GUÍA DE ESTUDIO ESTUDIO No. 8: VÍA DE LA PENTOSA FOSFATO. 1. Desde el punto de vista Energético, ¿Cuáles son los recursos inmediatos más útiles útiles a las células? células? Electrolitos y ATP, funcionan como la gasolina de las células.
2. Mencione las vías metabólicas metabólicas que tienen como precursor precursor común la Glucosa-6-P. Glucólisis, glucogénesis y vía de las pentosas fosfato
3. ¿En qué tejidos destaca destaca la síntesis de Pentosas-fosfato? En los tejidos que llevan activamente a cabo la síntesis de ácidos grasos, hormonas esteroideas y colesterol
4. ¿Cuál es el principal función de la fase redox de la vía Pentosa fosfato? La producción de NADPH
5. Haga un esquema general de las reacciones de la fase redox de la Vía de Pentosas-fosfato, incluyendo sustrato, enzima, coenzima, y producto.
6. Respecto del producto de la Fase de Interconversión de la Vía de Pentosas-fosfato, explique la importancia que existe con la síntesis de ácidos nucleicos. Según las necesidades de la célula la vía de pentosas fosfato puede convertir la Ribulosa-5-fosfato a Ribosa-5-fosfato útil para la producción de ácidos nucéicos, y la reproducción de material genético.
7. De la Fase de Interconversión de la Vía de Pentosas-fosfato, realice un esquema general
8. Explique qué qué vitamina vitamina está involucrada en la Vía de las las Pentosasfosfato, específicamente en cuál o cuáles de las reacciones actúan. Difosfato de Tiamina (vitamina B1) en la conversión de ribulosa 5-fosfato a xilulosa 5-fosfato
9. ¿Qué relación existe entre la vía de las Pentosas-fosfato y la la vitamina E? Previene la oxidación no enzimática de componentes celulares.
10. Explique la función que existe de la Vía de las Pentosas-fosfato en el eritrocito. El NADPH producido lo usa la glutatión reductasa para mantener el glutatión en estado reducido y en ese estado cumple funciones protectoras en la célula.
11. Mencione la enzima que participa en la Regulación de la Vía de las Pentosas-fosfato. Glucosa 6-fosfato deshidrogenasa GUIA DE ESTUDIO No.9 GLUCONEOGÉNESIS: 1. Establezca las diferencias en el metabolismo, que determinarán el inicio de la Gluconeogénesis. Satisface las necesidades de glucosa de la mayor parte del cuerpo bajo condiciones de ayuno, a partir de precursores no hidratos de carbono como los aminoácidos. Cuando el mantenimiento de la homeostasis de la glucosa sanguínea necesita ser restablecido
2. ¿Cuáles son los sustratos sustratos principales para el proceso de Gluconeogénesis ? Lactato y piruvato, los intermediarios del ciclo del ácido cítrico y los esqueletos de carbono de la mayoría de los aminoácidos
3. ¿Cuáles son las enzimas de la Glucólisis que pueden ser utilizadas en el proceso de Gluconeogénesis? Fosfoglucosa isomerasa Aldolasa Triosa fosfato isomerasa Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa Fosfoglicerato cinasa Fosfoglicerato mutasa Enolasa
4. ¿Cómo es superada la barrera irreversible de la enzima glucogénica Piruvatocinasa en la Gluconeogénesis?
Ingreso de energía libre Conversión de piruvato a oxalacetato
5. ¿Cómo son superadas las barreras irreversibles de las enzimas Fosfofructocinasa y G lucocinas ucocinas a? glucogénicas
La fructosa-1,6-difosfatasa convierte a la fructosa-1,6-bifosfato en fructosa-6-fosfato. La glucosa-6-fosfatasa la isomeriza a glucosa-6-fosfato, y la misma enzima convierte a la glucosa-6-fosfato en glucosa.
PREGUNTAS DE LA REGULACIÓN: 6. ¿Cómo se cumple cumple la regulación enzimática de los procesos de Glucólisis y Gluconeogénesis? Fosforilacion: la primera donde participa la hexocinasa, la tercera donde participa la fosfofructocinasa, la séptima séptima donde participa la fosfoglicerato cinasa, y la decima donde participa la piruvato cinasa. Isomerización: la segunda donde participa la 6-fosfato isomerasa, la quinta donde participa la triosa fosfato isomerasa, y la octava donde participa la fosfoglicerato mutasa. Oxidación-reducción: la sexta donde participa la gliceraldehido 3 fosfato deshidrogenasa, Técnicamente, el grupo aldehído grupo aldehído se oxida a un grupo acilfosfato. Mientras el grupo aldehído se oxida, el NAD + se reduce, lo que hace de esta reacción una reacción redox. El NAD + se reduce por la incorporación de algún como resultado una molécula de NADH de carga neutra. Deshidratación: el noveno paso donde participa la enolasa. Ruptura del enlace carbono-carbono: la cuarta donde participa la aldolasa
7. ¿Cuál es la función de la Fructosa-2,6-bifosfato en la Regulación de la Gluconeogénesis? Modifica alostéricamente la actividad enzimática tanto de la fosfofructoquinasa la fosfofructoquinasa 1 (PFK-1) como de la fructosa-1,6-bisfosfatasa (FBPasa-1), con el fin de regular el metabolismo de la glucólisis la glucólisis y de la gluconeogénesis la gluconeogénesis 8. Explique por qué es necesario que en la condición de hiperglicemia pos t-abs t-abs orci or ci ón la Hormona Insulina estimule la función de la la enzima Glucocinasa e inhiba la función de la enzima Glucosa-6-fosfatasa .
9. Explique por qué es necesario que en la condición de ayuno prolongado la Hormona Glucagón estimule la función de la enzima Glucosa-6-fosfatasa e inhiba la función de la enzima Glucocinasa. La función principal del glucagón es proteger al organismo contra la hipoglicemia y sus posibles consecuencias, sobre todo a nivel del cerebro, donde la glucosa representa prácticamente la única fuente de energía.
10 .¿Qué efecto tiene el aumento de la concentración de Fructosa-2,6bisfosfato sobre la velocidad de acción de las enzimas Fosfofructocinasa-1 y Fructosa-1,6-bisfosfatasa en el hígado? Cuando se generan altos niveles de Fru-2,6- P 2 en el hígado, se activa la PFK-1 al verse aumentada la afinidad de la enzima por la fructosa-6-fosfato a la vez que disminuye su afinidad por ATP y citrato.
GUIA No. 10 OXIDACION DE LOS ACIDOS GRASOS-CETOGENESIS 1 . ¿ E n qué cons is te y c uál es la importancia metabólica de la
oxidación de los ácidos g rasos ?
Consiste en la ruptura de un doble enlace carbono-carbono que proporciona energía para formar acetil-CoA, FADH2 NADH y un acil-CoA graso. Es una gran fuente de energía necesaria cuando el nivel de glucosa disminuye 2. ¿ C ómo s e llev a a c abo el tr ans por te s ang uí neo de los ác i do s g r as os ?
Por medio de la Albumina, una proteína monomerica soluble que aumenta la solubilidad de los ácidos grasos. 3. ¿ C ómo s e llev a a c abo el pr oc es o de ac ti vac i ón y el tr ans po r te a través de la membrana mitocondr ial que cumplen los ácidos g ras os de cadena corta, media y larg a?
Los ácidos grasos tienen que activarse en el citosol antes de oxidarse en la mitocondria, por medio de la acil-CoA sintetasa (tiocinasa). como un acil- CoA de cadena larga no pasa la membrana mitocondrial interna transfiere su porción acilo a la Carnitina. La Carnitina Palmitoil transferasa I se encarga de la unión acilcarnitina que viajan al interior de la mitocondria gracias a una proteína transportadora. El grupo acilo se transfiere a una molecula de CoA desde la reserva mitocondrial al mismo tiempo que se libera la carnitina, del complejo acilcarnitina, al citosol por la Carnitina Palmitoil transferasa II. 4. ¿ C uáles s on las reacci ones implic adas en la oxi daci ón de los ác i do s g r as o s ?
