisis y se almacene como Lactato, al no tener medio de degradación.

11. Escriba la energética de la descarboxilacion del piruvato.

12. Explique que es, como está constituido y las funciones principales del ciclo del krebs. Serie de Reacciones en las Mitocondrias que dan lugar al Catabolismo de los residuos Acetilo, con liberación de equivalentes de Hidrogeno. El ciclo proporciona el Sustrato para la Cadena Respiratoria.

13. Explique cómo funciona el ciclo de krebs y que enzimas y substratos intervienen, así como que productos se generan. • El proceso comienza con la oxidación del piruvato, produciendo un acetil-CoA y un CO2. • El acetil-CoA reacciona con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos) para formar citrato (6 carbonos), mediante una reacción de condensación. • A través de una serie de reacciones el citrato se convierte de nuevo en oxaloacetato. El ciclo consume netamente 1 acetil-CoA y produce 2 CO2. También consume 2 NAD+ y 1 FAD, produciendo 3 NADH y 3 H+ y 1 FADH+. • El resultado de un ciclo es (por cada molécula de piruvato): 1 GTP, 3 NADH, 1 FADH2, 2CO2. • Cada molécula de glucosa produce (vía glucólisis) dos moléculas de piruvato, que a su vez producen dos acetil-CoA, por lo que por cada molécula de glucosa en el ciclo de Krebs se produce: 2 GTP, 6 NADH, 2 FADH2, 4CO2.

El acetil-CoA, es el principal precursor del ciclo. El ácido cítrico (6 carbonos) o citrato se regenera en cada ciclo por condensación de un acetil-CoA (2 carbonos) con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos). El citrato produce en cada ciclo una molécula de oxaloacetato y dos CO2, por lo que el balance neto del ciclo es:Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 3 H2O CoA-SH + 3 (NADH + H+) + FADH2 + GTP + 2 CO2 + 3 H+Los dos carbonos del Acetil-CoA son oxidados a CO2, y la energía que estaba acumulada es liberada en forma de energía química: GTP y poder reductor (electrones de alto potencial): NADH y FADH2. NADH y FADH2 son coenzimas (moléculas capaces de unirse a enzimas) capaces de acumular la energía en forma de poder reductor para su conversión en energía química en la fosforilación oxidativa.

14. ¿Cuáles son las reacciones consideradas reversibles e irreversibles del ciclo de krebs? Irreversibles: son irreversibles porque los puntos de control, siempre están en los pasos irreversibles. Citrato Sintasa

Oxaloacetato Citrato

Su actividad depende de la concentración de 2 sustratos como el acetil-CoA y la succinil CoA. La succinil CoA inhibe porque ocupa el sitio del acetil-CoA. Si la concentración de succinil CoA sube mucho se inhibe, si sube es porque se acumulan los intermediarios. El ATP también inhibe porque al aumentar su concentración la Km sube.

Complejo α -cetoglutarato deshidrogenasa α-cetoglutarato Succinil-CoA

Inhibido cuando los niveles de NADH son altos y cuando aumenta la concentración de succinil CoA, ya que ambos son productos. También regulado por la carga energética.

15. ¿Qué vitaminas participan como coenzimas en el ciclo de krebs? • Riboflavina• Niacina• Tiamina• Ácido Pantoténico

16. ¿Cuáles y cuantas reacciones del ciclo de krebs son dependientes de NAD y de FAD? • Una de las tres isoenzimas de la Isocitrato Deshidrogenasa es dependiente de NAD, esta se encuentra en las mitocondrias.• La malato deshidrogenasa, convierte el malato en oxaloacetato, por medio de una reacción dependiente de NAD.• La succinato deshidrogenasa, se enlaza con la superficie interna de la membrana mitocondrial interna, esta enzima contiene FAD y centros hierro-azufre, reduce directamente a la ubiquinona en la cadena respiratoria.