Explique cuáles son las enzimas, coenzimas, substratos y productos. -Formación de un doble enlace trans-∞,β por deshidrogenacion del acil -CoA graso por la flavoenzima acil-CoA deshidrogenasa, el FAD se reduce a FADH2 y se produce trans -∆2-enoil-CoA. -Hidratación del doble enlace por la enoil CoA hidratasa para formar una 3-L-hidroxiacil-CoA. -Deshidrogenacion dependiente de NAD de esta β-hidroxiacil-CoA por la 3-L-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa para formar β cetoacil-CoA. NAD+ se reduce a NADH. - Escisión de C∞ - Cβ por la β -cetoacil-
CoA tiolasa para formar acetil-CoA y una acil-CoA nueva que contiene dos atomos de C menos que la original. 5. E x plique la energ ética de la oxi dac ión c ompleta de una molécula de palmitato has ta C O2 y ag ua. C ompárela con la energ ética de una molécula de g lucos a. La oxidación de una molécula de palmitato tiene un rendimiento neto de 129 ATP, ya que implica siete vueltas de β -oxidación, que generan 7 FADH2, 7 NADH y 8 acetil-CoA. La oxidación de 8 acetil-CoA genera 8 GTP, 24 NADH y 8 FADH2. Como la fosforilación oxidativa de 31 moléculas de NADH genera 93 ATP y de los 15 FADH2 se generan 30 ATP, sustrayendo 2 equivalentes de ATP necesarios para la formación de acil-CoA graso. 6. ¿ C uál es la importanci a metabólic a de la oxidación de áci dos g r as os , c on r elac i ón al metaboli s mo de c ar bo hi dr ato s ? E x pli qu e Porque el producto final de la β -oxidacion es acetil-CoA, que es el intermediario
común en la oxidación de hidratos de carbono y lípidos y que a través de las enzimas de la β -oxidacion que generan FADH y NADH el hígado obtiene suficiente energía para apoyar la gluconeogenesis. 7. ¿ E xis ten otras formas de oxidación de ácidos g rasos ? ¿ C uál es s u i mpor tan c i a metabóli c a? E x pli que α-oxidacion Elimina atomos de carbono carboxílico. Es un proceso peroxisomico
que utiliza NAD y ascobato. omega-oxidación el carbono omega terminal se oxida alcohol y posteriormente el grupo carboxilo genera un ácido graso dicarboxílico. Es un proceso microsomico que necesita NADPH para una oxidasa microsomica de función mixta que contiene citrocromo P450. 8. ¿ C uáles s on las caracterís tic as g enerales en la oxidación de áci dos g rasos ins aturados , con número impar de carbonos y de cadena ramific ada?
la enoil-CoA isomerasa convierte el doble enlace cis- ∆3 en la forma trans -∆2 para que sea sustrato de la enoil-CoA hidratasa. La 2,4-dienoil-CoA reductasa reduce el doble enlace ∆4 que inhibe la enoilCoA hidratasa. Esta enzima genera trans -3enoil-CoA que para seguir en la vía de la β -oxidacion debe isomerarse a trans-2enoil-CoA por la 3,2-enoil-CoA isomerasa. Si una 2,5-enoil-CoA se convierte por la 3,2-enoil-CoA isomerasa en 3,5-enoil-CoA, se necesita otra enzima para continuar la oxidación la 3,5-2,4-dienoil-CoA isomerasa, isomeriza el 3,5 dieno a un 2,4 dieno que luego se reduce por la 2,4- dienoil-CoA reductasa y se isomeriza por la 3,2-enoil-CoA isomerasa. 9. ¿ C uál es la importanci a metabólica del proc es o de oxi daci ón de ác i do s g r as o s ?
Este proceso es importante para la producción de FADH2 Y NADH+ que se emplea directamente en la síntesis de ATP por medio de la fosforilacion oxidativa 10. ¿ E n qué condi ci ón metabólic a puede haber s imultaneidad entre el inic io de la lipólis is y el inic io de la g luconeogé nesi s ?
Durante el stress y durante la inanición. 11. E x plique qué es y la impor tanc ia metabólic a y biomédic a de la cetogénesis
Es una vía para reciclar acetil-CoA, en la cual la CoA libre es regenerada y aparece el grupo acetato en la sangre en forma de tres productos lipidicos hidrosolubles. Su importancia metabolica radica en que los cuerpos cetonicos son importantes combustibles metabólicos para muchos tejidos periféricos, en particular el corazón y el musculo esquelético. 12. Ex plique el proces o de la cetog énes is , indic ando subs tratos , enzimas y productos .
Las dos moléculas de acetil-CoA se condensan en acetoacil-CoA por acción de la tiolasa. - la condensación de la acetoacetil-CoA con una tercera molecula de acetil-CoA mediada por la HMGCoA sinta sa forma la β -hidroxi-β-meil- glutaril-CoA. - la HMG-CoA se degrada en acetoacetato y acetil-CoA en una escisión del ester aldol-Claisen mixto por acción de la HMG-CoA liasa. 13. E xplique el proc es o del catabolis mo de los c uerpos cetónicos en tejidos peri féricos , indicando s ubs tratos , enzimas y productos .
El acetoacetato formado en el hígado no puede ser reactivado, excepto en el citosol en donde se utiliza como precursor en la síntesis del colesterol. La succinilCoA-acetoacetato CoA transferasa activa al acetoacetato en acetoacetil-CoA en los tejidos extrahepáticos; la acetoacetil-CoA se escinde en acetil-CoA mediante la tiolasa, y se oxida en el ATC. Si aumenta la concentración en sangre de los cuerpos cetónicos, se incrementa su oxidación hasta alcanzar la saturación de la maquinaria oxidativa (12 mmol/L). En la mayoría de los casos, la cetonemia se refiere al incremento en la producción de los cueros cetónicos por el hígado más que a la insuficiencia en su utilización en los tejidos extrahepáticos (principalmente cuando se forma acetona pues es difícil de oxidar) y, como resultado se pierden cuerpos cetónicos en la orina. 14. E xplique el mecanis mo de reg ulaci ón de la cetog énes is .
En el control de la cetogénesis son importantes los factores reguladores de la movilización de los ácidos grasos libres a partir del tejido adiposo. La carnitina palmitoiltransferasa-I regula la captación de ácidos grasos en la vía oxidativa; en un estado nutricional adecuado, la malonil-CoA se forma mediante la acetil-CoA carboxilasa y constituye un poderoso inhibidor de la CPT-I; conforme la concentración de los ácidos grasos libres aumenta en el inicio de la inanición, la acil-CoA inhibe directamente a la acetil-CoA carboxilasa y disminuye la formación de su producto (malonil-CoA), lo cual libera la inhibición de la CPT-I y permite el ingreso a la β -oxidación de más acil-CoA. A su vez, la acetil- CoA formada por la β oxidación se oxida en el ATC o ingresa en la vía de la cetogénesis para formar cuerpos cetónicos; a medida que aumenta la concentración sérica de los ácidos grasos libre, una proporción mayor se convierte en cuerpos cetónicos y una menor se oxida a CO2 en la vía del ATC; la distribución de acetil-CoA entre la vía cetogénica y la vía de la oxidación hasta CO2 se regula de manera que permanezca constante la energía libre total, capturada en el ATP (129 moles/1mol de palmitato, 33 moles por acetoacetato y 21 por 3-hidroxibutirato). 15. E xplique algunos tras tornos clínic os importantes , r esultantes de defectos en la oxidación de áci dos g rasos y cetog énes is .
Alteraciones en el transporte de carnitina, las deficiencias en la acil-CoA deshidrogenasa y el síndrome de Zellweger, se asocian con la presencia de ácidos dicarboxilicos de cadena media en orina y de cadena par también. Al alterarse la β-oxidacion de los acidos grasos, estos se oxidan, a partir del carbono ω por el citicromo P450 microsomal dependiente de hidrolasas y deshidrogenasas.
GUIA 11 BIOSÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS 1. ¿qué es, donde se lleva a cabo y cuál es la importancia metabólica de la síntesis de ácidos grasos? Es un proceso en el cual los ácidos grasos son sintetizados a moléculas aún más pequeñas, esto se lleva a cabo en el citosol de la célula. La vía de síntesis de ácidos grasos es principalmente activa en situaciones de ingesta excesiva de energía. La síntesis de los ácidos grasos se produce principalmente en el hígado y en las glándulas mamarias durante el embarazo y en mayor medida en el tejido adiposo.
2. Cuál es el paso inicial y el que controla la síntesis de los ácidos grasos? Estadio 1: formación del precursor clave malonil- CoA a partir de la acetil-Coa por la acetil-Coa carboxilasa 3. Que acción cumple la enzima ATP- citratoliasa? Escindir el citrato en presencia de ATP y coA en OAA y acetil CoA en citosol. 4. Explique qué es y cómo está constituido el complejo de la síntetasa de ácidos grasos? Enzima multifuncional dimerica en eucariotas, contiene 7 actividades enzimáticas distintas y un APC que se une a una molécula de 4- fofotensina. 5. Cómo se desarrollan las reacciones implicadas en la síntesis de los ácidos grasos, explicando cuáles son las enzimas, coenzimas, substratos y productos? Estadio 1: carboxilación de la acetil-CoA a malonil-CoA por la acetil-CoA carboxilasa. Estadio 2: elongación de la cadena de AG, mediante la ácido graso sintasa. 6. Explica, Cómo ejemplo, la energética de la síntesis de una molécula de palmitato a partir de Acetil-CoA realizando un análisis de la ecuación global. Acetil-CoA carboxilasa , ácido graso sintasa,
Sustratos: 8 acetil-CoA, 7 ATP/ 14 NADPH / 14H+ Productos: 1 plamitato, 14 NADP+ / 8 CoA/ 6 H2O/ 7 ADP / 7Pi Coenzimas: NADPH 7. Cuáles son las fuentes de equivalentes reductores (NADPH) necesarios para la lipogénesis? Vía de las pentosas fosfato, en esta vía se oxida la Glu-6-P y se descarboxila para producir 2 NADPH. 8. Cuál es la principal fuente de Acetil-Coa en el citosol para la lipogénesis? ¿cuál es la función de las enzimas málica y ATP- Citrato liasa? La fuente principal del metabolismo de los hidratos de carbono, la función de la enzima malica es convertir el malato en piruvato y de la ATP- citrato-liasa convertir, el citrato en OAA y Acetil-CoA 9. Explique dónde y cómo se lleva a cabo el proceso de alargamiento de las cadenas de los ácidos grasos. La elongación de la cadena de AG más allá de la longitud de 16 carbonos requiere otro grupo de enzimas. El palmitato liberado de la ácido graso sintasa se transforma en un sustrato para la síntesis de ácidos grasos de cadena más larga. El alargamiento tiene lugar mediante la acción de más fragmentos de 2 átomos de carbono derivado de malonil- CoA . tiene lugar en el RE por la acción de la ácido graso elongasa. 10. Cuál es el principal regulador de la lipogénesis? Estado nutricional 11. Explique el destino de los ácidos grasos, así como los principales mecanismos para la regulación de los depósitos de grasa corporal total. -La elevada concentración de citrato estimula la lipogénesis. -cuando se estimula la palmitoil-CoA disminuye la biosíntesis . - la síntesis de acetil- CoA carboxilasa debido a la ingestión elevada de hidratos de carbono y grasas. 12. Explique que son y para qué sirven los llamados ácidos Omega-3 y Omega-6 Son AG que deben suministrarse en la dieta debido a que el organismo no los sintetiza.
13. Existen algunos procesos patológicos resultantes de la deficiencia de ácidos grasos esenciales? La disminución de AG esenciales son asociadas a la pérdida de pelo, piel seca o la descamación de la piel, diarrea y fatiga.
GUIA No. 12: METABOLISMO DEL COLESTEROL. 1.
Características de la molécula de colesterol.
Compuesto hidrófobo, consta de cuatro anillos hidrocarbonados fusionados (A a D) y presenta una cadena hidrocarbonada ramificada de 8 carbonos unida al carbono 17 del anillo D. El anillo A tiene un grupo hidroxilo en el carbono 3, y el anillo B posee un enlace doble entre el carbono 5 y el carbono 6.
2.
Explique qué es y las funciones principales en nuestro organismo, del Colesterol.
El colesterol es un componente esencial de las membranas de las células de los mamíferos. También es el precursor de componentes biológicamente activos, como los ácidos biliares, hormonas esteroideas y la vitamina D.
3. Explique el proceso de Síntesis de Colesterol a partir de Acetil CoA, indicando substratos, enzimas, coenzimas y productos.
En primer lugar se condensan 2 moléculas de acetil-CoA para formar acetoacetil-CoA. A continuación, La HMG-CoA sintasa añade una tercera molécula de acetil-CoA que produce HMG-CoA. La etapa siguiente, la reducción del HMG-CoA a mevalonato, está catalizada por la HMG-CoA reductasa y es la etapa REGULADA y LIMITANTE de la velocidad en la síntesis. Se desarrolla en el citosol, utiliza 2 moléculas de NADPH como agente reductor y libera CoA. El mevalonato se convierte en 5-pirofosfomevalonato en dos etapas, cada una de las cuales transfiere un grupo fosfato procedente de ATP. Se forma una unidad de isopreno de 5 carbonos, Isopentenil pirofosfato (IPP), mediante la descarboxilación del 5-pirofosfomevalonato, la reacción requiere ATP. El IPP se isomeriza para dar 3,3-dimetilalil pirofosfato (DPP) El IPP y el DPP se condensan para formar geranil pirofosfato (GPP) de 10 carbonos. A continuación se condensa una segunda molécula de IPP con el GPP para formar el Farnesil Pirofosfato (FPP) de 15 carbonos. Se combinan 2 moléculas de FPP con liberación de pirofosfato y se reducen formando un compuesto de 30 carbonos, el escualeno. El escualeno se convierte en el esterol lanosterol mediante una secuencia de reacciones catalizadas por enzimas relacionadas con el RE que utiliza oxígeno molecular y NADPH. La hidroxilación de escualeno desencadena la ciclación de la estructura para formar lanosterol. La conversión de lanosterol a colesterol consta de varios pasos, un proceso asociado al RE en el que interviene el acortamiento de la cadena lateral, la eliminación oxidativa de grupos metilo, la reducción de dobles enlaces y la migración de un doble enlace
4.
Explique el proceso de transporte Colesterol.
entre los tejidos del
El transporte de los lípidos, colesterol y vitaminas liposolubles es mucho más complejo ya que al no ser solubles no pueden ser enviados a la vena porta porque allí producirían rápidamente depósitos de grasa, y deben ser enviados por otro camino. Esta otra vía es el sistema linfático . Entre las funciones del sistema linfático hay que destacar dos: su papel central en el sistema inmune (ver detalles en la sección Sistema inmune), y su papel en el transporte de los lípidos y del colesterol de la dieta. Al ser muy insoluble, el colesterol se transporta por la sangre ligado a lipoproteínas plasmáticas, proteínas intracelulares, y para la excreción biliar y la absorción intestinal o en disoluciones micelares. La mayor parte del colesterol viaja esterificado en su grupo hidroxilo por un ácido graso (principalmente oleico o linoleico) o como colesterol-sulfato. Las células captan el colesterol de las lipoproteínas rompiendo el enlace éster, y lo reesterifican para integrarlo en sus membranas, pues el colesterol libre no cumple debidamente su función estructural.
5. Explique las formas principales para la eliminación del Colesterol de nuestro organismo. El hígado elimina colesterol en forma de ácidos biliares y el restante como formas isoméricas saturadas de esteroles neutrales coprostanol y colestanol producidos por la reducción bacteriana de la molécula de colesterol.
6. ¿Cuál es la función de la bilis en el intestino delgado? Interviene en los procesos de digestión funcionando como emulsionante de los ácidos grasos
7. ¿Cómo se forman los ácidos biliares y cuál es la función de s u Circulación Enterohepática? Los ácidos biliares se sintetizan en el hígado mediante una vía de múltiples etapas, en la que se insertan grupos hidroxilo en posiciones específicas de la estructura esteroidea; el enlace doble del anillo B del Colesterol se reduce, y la cadena hidrocarbonada se acorta 3 carbonos introduciendo un grupo carboxilo en el extremo de la cadena. La función de la circulación enterohepática es la reabsorción y reutilización de las sales biliares segregadas en el intestino.
8. Explique la importancia de los Acidos Biliares en el metabolismo del Colesterol. Los ácidos biliares tienen diversas funciones incluyendo: la eliminación de colesterol del cuerpo, conduciendo el flujo de bilis para eliminar catabolitos desde el hígado, emulsionar los lípidos y vitaminas solubles en grasa en el intestino para formar micelas que pueden ser transportados a través del sistema láctea, y ayudar en la reducción de la flora de bacterias que se encuentran en el intestino delgado y el tracto biliar.
9. Explique en qué consiste la Circulación Entero-Hepática de los ácidos biliares.
Dado que los ácidos biliares están hechos de colesterol endógeno, la circulación enterohepática de ácidos biliares puede ser interrumpido para reducir el colesterol. Los secuestradores de ácidos biliares se unen a los ácidos biliares en el intestino, impidiendo la reabsorción. Al hacerlo, el colesterol endógeno más se desvía en la producción de ácidos biliares, lo que reduce los niveles de colesterol. Los ácidos biliares son secuestrados y luego excretan en las heces
10. Explique cómo se Regula la síntesis de Colesterol y Ácidos biliares. La síntesis de ácidos biliares es una vía principal del metabolismo del colesterol en la mayoría de especies distintas de seres humanos. Como surfactantes o detergentes, ácidos biliares son potencialmente tóxicos para las células, y sus concentraciones están estrictamente regulados. Funcionan como una molécula de señalización en el hígado y los intestinos mediante la activación de un receptor nuclear de hormonas, FXR, también conocido por su nombre de genes NR1H4. La activación de FXR en el hígado inhibe la síntesis de ácidos biliares, y es uno de los mecanismos de control de realimentación cuando los niveles de ácidos biliares son demasiado altos. La activación de FXR por ácidos biliares durante la absorción en el intestino aumenta la transcripción y la síntesis de FGF19, que a su vez inhiben la síntesis de ácidos biliares en el hígado. Nuevas pruebas asociados activación FXR con alteraciones en el metabolismo de los triglicéridos, el metabolismo de la glucosa, y el crecimiento del hígado.