17. ¿en que consiste la llamada fosforilación a nivel del sustrato del ciclo?• La fosforilación a nivel de sustrato es un sistema usado por ciertas bacterias quimiorganotrofas. El sustrato orgánico (donador de electrones) es oxidado por un coenzima (p. ej., NAD+), de manera que se origina un intermediario no fosforilado con una gran energía de hidrólisis. Dicho intermediario experimenta una sustitución con un fosfato, para dar la correspondiente forma acil-fosfato (siendo este enlace de alta energía). Finalmente, este acil-fosfato dona su fosfato de alta energía al ADP, que pasa a ATP.Gliceraldehido-3-P 1,3-difosfoglicérico 3-fosfoglicérico

La fosforilación a nivel de sustrato está acoplada a un proceso metabólico denominado fermentación. Durante la fermentación, el sustrato orgánico reducido (DH2) es catabolizado, de modo que como acabamos de ver, se produce ATP. Este catabolismo genera, además:

• Equivalentes de reducción (en forma de NADH y otros cofactores reducidos)

• Intermediarios oxidados de la ruta catabólica.Pues bien, es característico de las fermentaciones que los equivalentes de reducción reaccionen con uno de esos intermediarios (A), que de este modo se reduce a AH2 (producto de la fermentación), regenerándose el cofactor en forma oxidada (NAD+) para el siguiente ciclo. El rendimiento de las fermentaciones, expresado como variación de energía libre, es bajo. En la fermentación homoláctica se producen 2 moles de ATP por cada mol de glucosa consumido (frente a los 28 moles de ATP/mol de glucosa en la respiración aerobia). Esto significa que para que el microorganismo crezca en estas condiciones, degrada grandes cantidades de sustrato fermentable. Las fermentaciones se dan en determinados microorganismos quimiorganotrofos, que pueden ser anaerobios obligados o anaerobios facultativos (cuando crecen en ausencia de O2).

18. ¿Qué es un ciclo anfibolico? ¿Por qué decimos que el ciclo de krebs es anfibolico? • El Ciclo de Krebs es un ciclo anfibólico, lo cual significa que no funciona solamente en el catabolismo (degradación) sino también en reacciones anabólicas (síntesis).

19. Explique la energética del ciclo de krebs • Como resultado de las oxidaciones catalizadas por las deshidrogenadas del ciclo del ácido cítrico se producen tres moléculas de NADH y una de FADH2 por cada molécula de acetil-CoA que se catabolizan en una vuelta del ciclo. Estos equivalentes reductores se transfieren a la cadena respiratoria, donde la reoxidación de cada NADH produce 3 ATP y la reoxidación de FADH2 da 2 ATP. Además se forma un ATP (o GTP) en la fosforilación a nivel de sustrato catalizada por la succinato tiocinasa.

20. Conociendo la energética de la glucolisis, descarboxilacion oxidativa del piruvato y ciclo de krebs, calcule la producción total y neta de energía, producto de la oxidación completa de una molécula de glucosa hasta CO2 y agua. La oxidación completa de la glucosa se escribe como indica la siguiente ecuación:

Glucosa + 6O2 6CO2 + 6H2O Separando en dos semirreacciones, podemos expresar en la primera la oxidación de los átomos

de C y en la segunda la reducción del oxígeno molecular:C6H12O6 + 6H2O 6CO2 + 24H+ + 24 e-

6O2 + 24H+ + 24e- 12 H2O En los sistemas vivos, estas reacciones de transferencia electrónica ocurren a través de una vía

con múltiples etapas, que aprovechan la energía libre producida para formar ATP. Los 12 pares de electrones involucrados en la oxidación de la glucosa no pasan directamente al oxígeno, sino que se transfieren a las coenzimas NAD+ y FAD, formándose un total de 10 NADH y 2 FADH2 Los electrones pasan entonces a la cadena de transporte electrónico donde participan (por la reoxidación mitocondrial del NADH y FADH2) en un proceso de oxidación-reducción secuencial de determinados centros redox antes de reducir el oxígeno a agua. En este proceso, los protones son expulsados de la mitocondria, y la energía libre almacenada en el gradiente de pH resultante impulsa la síntesis de ATP, a partir de ADP y Pi, a través de la fosforilación oxidativa.