11. Mencione que factores pueden influir en el equilibrio tisular del Colesterol. Factores que influyen en el equilibrio tisular del colesterol. El incremento se debe a: 1. Captación por los receptores de lipoproteínas que contienen colesterol. 2. Captación de lopoproteínas que contienen colesterol por una vía no medida por receptores. 3. Captación del colesterol libre a partir de lipoproteínas ricas en colesterol, para la membrana celular. 4. Síntesis del colesterol. 5. Hidrólisis de ésteres de colesterilo por la enzima éster de colesterilo hidrolasa. La reducción se debe a: 1. Efusión de colesterol de la membrana a las lipoproteínas pobres en colesterol. 2. Esterificación del colesterol por ACAT (acil-CoA: colesterol aciltransferasa). 3. Utilización del colesterol para la síntesis de otros esteroides. 12. 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? Hiperlipidemias son alteraciones del metabolismo de las grasas que da lugar al aumento del colesterol, los niveles de riesgo es cuando superan los 200 mg/dL.
13. Explique cómo las alteraciones en el metabolismo del colesterol, se relacionan con el desarrollo de Dislipoproteinemias.
14. ¿Cuál es el trastorno bioquímico en la Hipercolesterolemia familiar hereditaria? Inhibición parcial de la HMG-CoA reductasa lo que hace descender el colesterol plasmático total alrededor del 30-50%
GUÍA DE ESTUDIO No. 13: METABOLISMO DE LIPOPROTEÍNAS. 1. ¿Cuáles son los principales Lípidos Plasmáticos? ¿En qué proporción (en porcentaje) se encuentran? Son los quilomicrones, VLDL, LDL y HDL. Los quilomicrones tienen el mayor porcentaje de lípidos y menor porcentaje de proteínas. 2. ¿Qué son las Lipoproteínas? ¿Cómo están constituidas y como se Clasifican? Son transportadores de triacilgliceroles y colesterol entre los órganos y los tejidos. Una partícula lipoproteína tiene una superficie hidrofilica externa y una interior hidrofobico. La capa exterior contiene colesterol libre, fosfolípidos y apolipoproteinas, los esteres de colesterol y los triacilgliceroles se localizan en el centro hidrófobico de la partícula. 3. ¿Qué son las Apoproteínas y como se Clasifican? ¿Existen funciones específicas para cada una de las Apoproteínas? Explique. Son los componentes proteicos de las partículas de lipoproteínas, las mas importanes son las apo A, apo B apo C, apo E y apo (a); cada una tiene una función especifica.
4. Explique el Metabolismo de los Quilomicrones, indicando su producción, función, destino metabólico y degradación. Las células de la mucosa intestinal segregan quilomicrones nacientes ricos en TAG, producidos principalmente a partir de los lípidos de los alimentos, la Apo c-II y Apo E se transfieren de la HDL al quilomicrón naciente, la lipoproteína lipasa extracelular activada por apo C II degrada los TsAG de los QM, la Apo C- II vuelve a la HDL y los remanentes de QM ricos en EC se unen, a través de apo E a receptores específicos en el hígado y son endocitados. 1. Explique el Metabolismo de las Lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL), indicando su producción, función, destino metabólico y degradación. Las VLDL se sintetizan en el hígado pasan a la circulación y los triacilgliceroles son degradados por la lipoproteína lipasa, lo que reduce el tamaño de la VLDL y aumenta su densidad mediante estas modificaciones se convierte en LDL en el plasma. 2. Explique el Metabolismo de las Lipoproteínas de baja densidad (LDL), indicando su producción, función, destino metabólico y degradación. La función principal de las LDL es la suministración de colesterol a los tejidos periféricos, se une a receptores de LDL de la membrana de la superficie celular o la LDL se puede captar por receptores “borradores” de macrófagos.
3. Explique el Metabolismo de las Lipoproteínas de Alta densidad (HDL), indicando su producción, función, destino metabólico y degradación. Las HDL constituyen una familia heterogénea de lipoproteínas, se forman en la sangre mediante la adición de lípidos a la apo A-1 producida en el hígado y en intestino y segregada en la sangre. Las HDL sus funciones mas importantes son: reserva de apolipoproteinas, captan colesterol no esterificado, esterificación de colesterol y el transporte inverso del colesterol 4. ¿En qué consiste el llamado Transporte Inverso del Colesterol? ¿Cuál es su importancia clínica y que Lipoproteínas participan en él? Consiste en la eliminación del colesterol de las células por parte de las partículas HDL que es la lipoproteína y las apolipoproteinas principales son apo AI y apoAII, Las HDL tienen propiedades ateroprotectoras , el funcionamiento adecuado de las HDL ayuda a que no se presenten depósitos de esteres de colesteril en los tejidos.
5. Explique que es LCAT, cuál es su función y dónde se encuentra. Es una glucoproteina enzimática sintetizada en el hígado que se asocia con las HDL. La LCAT esterifica el colesterol adquirido por las HDL a partir de las células. 6. Explique que es la ACAT, cuál es su función y dónde se encuentra. La ACAT es una glucoproteina que esterifica el colesterol dentro de la celula, existen dos isoformas ACAT1 (es la forma principal en los macrófagos) y la ACAT 2 (presente en el intestino y en el hígado). 7. ¿Por qué se dice que el hígado tiene una función central en el Metabolismo de los Lípidos? Explique. El hígado tiene una función central ya que desempeña la regulación de la homoestasis del colesterol en el organismo. Las principales fuentes de colesterol hepático y las rutas a través de las cuales el colesterol abandona el hígado. 8. ¿Cuál es la principal reserva orgánica de Triacilglicerol? ¿Cuál es su importancia metabólica? Explique. La principal reserva orgánica es el tejido adiposo y son importantes para la producción de energía. 9. ¿Cómo regulan las Hormonas la movilización de los Lípidos corporales? Explique. Las hormonas esteroideas se forman a partir de colesterol con la intervención de diversas enzimas. 10. ¿Qué son y cómo funcionan las proteínas fijadoras del elemento regulador del esterol? Las proteínas fijadoras del elemento regular del esterol son elementos que ayudan a la regulación de la expresión genética dependiente de esteroles. 11. Qué son y cómo funcionan las CETP? La Proteína Transportadora de Esteres de Colesterol (CETP), enzima que juega un rol importante en el transporte reverso del colesterol, ha sido asociada con aterosclerosis; sin embargo no se tiene claro su papel. 12. ¿Cuál es la importancia de los R eceptores A ctivadores de la Pr oliferación de Peroxisomas (PPAR) ? La importancia radica en que disminuyen la concentración plasmática de triacilgliceroles y aumenta la concentración de HDL. 13. En el metabolismo de las lipoproteínas del plasma, ¿a qué se le llama Vía del transporte del combus tible y a qué se le llama Vía del rebos amiento? La via del transporte del combustible esta relacionada con el metabolismo energético y con el ciclo ayuno-alimentacion, en el estado de ayuno las VLDL transportan cobustible desde el hígado. La via del rebosamiento es la via del metabolismo de las LDL que son generadas a partir de remanentes en la via de transporte de combustible, son ricas en colesterol y aterogenicas. Son el principal transporte de colesterol en el plasma. 14. ¿Cuál es la importancia metabólica del llamado Tejido Adiposo Pardo? Explique. La importancia metabólica del tejido adiposo pardo es que en este almacena una gran cantidad de lípidos. 15. ¿Qué relación existe entre el estilo de vida (hábitos de dieta y ejercicio) con la dislipidemia?
La relación que existe es que el incremento del flujo a través de la via de transporte de combustible suele ser debido a un aumento de la síntesis de VLDL que frecuentemente ocurre en la obesidad y diabetes.
16. ¿Cómo podría identificar si una persona posee algún riesgo cardiovascular para indicar su Se puede identificar mediante el conocimiento de las concentraciones plasmáticas de lipoproteínas principalmente el riesgo esta relacionado principalmente con las concentraciones plasmáticas de colesterol total y de colesterol LDL.
GUIA No. 14: METABOLISMO DE TRIACILGLICEROLES Y FOSFOLÍPIDOS. 1.
¿Cómo se desarrolla el proceso de síntesis de Triacilgliceroles a partir de Glicerol, Fosfato de Dihidroxiacetona y 2Monoacilglicerol? Glicerol: las síntesis de triacilgliceroles a partir de glicerol se lleva a cabo en el hígado (lugar principal de la síntesis de TAG) por ayuda de la enzima GLICEROL CINASA actuando sobre una molécula de glicerol libre, la reacción formara Glicerol 3-fosfato esta se une a una molécula de acil-CoA formando ácido lisofosfatidico con ayuda de la Aciltransferasa es liberado CoA luego con ayuda de otra Aciltransferasa como enzima y una molecula de Acil- CoA(2) se forma Acido fosfatidico, también se libera CoA, luego se necesita de agua y con ayuda de una fosfatasa se libera fosfato inorgánico dando paso a formar Diacilgicerol luego con otra molécula acilCoA(3) con ayuda de una aciltransferasa formara Triacilglicerol (TAG). Dihidroxiacetona Fosfato (DHAP): se da en la glucolisis como producto en la escisión de la fructosa 1,6-bifosfato, los productos serán Gliceraldehido 3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato la enzima glicerol 3-fosfato deshidrogenasa actua sobre la DHAP para convertirlo en glicerol 3-fosfato, continuándose con la unión de acilCoA (ver pasos siguiente a partir de G3P en GLICEROL). 2- Monoacilglicerol:
2.
¿Cuáles son los substratos, las enzimas y los productos? R// a partir del glicerol se utiliza como substratos: ATP, NADH, Enzimas: glicerol cinasa, aciltransferasas, fosfatasa, Productos: 3 moleculas de CoA, 1 molecula de ADP, Fosfato inorgánico, A partir de DHAP: como substractos NADH. Enzimas: glicerlo 3-fosfato deshidrogenasa, aciltransferasas, fosfatasa. Productos: 3 moleculas de CoA, 1 molecula de NAD, fosfato inorgánico.
3.
¿Cuál se considera como el precursor común en la biosíntesis de Triacilgliceroles? R// Dihidroxiacetona Fosfato
4.
Explique el proceso de biosíntesis de Fosfogliceroles (fosfoacilgliceroles) a partir del Fosfatidato y del 1,2-Diacilglicerol, indicando substratos, enzimas y productos. R// }La síntesis de los fosfogliceridos consiste en la donación del Ácido fosfatidico de un difosfato de citidina (CDP)-diacilglicerol a un alcohol o en la donación del fosfomonoester del alcohol de un CDP-alcohol al 1,2diacilglicerol. La estructura unida al CDP se considera un producto intermedio activado y se libera monofosfato de citidina (CMP) como producto secundario de la síntesis de fosfogliceridos. Por lo tanto un concepto clave en la síntesis de fosfogliceridos es la activación del DAG o bien del alcohol que se ha de añadir, mediante la unión de CDP. Los fosfogliceridos que se forman a partir del acido fosfatidico y un alcohol son:
Fosfatidilserina: la síntesis constituye la reacción de intercambio de bases en la que la etanolamina de la fosfatidil etanolamina es remplazada por serina libre. Fosfatidiletanolamina y Fosfatidilcolina. Son los fosfolípidos mas abundantes en la mayoría de las células eucariotas. Substractos colina y etanolamina preexistentes. Enzimas implicadas en la fosforilacion de colina o de etanolamina son las CINASAS, seguida de su activación por la CDP (citidina de fosfato). Finalmente se libera monofosfato de citidina. Otro mecanismo de producion de fosfatilcolina se da a partir de la fosfatidilserina, empieza cuando se la fosfatidilcolina se descarboxila por la fosfatidil etanolamina descarboxilasa, requiere de fosfato piriidoxal esta enzima. Luego la fosfatiletanolamina se somete a tres estapas de metilación para producir fosfatidilcolina. Fosfatidilinositol: se sintetiza a partir de inositol libre y CDPdiacilglicerol. El fosfatidilinositol es un fosfolípido inusual en el sentido de que contiene con mayor frecuencia acido esteárico en el carbono 1 y ácidos araquidónico en el carbono 2 del glicerol. Por lo tanto, el fosfatidilinositol constituye una reserva de ácido araquidónico en las membranas, lo que proporciona el sustrato para la síntesis de prostaglandinas. Fosfatidilglicerol: su síntesis tiene lugar mediante una reacción de dos pasos a partir de CDP-diacilglicerol y glicerol 3-fosfato.
5.
Explique el proceso de catabolismo de los Triacilgliceroles, indicando substratos, enzimas y productos. R// la movilización de las grasas almacenadas requiere la liberación hidrolitica de acidos graso y glicerol de su forma TAG. Este proceso de lipolisis se llevado a cabo por lipasa. Lo inicia la triacilglicerol lipasa de tejido adiposo que genera un diacilglicero que constituye el sustrato preferido de la lipasa sensible a hormona el producto monoacilglicerol de la LSH es atacado por la MAG lipasa. El glicerol liberado como producto durante la degradación de los TAG no puede ser metabolizado por los adipocitos porque estos carece de glicerol cinasa. El glicerol es transportado al hígado para fosforilarse formando asi glicero 3-fosfato formando nuevamente TAG o puede convertirse en DHAP invirtiendo la reacción de la glicerol 3-fosfato deshidrogenasa, la DHAP particia en la glucolisis o en la gluconeogénesis.
6.
Explique el proceso de catabolismo de los Fosfolípidos, indicando substratos, enzimas y productos. R// la degradación de los fosfogliceridos se lleva a cabo mediante fosfolipasaas que sen encuentran en todos los tejidos y en el jugo pancreático. Numerosas toxinas y venenos poseen actividad fosfolipasa y muchas bacterias patógenas producen fosfolipasa que disuelven las membranas celualres y permiten la propgacion de la infección. La esfingomielina es degrada por la fosfolipasa lisosomica, la esfingomielinasa. Las fosfolipasas hidrolizan los enlaces fosfodiester de los fosfogliceridos ; cada enzima corta el fosfolípido en un sitio especifico. Las principales fosfolipasas son la fosfolipasa A2, fosfolipasa A1, fosfolipasa D, fosfolipasa C. las fosfolipasas son responables también de la remodelaion de los fosfolípidos.
7.
Explique las principales funciones en nuestro organismo de los Triacilgliceroles y Fosfolípidos. R// funciones más importantes:
Triacilgliceroles: constituye las principales reserva de energía. Precursores de prostaglandinas. Estructuras de fosfolípidos. Fosfolípidos: poseen una naturaleza anfipática, constituyendo las membranas celulares. Constituyen una reserva de mensajeros intracelulares para algunas proteínas sirviendo de anclaje a la membrana. Los que no son parte de la membrana participan en otras funciones por ejemplo como componentes del surfactante pulmonar y como componentes esenciales de la bilis. Explique la Regulación Hormonal de la síntesis y degradación de Triacilgliceroles y Fosfolípidos. R// la carboxilacion es la etapa limitante de la velocidad y la etapa regulada en la síntesis de acidos grasos. La enzima acetil-coenzima A carboxilasa experimenta una activación alosterica por citrato, que provoca la polimerización de los protomeros y una desactivación alosterica por acil-CoA de Acidos grasos de cadena libre. Un segundo mecanismo de regulación a corto plazo es por la fosforilacion reversible, la proteína cinasa activada por monofostfato de adenosina fosforila y desactiva la ACC. En presencia de hormonas contraregulas como la adrenalina y el glucagon, la ACC es fosforilada y por consiguiente, inactiva.en presencia de insulina, la ACC es desfoforilada y por tanto activada.
8.
9.
Explique los procesos patológicos resultantes de alteraciones del metabolismo de Triacilgliceroles (Ej., hígado graso) y Fosfolípidos (Ej., membrana hialina). R// Higado graso: acumulación de ácidos grasos y de triglicéridos en las células hepáticas. Esto se debe a que no ocurre un adecuado transporte del hígado al tejido adiposo blanco donde se almacenan los triacilgliceroles. Membrana Hialina: el problema se asocia a una producción o una secreción insuficiente de surfactante debido a que la síntesis de dipalmitoilfosfatidilcolinano es producida y por lo tanto no es secretada a los neumocitos.
10.
Explique el metabolismo de las Prostaglandinas, indicando substratos, enzimas y productos; así como de compuestos derivados del Acido Araquidónico (Tromboxanos, Leucotrienos y Lipoxinas). R// relacionado a sus funciones por el cual su metabolismo esta relacionado, el tromboxano A2 es producido por la ciclooxigenasa 1 en las plaquetas activadas, formenta la adeherencia y la agregación de las plaquetas circulantes y la contracción del musculo liso vascular, promoviendo este modo la formación de coagulos sanguíneos. La prstaciclina producida por la ciclooxigenasa 2 en las células endoteliales vasculares, inhibe la agregación plaquetaria y estimula la vasodilatación, impidiendo asi la trombogenesis. Los efectos opuestos tromboxano 2 y la prostaciclina limitan la formación de trmbos a los lugares de lesión vascular. Los leucotrienos, se produce en leucocitos, plaquetas, células cebadas y en los tejidos de corazón y pulmón, a partir de acido araquidónico por medio de la enzima 5-lipoxigenasa formando asi el acido 5-hidroperoxieicosatetraenoico y por medio del glutatión se producirá el leucotrieno.
11.