La reoxidación de cada NADH da lugar a la síntesis de 3 ATP, y la de un FADH2 a 2 ATP. El total por molécula de glucosa oxidada es pues de 38 ATP, 30 proceden de los 10 NADH, 4 de los 2 FADH2, además en la glucólisis se producen 2 ATP por mol de glucosa y en el ciclo de Krebs 2 GTP (= 2 ATP) por cada 2 de piruvato que entra en el ciclo.

VíaReacciones cabalizadas por

Método de producción –P

Numero de –p formado por mol de glucosa

Glucólisis Gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa

Oxidación a nivel de 2 NADH por la cadena respiratoria

6

Fosfoglicerato cinasa

Fosforilación a nivel de sustrato

2

Piruvato cinasaFosforilación a nivel de sustrato

2

10Permite el consumo de ATP mediante reacciones catalizadas por hexocinasa y fosfofructocinasa

-2Neto 8

Ciclo del ácido cítrico

Piruvato deshidrogenasa

Oxidación de 2 NADH por la cadena respiratoria

6

Isocitrato deshidrogenasa

Oxidación de 2 NADH por la cadena respiratoria

6

α- cetoglutarato

Oxidación de 2 NADH por la cadena respiratoria

6

Succinato tiocinasa

Fosforilación en le sustrato

2

Succinato deshidrogenasa

Oxidación de 2 FADH2 por la cadena respiratoria

4

Malato deshidrogenasa

Oxidación de 2 NADH por la cadena respiratoria

6

Neto 30

Total por mol de glucosa en condiciones aerobias 38

21. ¿Cuáles son los mecanismos reguladores del ciclo de krebs? • El Control Respiratorio por medio de la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa regula la actividad del ciclo del ácido cítrico.

22. ¿Qué son las reacciones anapleroticas y cuáles son?

SITUACION DE APRENDIZAJE No. 19LANZADERAS Y CADENA RESPIRATORIA

1. ¿Qué son los llamados sistemas lanzaderas de substrato? Son los Mecanismos por los que el NADH puede entrar a la Mitocondria.

2. Explique cómo funciona y como está constituida la lanzadera de glicerofosfato. Funciona por la enzima GLICERO 3-FOSFATO DESHIDROGENASA Citosolica, que ayuda al paso del NADH por la membrana mitocondrial, pues se oxida a NAD por la reacción Fosfato de Dihidroxiacetona → Glicerol 3-Fosfato, dentro de la mitocondrial se fusiona con el FAD que se reduce a FADH2 (Produce 2 FADH2)

3. Explique cómo funciona y como está constituida la lanzadera de malato. Funciona con la enzima MALATO DESHIDROGENASA, puesto que el Oxalacetato (viene de la transaminacion de Alfa CG) no es permeable y se transforma en Malato, pero para esto también el Aspartato se debe transaminar a Glutamato, este sufre un Symport de protones. (Produce 2 NADH2)

4. ¿Qué lanzadera utilizan el corazón y el hígado para transportar sus equivalentes reductores?

5. Por cada mol de NADDH+H citoplasmico, que utiliza cada una d las lanzaderas para transferir los electrones a la mitocondria ¿Cuántos ATP se obtienen aproximadamente? Explique su respuesta.

6. Explique que es, como está constituida y cuáles son las funciones principales de la cadena respiratoria. La cadena respiratoria es una serie de transportadores de electrones que se encuentran en la membrana plasmática de bacterias, en la membrana interna mitocondrial o en las membranas tilacoidales, que median reacciones bioquímicas que producen adenosina trifosfato (ATP). Esta constituida por cuatro complejos proteicos que son: NADH-Q oxidorreductasa (complejo I); Succinato Q reductasa (complejo II); Citocromo-Q C oxidorreductasa (complejo III); citocromo C oxidasa (complejo IV). La función es colectar y transportar equivalentes reductores, dirigiéndolos a su reacción final con oxígeno para formar agua y la maquinaria para la fosforilación oxidativa.