Explique las principales funciones en nuestro organismo de las Prostaglandinas, Tromboxanos, Leucotrienos y Lipoxinas. R// funciones
Las prostaglandinas y los compuestos relacionados, los tromboxanos y los leucotrienos,y lipoxinas se conocen colectivamente con el nombre de eicosanoides, lo que refleja su procedencia de acidos grasos poliinsaturados con 20 carbonos (eicosa-20). Son compuestos extremadamente potentes sus funciones inducen un amplio espectro de respuesta tanto fisiológicamente como patológicamente, dichas respuestas aseguran la integridad gástricas y el funcionamiento renal, regulan la contracción del musculo liso y el diámetro vascular, mantiene la homeostasis plaquetaria.
12.
Explique la Regulación de la síntesis y degradación de Prostaglandinas, Tromboxanos, Leucotrienos y Lipoxinas. R// los eicasanoides no se almacenan y poseen una semivida muy corta, siendo metabolizados rápidamente a productos inactivos. Sus acciones biiologicas son mediadas por receptores de la membrana plasmática acoplados a la porteina G que son diferentes en los distintos sistemas organicos y habitualmente producen alteraciones en la producción de monofosfato de adenosina cíclico.
13.
¿Cuál es la función de la Leptina y Grelina? R// Leptina: llevar la información relatia a los almacenes de grasa. La leptina atraviesa la barrera hematoencefalica, reduce el apetito y aumenta el gasto cardiaco. Grelina: aumenta el hambre y la ingesta de alimentos.
14.
Explique la relación entre metabolismo de lípidos y Obesidad. R// la relación está en que los lípidos no son degradados debido a las falla de las enzimas pancreáticas ya sea por el déficit o mal control de las hormonas ya que las enzimas dependen de las hormonas. La deficiencia o desequilibrio en el metabolismo de lípidos puede causar obesidad.
METABOLISMO DEL NITROGENO Y DEL ESQUELETO DE CARBONO DE LOS AMINOACIDOS. PREGUNTAS: 1.
Explique qué es y cómo funciona el recambio diario de proteínas y aminoácidos. Para que las proteínas de la dieta contribuyan al metabolismo energético o a las reservas de aminoácidos asenciales , las proteínas deben digerirse hasta el nivel de aminoácidos libres o pequeños péptidos y absorberse atraves del intestino.El proceso de la digestión se completa con enzimas en el intestino delgado después de lo que dipeptidos o tripeptidos restantes se fragmentan en los enterocitos , los aminoácidos libres se transportan a la vena porta y son conducidos al hígado para el metabolismo energético o biosintetico o
2.
3.
bien se distribuyen a otros tejidos para cumplir necesidades similares. ¿Cuáles son los productos finales del nitrógeno derivado de los aminoácidos? Urea Amoniaco Explique en qué consisten las reacciones de Transaminación y Desaminación Oxidativa del Glutamato. TRANSAMINACION. Primera etapa del catabolismo de la mayortia de los amainoacidos la transferencia de su grupo alfa-amino al alfa-cetoglutarato lo que produce un alfa –cetoacido y al glutamato .El alfa-cetoglutarato desempeña un paple fundamental en el metabolismo de aminoácidos por aceptar los grupos amino de la mayoría de los aminoácidos convirtiéndose asi en glutamato .El glutamato producido por transaminacion puede desaminarse oxidativamente o usarse como dador de grupos amino de mayoría de los aminoácidos no esenciales . Esta transferencia de grupos amino en la síntesis de aminoácidos no esenciales .Esta tranferencia de grupos amino desde un esqueleto de carbono a otro esta catalizada por una familia de enzimas denominadas aminotransferasas o transaminasas . Estas enzimas se encuentran en el citosol y las mitocondrias de todas las células del organismo . Todos los aminoácidos a excepción de la lisina y la treonina, participan en la transaminacion en algún momento de su catabolismo. DESAMINACION. Al contrario de las reacciones de la transaminacion que transfieren grupos amino , las de desaminacion oxidativa provocan la liberación del grupo amino en forma de amoniaco libre.Estas reacciones se producen principalmente en el hígado y en el riñon .Proporcionan alfa-cetoacidos ,que pueden entrar en la via central del metabolismo energético y amoniaco que es una fuente de nitrógeno para la síntesis de la urea en el hígado
4.
Explique las reacciones de desaminación de Asparagina y Glutamina. La glutaminasa es una importante enzima del tubo renal implicado en la conversión de glutamina a glutamato y amoniaco . La actividad de la glutaminasa esta presente en muchos otros tejidos también ,aunque su actividad no es tan prominente como en el riñon . El glutamato producto de la glutamina es convertido en alfacetoglutarato haciendo que la glutamina sea un aminoácido glucogénico. La asparaginasa también se distribuye extensamente dentro del cuerpo donde concierte la asparagina a amoniacao y aspartato.
5.
Describa el Ciclo de la Urea, incluyendo enzimas, sustratos y productos. 1. Formación del carbamoil-fosfato mediante la carbamoil fosfato sintetasaI Es disociada de 2 moleculas de ATP , el carbamoil fosfato es proporcionado por la desaminacion oxidativa del glutamato mediante la acción de la glutamato deshidrogenasa
2.Formacion de la citrulina la formación de la carbamoil del carbamoil fosfato es tranferida a la ornitina por la ornitina transcarbamoilasa 3. síntesis de argininosuccinato la argininosuccinatosintetasa combina citrulina con aspartato para formar argininosuccinato y aquí se produce la 3era. Y ultima molecula de ATP que se produce en la formación de la urea. 4.Disociasion del argininosuccinato el argininosuccinato es disociado por la arginino succinato liasa para proporcionar arginina y fumarato. 5.Disociasion del arginina en ornitina y urea quien la hidroliza la arginasa 6.Destino de la urea se difunde desde la sangre al intestino y la disocia en CO2 Y NH3 por acción de la ureasa bacteriana. 6.
¿Qué reacciones del Ciclo de la Urea se llevan a cabo en las mitocondrias y en el citosol de las células hepáticas? 1. Formación del carbamoil-fosfato 2. Formacion de la citrulina 3. síntesis de argininosuccinato 4. .Disociasion del argininosuccinato 5. .Disociasion del arginina en ornitina y urea
7.
¿Cuál es la energética del ciclo para producir una molécula de Urea? Se requiere 4Pi 2 ATP ára formar la carbamoil y 1 ATP PARA ARGININOSUCCINATO.
8.
¿Qué compuestos se consumen y cuales se producen en el ciclo de la Urea? Se consume ATP y se produce amoniaco
Explique los principales mecanismos Reguladores del Ciclo de la Urea. En una escala de tiempo más corta, la regulación alostérica de al menos un enzima clave ajusta el flujo a través del ciclo de la urea. La primera enzima de la ruta, la carbamil fosfato sintetasa I, está activada alostéricamente por el N-acetilglutamato, que es sintetizado a partir del acetil-CoA y glutamato por la N-acetilglutamato sintasa. Este enzima cataliza el primer paso de la síntesis de novo de la arginina a partir de glutamato en plantas y microorganismos. Los mamíferos, sin embargo, tienen actividad Nacetilglutamato sintasa en el hígado, pero carecen del resto de enzimas necesarias para convertir glutamato en arginina. Por tanto, el uso de Nacetilglutamato para activar un paso en el ciclo de la urea resulta enigmático.
9.
10.
Elabore un cuadro donde Indique los aminoácidos cuyos esqueletos de carbono son convertidos en los intermediarios anfibólicos Piruvato, Acetil-CoA, Acetoacetil-CoA, Oxalacetato, Alfa-Cetoglutarato, Succinil-CoA y Fumarato.
AMINOACIDO Alanina Aspartato
DESAMINACION x x
TRANSAMINACION
Glutamato Leucina Isoleucina Vallina 11.
x x x x Indique los aminoácidos cuyos intermediarios anfibólicos se consideran Glucogénicos, Cetogénicos y Gluco-cetogénicos. Glucogénicos: Alanina , Arginina, Asparagina , Acido aspártico ,
Cisteina , Cistina, Glutamina, acido glutámico, Glicina, Histidina, metionina,prolina Glucogénicos y cetogenicos, Isoleucina, fenilalanina, treonina, triptófano, 12.
Explique el catabolismo de Asparagina y Glutamina hasta sus intermediarios anfibólicos. La glutaminasa es una importante enzima del tubo renal implicado en la conversión de glutamina a glutamato y amoniaco . La actividad de la glutaminasa esta presente en muchos otros tejidos también ,aunque su actividad no es tan prominente como en el riñon . El glutamato producto de la glutamina es convertido en alfacetoglutarato haciendo que la glutamina sea un aminoácido glucogénico. La asparaginasa también se distribuye extensamente dentro del cuerpo donde concierte la asparagina a amoniacao y aspartato.
13.
Explique algunos trastornos clínicos importantes del metabolismo de los aminoácidos. Alcaptonuria. El segundo defecto hereditario en la via de la fenilalanina tirosina implica una deficiencia en la enzima que cataliza la oxidación del acido homogentisico un intermediarion en el catabolismo de la tirosina y de la fenilalanina. En esta enfermedad que representa en 1 de cada 1.000.000 de recién nacidos vivos se acumula acido homogentisico que es excretado en la orina.
14.
Explique los trastornos clínicos resultantes de alteraciones congénitas y adquiridas de la Biosíntesis de la Urea. Fenilcetonuria, alcaptonuria , enfermedad de la orina de jarabe de
arce.
LANZADERAS Y CICLO DE KREBS. 1.
¿Que son los llamados Sistemas Lanzaderas de Substrato?
El sistema de lanzaderas de sustrato transporta equivalentes de reducción a través de la membrana mitocondrial interna. Debido a que los nucleótidos implicados en las reacciones de oxidación-reducción celulares, como NAD, NADH, NADP, NADPH, FAD y FADH 2 y la coenzima A y sus derivados, no son permeables a la membrana mitocondrial interna por lo que éstos no pueden ser oxidados por el sistema de transporte de electrones. Es aquí en donde entra en juego el sistema de lanzaderas de sustrato, transportando equivalentes de reducción desde el citosol a la matriz mitocondrial y viceversa, actuando a través de la transferencia recíproca de miembros oxidados y reducidos
de los diferentes pares de óxido-reducción con el fin de conseguir transferencia neta de equivalentes reductores a través de la membrana.
2.
Explique cómo funciona y como está constituida la Lanzadera de Glicerofosfato.
Esta lanzadera es la más sencilla de los dos tipos de lanzaderas. El glicerol-3-P transfiere los electrones del NADH desde el citoplasma a la mitocondria reduciendo FAD a FADH2. La glicerol-3-P-deshidrogenasa citoplasmática cataliza la reducción de dihidroxiacetona-fosfato (DHAP) con NADH para formar glicerol-3P. El glicerol-3-P citoplásmico vuelve a ser oxidado a DHAP por otra isoforma de la glicerol-3-P-DH que se encuentra en la superficie externa de la membrana mitocondrial interna; esta enzima es una flavoproteína en la que el FAD es reducido a FADH2. Luego los electrones son transferidos a la vía común por la ubiquinona.
3.
Explique cómo funciona y como está constituida la Lanzadera de Malato.
Es más complicada, puesto que el sustrato (malato) es capaz de atravesar la membrana mitocondrial interna, pero la membrana es impermeable al producto (oxalacetato). Por tanto, el intercambio se consigue por interconversión entre ácidos α-ceto y α-amino, con participación de glutamato y α -cetoglutarato citoplasmático y mitocondrial, así como de isoenzimas de glutamato-oxalacetatotransaminasa (aspartato-aminotransferasa).
4.
¿Qué lanzadera utilizan el corazón y el hígado para transportar sus equivalentes reductores?
El corazón y el hígado utilizan la lanzadera malato-aspartato.
5.
Por cada mol de NADH+H+ citoplásmico, que utiliza cada una de las lanzaderas para transferir los electrones a la mitocondria, ¿Cuántos ATP se obtienen aproximadamente? Explique su respuesta.
La lanzadera glicerol-3-P al transferir los electrones a la vía común de la ubiquinona, el NADH citoplasmático produce aproximadamente 1.5 moles de ATP; a través del complejo NADH-Q-reductasa (complejo I) mitocondrial pueden conseguirse hasta 2.5 moles de ATP. La lanzadera malato-aspartato produce 2.5 moles de ATP por mol de NADH.
6.
Explique que es, como está principales del Ciclo de Krebs.
constituido y las funciones
El ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ATC), también conocido como ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico, es una vía común del metabolismo de todos los combustibles. Es la ruta final donde converge el metabolismo oxidativo de los carbohidratos, los aminoácidos y los ácidos grasos, donde sus esqueletos carbonados se convierten en CO2. Esta oxidación proporciona energía para la producción de la mayor parte del ATP. El ciclo se produce totalmente en las mitocondrias y está muy próximo a las reacciones de transporte de electrones. El ciclo de los ATC es una ruta aerobia, porque se requiere O 2 como aceptor final de electrones. Reacciones como el catabolismo de algunos aminoácidos generan productos intermedios del ciclo y se denominan reacciones anapleróticas. El ciclo de los ATC tiene dos funciones principales: la producción de energía y la biosíntesis.
7.
Explique cómo funciona el ciclo de Krebs y que enzimas y substratos intervienen, así como que productos se generan.
El ciclo de los ATC es una secuencia de 8 reacciones enzimáticas, comenzando con la condensación del acetil-CoA con el oxalacetato (OAA) para formar citrato. Al finalizar el ciclo se regenera el oxalacetato. Entre las 4 oxidaciones del ciclo, 2 implican descarboxilaciones, 3 producen NADH y una, FADH 2. El GTP se produce en un paso por fosforilación en el sustrato.
No.
Reacciones
Enzimas
Sustratos
Productos
1.
Síntesis de citrato Citrato a partir de sintetasa oxalacetato y acetil-CoA
Oxalacetato Ácido + Acetil-CoA cítrico/Citrato
2.
Isomerización citrato
Citrato + Cis- Isocitrato aconitato
3.
Oxidación y Isocitrato Isocitrato descarboxilación deshidrogenasa del isocitrato
4.
del Aconitasa
Descarboxilación oxidativa
del
cetoglutarato
α
α
cetoglutarato
- Succinil-CoA cetoglutarato
– α
α - cetoglutarato
deshidrogenasa
5.
Escisión de succinil-CoA
6.
Oxidación succinato
del Succinato Succinato deshidrogenasa
Fumarato
7.
Hidratación fumarato
del Fumarasa
Malato
8.
Oxidación malato
del Malato Malato deshidrogenasa
8.
la Succinil-CoA sintetasas (succinato tiocinasa)
Isomerización del citrato Escisión de la succinil-CoA Oxidación del succinato Hidratación del fumarato Oxidación del malato
Irreversibles:
Succinil-CoA
Fumarato
Succinato
Oxalacetato
¿Cuáles son las reacciones consideradas reversibles e irreversibles del Ciclo de Krebs?
Reversibles:
–
Oxidación y descarboxilación del isocitrato Descarboxilación oxidativa del α -cetoglutarato 9. ¿Qué vitaminas participan como coenzimas en el Ciclo de Krebs?
Cuatro de las vitaminas del complejo B son esenciales en el ciclo:
Riboflavina FAD Niacina NAD Tiamina TPP Ácido Pantoténico CoA 10. ¿Cuáles y cuántas reacciones del Ciclo de Krebs son dependientes de NAD y de FAD?
Dependientes de NAD:
Oxidación y descarboxilación del isocitrato Descarboxilación oxidativa del α -cetoglutarato Oxidación del malato
Dependientes del FAD:
Oxidación del succinato 11. ¿En qué consiste la llamada Fosforilación a Nivel del Sustrato del Ciclo?
En el momento en que la succinil-CoA sintetasa cataliza la conversión del succinilCoA rico en energía a succinato y CoA libre, la energía libre del enlace tioéster del succinil-CoA se conserva mediante la formación de GTP a partir de GDP y fosfato inorgánico (Pi). GTP+ADP
GTP + ATP
Debido a que este compuesto de alta energía sirve como fuerza de impulso para la síntesis de GTP, ésta es una reacción de fosforilación en el sustrato.
12.
¿Qué es un Ciclo Anfibólico? ¿Por qué decimos que el Ciclo de Krebs es Anfibólico?
Ciclo anfibólico: Vía que posee principalmente una función catabólica pero también anabólica, aunque sea en un segundo plano. Ciclo de Krebs > anfibólico: El TAC no funciona exclusivamente como una ruta catabólica para la oxidación del acetil-CoA, sino que también es una fuente importante de precursores de rutas biosintéticas. Puesto que el ciclo puede funcionar de forma catabólica y de forma anabólica, se dice que es una ruta anfibólica.
13.
Explique la Energética del Ciclo de Krebs.
Dos átomos de carbono entran en el ciclo como acetil-CoA y salen como CO 2. El ciclo no implica el consumo ni la producción neta de oxalacetato ni de ningún otro producto intermedio. Durante una vuelta del ciclo se transfieren cuatro pares de electrones: tres pares de electrones que reducen tres NAD + a NADH y un par que reduce el FAD a FADH2. La oxidación de un NADH por la cadena de transporte de electrones provoca la formación de aproximadamente tres ATP, mientras que la oxidación del FADH2 rinde aproximadamente dos ATP. Cada mol de acetil-CoA
genera suficientes coenzimas de nucleótidos reducidas para la síntesis de ~9-11 moles de ATP por fosforilación oxidativa. Junto con el GTP sintetizado por la fosforilación en el sustrato en la reacción de Succinil-CoA, por cada mol de acetil-CoA se obtiene un total de ~10-12 equivalentes de ATP. 3 NADH > 3 NAD = FADH2 > FAD =
2 ATP
GDP+Pi > GTP=
1 ATP
TOTAL
14.