7. Explique en qué consiste la teoría quimiosmotica para la fosforilación oxidativa.8. El flujo de electrones a través de la cadena respiratoria genera ATP por el proceso de fosforilación

oxidativa. Los dos procesos están emparentados por un gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial interna de manera que la fuerza de motivación de los protones causada por la diferencia electroquímica potencial (negativa en la matriz) impulsa el mecanismo de síntesis de ATP. Los complejos I, III y IV actúan como bombas de protones. Ya que la marrana mitocondrial interna es impermeable a los iones en general y en especial a los protones, estos se acumulan en el espacio intermembrana, creando la fuerza de motivación de los protones predicha por la teoría quimiosmótica.

9. ¿Cuál es la ubicación posible de los sitios de fosforilación en la cadena respiratoria? Complejo I, III, IV

10. Mencione los compuestos inhibidores de la cadena respiratoria e inhibidores de la fosforilación oxidativa. Los barbitúricos, el amobarbital inhibe el transporte de electrones vía complejo I cerrando la transferencia de Fe-S a Q. La Antimicina A y dimecaprol inhibe la cadena respiratoria a nivel del complejo III. H2S, monóxido de carbono y cianuro inhiben el complejo IV y pueden detener completamente la respiración. El Malonato inhibe competitivo del complejo II. Los desacopladores disocian la oxidación de la cadena respiratoria desde la fosforilación.Atractilosida inhibe la fosforilación oxidativa al inhabilitar el transportador de ADP dentro y ATP fuera de la mitocondria. Oligomicina detiene el flujo de protones a través del ATP cintasa.

11. Describa cuales son y cómo funcionan los llamados desacopladores de la cadena respiratoria. Disocian la oxidación en la cadena respiratoria desde la fosforilación. Estos compuestos son tóxicos, causando que se descontrole la respiración.2,4-dinitrofenol, la termogenina (proteína desacopladora en el tejido adiposo); el antibiótico oligomicina bloquea la oxidación y la fosforilación al detener el flujo de protones a través del ATP cintasa.

12. ¿Qué substratos donan sus equivalentes reductores a través de sus deshidrogenasas directamente a NAD? El Glicerol por la vía del vaivén del glicerofosfato.

13. ¿Qué susbstratos donan sus equivalentes reductores a través de sus deshidrogenasas directamente a FAD y coenzima Q? El glicerol-3-fosfato (generado por la descomposición de los triacilgliceroles o de la glucólisis) y acyl-coA por vías diferentes que involucran flavoproteínas.

14. ¿Cuál vitamina esta relacionada con la función de las flavoproteinas?

15. ¿Por qué cuando los substratos se oxidan vía sus deshidrogenasas, algunos incorporan 3 moles de fosfato al ADP y otras solo 2 moles? Explique. Dos fosfatos de alta energía se por mol de glucosa se capturan en el ciclo del ácido cítrico durante la conversión de succinil CoA a succinato; esto ocurre a nivel de sustrato. Cuando los sustratos se oxidan vía complejo I, III y IV en la cadena respiratoria, se forman 2.5 moles de ATP por medio mol de O2 consumido. El radio P: O = 2.5. Cuando un sustrato se oxida por los complejos II, III y IV, solo se forma 1.5 moles de ATP, P: O= 1.5, estas son fosforilaciones oxidativas a nivel de la cadena respiratoria.

16. ¿Cuáles son las principales formas de control de la cadena respiratoria? La tasa de respiración de la mitocondria puede controlarse por la disponibilidad de ADP. Porque la oxidación y fosforilación están fuertemente unidas, la oxidación no puede proceder vía la cadena respiratoria sin fosforilación concomitante de ADP. Y los desacopladores que disocian la oxidación en la cadena respiratoria desde la fosforilación.

17. Explique dos defectos congénitos que alteran el funcionamiento de la cadena respiratoria. Miopatía mitocondrial infantil fatal y disminución renal, comprenden la disminución severa o ausencia de la mayoría de oxidorreductasas de la cadena respiratoria. MELAS (encefalopatía mitocondrial, acidosis láctica y apoplejía) es un trastorno heredado debido a deficiencia de NADH: Q oxidorreductasa (complejo I) o citocromo oxidasa (complejo IV). Causado por mutaciones y puede acompañarse de la enfermedad de Alzheimer y diabetes mellitas.

18. Indique la importancia de dar una adecuada ingesta de cobre en los recién nacidos.

SITUACION DE APRENDIZAJE No. 20INTEGRACION DEL METABOLISMO

1. Elabore un cuadro, con las principales vías anabólicas y catabólicas colocando sus sustratos, productos, la enzima que regula el proceso y en que órganos se dan principalmente.

2. Explique las características generales, funciones y procesos metabolicos que se dan en cerebro, musculo, hígado, tejido adiposo y sangre.

3. ¿Cuáles son los factores que influencian la liberación de insulina, glucagón y epinefrina en el metabolismo energético? *Insulina: La concentración de glucosa en el plasma actúa como una señal que inicia la respuesta hormonal en el islote.*Glucagón: Las hormonas antiinsulinicas promueven la producción endógena de glucosa.*Epinefrina: La adrenalina promueve el aumento de la glucemia en respuesta al estrés incluso cuando la concentración de glucagón es baja.

4. Describa las adaptaciones metabólicas y la interaccion de los tejidos en el estado de abundancia, ayuno y ayuno inanición. *Normalmente, en el individuo se dan oscilaciones entre una situación de insulina elevada/glucagón bajo y otra situación de insulina baja/glucagón elevado. La situación de insulina elevada/glucagón bajo se da durante la ingestión de comida y durante varias horas después de la comida (fase absorcional, posprandial o de alimentación). La fase de insulina baja/glucagón elevado aparece durante el ayuno. El periodo inicial tras el ayuno, entre 6 y 12 horas, se llama fase postabsorcional. Más allá de 12 horas se llama “ayuno prolongado” o “inanición”.

5. ¿en que consiste el mecanismo regulador a corto plazo en la concentración de glucosa en sangre? Consiste en la movilización de las reservas energéticas para mantener una determinada concentración sanguínea de glucosa entre las comidas.

6. ¿Cuáles son los principales sustratos y hormonas que estimulan la secreción e inhibición de la insulina? La secreción de la insulina es iniciada por el incremento en la proporción de ATP/ADP en la célula, lo que cierra el canal de potasio sensible a ATP de la membrana. Esto despolariza la célula, y el cambio de voltaje abre otro canal iónico: el canal de calcio. La entrada de los iones de calcio estimula la primera fase corta de la secreción de insulina. La segunda fase de la secreción de insulina, más prolongada, requiere otras señales como el incremento en la concentración citosólica de acetil –CoA de cadena larga. Esta fase también responde al diacilglicerol (DAG) señalización por la proteína cinasa C.

7. Mencione los efectos principales que provoca la insulina, glucagón y epinefrina sobre el metabolismo de carbohidratos, proteínas y de lípidos. Insulina: En el hígado, la insulina estimula tanto la glucolisis como la síntesis de glucógeno. A la vez, suprime la lipolisis y promueve la síntesis de ácidos grasos de cadena larga (lipogenesis). Después, los lípidos son empaquetados en lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL), que son secretadas a la sangre. En el tejido periférico, la insulina induce la lipoproteína lipasa, una enzima que libera triacilglicerol procedente tanto de las VLDL hepáticas como de los quilomicrones de la dieta, hidrolizándolos a glicerol y ácidos grasos. La insulina también estimula la síntesis de triacilgliceroles a partir del glicerol-3-fosfato y ácidos grasos en el tejido adiposo. En el musculo, la insulina estimula el transporte y el metabolismo de la glucosa y la síntesis de glucógeno. La insulina también aumenta la captación celular de aminoácidos y estimula la síntesis de proteínas.*Glucagón: el glucagon centra el metabolismo energético hacia la producción endógena de glucosa. Su principal efecto es la movilización de las reservas energéticas para mantener una determinada concentración sanguínea de glucosa entre las comidas. El glucagon inhibe las vías implicadas en la utilización de glucosa y detiene la acumulación de energía metabólica. Actúa rápidamente sobre el