9 ATP
12 ATP/ Acetil-CoA oxidada
Conociendo la Energética de la Glucólisis, Descarboxilación 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.
El metabolismo completo de un mol de glucosa a través de la glucólisis, el complejo piruvato deshidrogenasa y el ciclo de los ATC da lugar a ~30-38 moles de ATP. (La producción real de ATP depende de la vía de transporte de los equivalentes redox hacia la mitocondria, es decir, aproximadamente 5 moles de ATP por la lanzadera del malato-aspartato y aproximadamente 3 moles de ATP por la lanzadera del glicerol fosfato.) Sólo se recuperan 2 moles de ATP (neto) mediante la glucólisis anaeróbica en la cual la glucosa se convierte en lactato.
15.
¿Cuáles son los mecanismos reguladores del Ciclo de Krebs?
Existen diversos grados de control del ciclo de los ATC. En general, la actividad global del ciclo depende de la disponibilidad de NAD + para las reacciones de deshidrogenación. Esto, a su vez, se relaciona con la velocidad de consumo de NADH por el sistema de transporte de electrones, lo que en definitiva depende de la velocidad de utilización de ATP y de la producción de ADP por el metabolismo. Existen diversas enzimas reguladoras que afectan la actividad del ciclo de los ATC. La actividad del complejo piruvato deshidrogenasa, y por tanto la formación de acetil-CoA a partir de la glucosa, el lactato y la alanina, está regulada por modificaciones alostéricas y covalentes.
Las enzimas reguladas más importantes son las que catalizan reacciones con un ΔGO muy negativo: la citrato sintasa, la isocitrato deshidrogenasa y el complejo α cetoglutarato deshidrogenasa.
16.
¿Que son las reacciones Anapleróticas y cuáles son?
Las reaccionas anapleróticas (de relleno, proporcionan intermediarios de cuatro o cinco carbonos al ciclo) aportan intermediarios al ciclo de los ATC diferentes al acetil-CoA para mantener la actividad del mismo. La más importante es la catalizada por la piruvato carboxilasa, que cataliza la conversión de piruvato y CO 2 en oxalacetato. La enzima málica en el citoplasma también convierte el piruvato en malato, que puede entrar en la mitocondria como sustrato para el ciclo de los ATC. Se puede producir α -cetoglutarato a partir de una reacción aminotransferasa desde glutamato, así como por la reacción de la glutamato deshidrogenasa. Otros muchos aminoácidos “glucogénicos” también pueden servir como fuentes de
piruvato o de intermediarios para el ciclo de los ATC, garantizando que el ciclo no se pare por ausencia de intermediarios
GUIA No. 18 Y 19: CADENA RESPIRATORIA. 1.
Explique que es, como está constituida y cuáles son las funciones principales de la Cadena Respiratoria. La misión de la cadena transportadora de electrones es la de crear un gradiente electroquímico que se utiliza para la síntesis de ATP. Dicho gradiente electroquímico se consigue mediante el flujo de electrones entre diversas sustancias de esta cadena que favorecen en último caso la translocación de protones que generan el gradiente anteriormente mencionado. En este punto la célula ha ganado solo 4 ATP, 2 en la glucólisis y dos en el ciclo de Krebs, sin embargo ha capturado electrones energéticos en 10 NADH2 y 2 FADH2. Estos transportadores depositan sus electrones en el sistema de transporte de electrones localizado en la membrana interna de la mitocondria. Como resultado de esta transferencia de electrones, los transportadores se oxidan y se reducen alternativamente, liberándose una energía que en algunos casos es suficiente para fosforilar el ADP y formar una molécula de ATP. Se trata de la fosforilación oxidativa que permite ir almacenando en enlaces ricos en energía la energía contenida en las moléculas NADH2, FADH2, NADPH2, que se liberan en la glucólisis y en el ciclo de Krebs y que será más tarde fácilmente utilizada. Toda cadena respiratoria que comience por el NAD conduce a la formación de 3 ATP mientras que si comienza por el FAD produce sólo 2 ATP. El rendimiento energético del NADP es similar al del NAD, así como el del GTP lo es al del ATP. 2.
3.
Explique en qué consiste la Teoría Quimiosmótica para la fosforilación oxidativa. explica cómo la energía derivada del transporte de electrones por la cadena de transporte de electrones se utiliza para producir ATP a partir de ADP y Pi. La bomba de protones: el transporte de electrones está acoplado al transporte de H + a través de la membrana interna mitocondrial desde el espaciointermembranal. Este proceso crea simultáneamente a través de la membrana interna mitocondrial un gradiente eléctrico (con más cargas positivas en el exterior de la membrana que en la matriz mitocondrial) y un gradiente de pH (el exterior de la membrana está a un pH más ácido que el interior). La energía generada por este gradiente es suficiente para realizar la síntesis de ATP. Mencione los compuestos inhibidores de la cadena respiratoria e inhibidores de la fosforilación oxidativa.
Inhibidores Nombre Sitio de Acción Rotenona Complejo I (ubiquinona oxidorreductasa) Amital Complejo I Antimicina A Complejo III (Q-citocromo c oxidorreductasa) Cianuro Complejo IV (Citocromo c oxidasa) Monóxido de Carbono Complejo IV Azida Complejo IV 5. Inhibidores
4.
Describa cuales son y cómo funcionan los llamados Desacopladores de la Cadena Respiratoria.
La energía del gradiente de protones se conoce con el nombre de potencial quimioosmotico, o fuerza motil de protones (PMF). Este potencial es la suma de las diferencias de concentración de protones a través de la membrana y de la diferencia en la carga eléctrica a través de la membrana. Los dos electrones del NADH generan un gradiente de 6 protones. Así, la oxidación de un mol de NADH lleva a una disponibilidad de PMF con una energía libre de aproximadamente –31,2 kcal (6 x –5,2 kcal). La energía del gradiente se utiliza para la síntesis de ATP cuando los protones se transportan siguiendo su gradiente termodinámico dentro de la mitocondria. Los protones regresan a la matriz mitocondrial a través de la proteína de membrana denominada ATP sintasa (o complejo V). La sintasa de ATP es complejo proteico compuesto de múltiples subunidades que se une al ADP y al fosfato inorgánico en su sitio catalítico, y que requiere un gradiente de protones para su actividad. La ATP sintasa esta compuesta de 3 fragmentos: F 0, que se localiza en la membrana; F 1, que protruye desde la membrana mitocondrial interna hacia la matriz mitocondrial; y la proteína que le confiere sensibilidad a la oligomicina (OCSP), que conecta los fragmentos F 0 y F 1. Cuando la membrana mitocondrial esta dañada, es permeable a los protones, la reacción de la ATP sintasa es activa pero en la dirección reversa y actúa como una hidrolasa de ATP o ATPasa.
5.
¿Qué substratos donan sus equivalentes reductores a través de sus deshidrogenasas directamente a NAD+?
Tanto el NAD+ como el NADH absorben fuertemente en el ultravioleta, debido a la base adenina. Por ejemplo, el pico de absorción del NAD+ se encuentra en una longitud de onda de 259 nanómetros (nm), con un coeficiente de extinción de 16900 M -1 cm-1. El NADH también absorbe a longitudes de onda mayores, con un segundo pico de absorción ultravioleta a 339 nm, con un coeficiente de extinción de 6220 M -1 cm-1. Esta diferencia en el espectro de absorción ultravioleta entre las formas oxidadas y reducidas de las coenzimas, a mayores longitudes de onda, hace que sea simple medir la conversión de una a otra en ensayos enzimáticos, midiendo la cantidad de absorción UV a 340 nm mediante unespectrofotómetro. El NAD+ y el NADH también difieren en su fluorescencia. El NADH en solución tiene un pico de emisión a 460 nm y una vida útil de fluorescencia de 0,4 nanosegundos, mientras que la forma oxidada de la coenzima no fluoresce. Las propiedades de la señal de fluorescencia cambian cuando el NADH se une a las proteínas, por lo que estos cambios pueden ser utilizados para medir constantes de disociación, que son útiles en el estudio de la cinética de enzimas. Estos cambios en la fluorescencia se utilizan también para medir variaciones en el estado redox de las células vivas, mediante microscopía de fluorescencia.
6.
¿Qué substratos donan sus equivalentes reductores a través de sus deshidrogenasas directamente a FAD+ y Coenzima Q?
La mayoría de los organismos sintetizan NAD + a partir de componentes simples. El conjunto específico de reacciones varía entre los organismos, pero una característica común es la generación de ácido quinolínico (QA) a partir de un aminoácido, ya sea triptófano (Trp) en los animales y algunas bacterias, o bien ácido aspártico en algunas bacterias y plantas. El ácido quinolínico se convierte en ácido nicotínico mononucleótido (NaMN)