hígado estimulando la glucogenolisis e inhibiendo la síntesis de glucógeno, la glucolisis y la lipogenesis. A la vez, estimula la glucogenolisis y la cetogénesis.*Epinefrina: Tiene efectos similares al glucagón en el hígado, pero actúa a través de diferentes receptores. La adrenalina promueve el aumento de la glucemia en respuesta al estrés, incluso cuando la concentración de glucagon es baja. Loa adrenalina aumenta la glucosa disponible para los glóbulos rojos de la sangre y para el cerebro durante el estrés.

8. ¿Cuál es la fuente primaria de energía en el musculo durante el ayuno? En el hígado, el glucagon estimula la lipolisis a través de la activación de la lipasa sensible a hormonas. Esto libera glicerol, el tercer sustrato gluconeogénico en importancia, y proporciona ácidos grasos libres como energía metabólica en el musculo.

9. ¿Por qué el glucógeno muscular no puede ser utilizado como fuente de glucosa sanguínea? Explique A diferencia del Hígado el musculo no tiene glucosa-6-fosfatasa y por eso no puede liberar glucosa a la circulación.

10. Después de cinco días de ayuno, ¿Cuáles son las fuentes principales de sustrato energético? Durante el ayuno, la gluconeogénesis en los riñones empieza a ser una fuente de energía, la cantidad del GLUR-4 en el tejido adiposo y el musculo disminuye. Como las concentraciones plasmáticas de cuerpos cetónicos continúan aumentando, el cerebro las utiliza como fuente de energía. Parte del tejido cerebral pasa de la oxidación completa de la glucosa en CO2

a la glucólisis. Como el lactato producido entra en el ciclo de Cori, que funciona entre el cerebro y el hígado, disminuye la necesidad de producir glucosa endógena; esto ahorra proteína muscular.

11. ¿Por qué disminuye la tasa de gluconeogénesis hepática en el ayuno prolongado? Como las concentraciones plasmáticas de cuerpos cetónicos continúan aumentando, el cerebro las utiliza como fuente de energía. Parte del tejido cerebral pasa de la oxidación completa de la glucosa en CO2 a la glucólisis. Como el lactato producido entra en el ciclo de Cori, que funciona entre el cerebro y el hígado, disminuye la necesidad de producir glucosa endógena; esto ahorra proteína muscular.

12. ¿en que momento se inicia la cetogénesis? ¿Por qué se considera la etiqueta del inicio de la inanición? *Al inicio de del periodo de ayuno, aumenta la concentración de ácidos grasos libres en el plasma, y estos empiezan a ser la principal fuente de energía. A la vez, el oxalacetato es dirigido hacia la gluconeogenesis y su concentración baja en la mitocondria tiende a limitar la actividad del ciclo del ATC. En consecuencia, grandes cantidades de acetil-CoA producidas por la β-oxidación de los ácidos grasos en el hígado entran en la cetogénesis en lugar de en el ciclo del ATC.

13. ¿Cuáles células o tejidos NO utilizan los cuerpos cetónicos como fuente energética? Explique El propio hígado no puede utilizar cuerpos cetonicos como fuente de energía puesto que las células hepáticas carecen de 3-cetoacil-CoA transferasa, una enzima necesaria para convertir los cuerpos cetonicos nuevamente en acetil-CoA. Por consiguiente, los ácidos grasos, más que la glucosa o los cuerpos cetonicos, son la fuente principal de acetil-CoA del hígado en condiciones de alta demanda metabólica. El hígado genera su ATP a partir de este acetil-CoA, mediante el ciclo del acido cítrico y la fosforilacion oxidativa.

14. Describa la vida del poliol (enzimas, sustratos, productos y coenzimas) y su implicación clínica.