bioquímica metabólica conceptos y tests (2a. ed.)

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BioqumicametablicaConceptos y Tests

BioqumicametablicaConceptos y Tests

2 edicin

AUTORESAmando Garrido PertierraCatedrtico de Bioqumica y Biologa Molecular, Facultad de Veterinaria, Universidad Complutense de Madrid. Doctor en Ciencias Qumicas y en Farmacia. Acadmico de la Real Academia de Doctores de Espaa, y de la Real Academia de Farmacia.

Jos Mara Teijn RiveraCatedrtico de Bioqumica y Biologa Molecular, Facultad de Medicina, Universidad Complutense de Madrid. Doctor en Ciencias Qumicas. Acadmico de la Real Academia de Doctores de Espaa.

Mara Dolores Blanco GaitnProfesora Titular de Universidad de Bioqumica y Biologa Molecular, Facultad de Medicina, Universidad Complutense de Madrid. Doctora en Ciencias Biolgicas.

Rosa Olmo LpezProfesora Contratada Doctor de Bioqumica y Biologa Molecular, Facultad de Medicina, Universidad Complutense de Madrid. Doctora en Ciencias Qumicas.

Csar Teijn LpezProfesor Contratado Doctor de Bioqumica, Escuela de Enfermera, Fisioterapia y Podologa, Universidad Complutense de Madrid. Doctor en Medicina y Ciruga.

Beln Castel SeguiMdico Adjunto del Hospital Universitario Son Dureta, Palma de Mallorca.

COLABORADORES

Carmen Agrasal AragnDoctora en Farmacia.

Carlos Castel AznarDoctor en Medicina y Ciruga.

COORDINACIN Y DIRECCIN CIENTFICA

Amando Garrido Pertierra y Jos Mara Teijn Rivera

Datos de catalogacin bibliogrfica:

BIOQUMICA METABLICA. Conceptos y Tests2 edicinJos M Teijn Rivera y Amando Garrido Pertierra

EDITORIAL TBAR, S.L., Madrid, ao 2009

ISBN: 978-84-7360-324-9Materias: 577, Bioqumica

Formato: 165 240 mm Pginas: 392

www.editorialtebar.com

Todos los derechos reservados.Queda prohibida, salvo excepcin prevista en la Ley, cualquier forma de repro-duccin, distribucin, comunicacin pblica y transformacin de esta obra sin contar con la autorizacin expresa de Editorial Tbar. La infraccin de estos de-rechos puede ser constitutiva de delito contra la propiedad intelectual (arts. 270 y siguientes del Cdigo Penal).

Bioqumica metablica. Conceptos y Tests2 edicin: 2009 2009 Editorial Tbar, S.L.C/ de las Aguas, 428005 Madrid (Espaa)Tel.: 91 550 02 60Fax: 91 550 02 [email protected]

ISBN: 978-84-7360-324-9Depsito legal:

Diseo editorial: Rebeca IrazbalDiseo de portada: Imprime:

Prlogo

Actualmente es un hecho constatado que la descripcin y el estudio de la in-mensa mayora de los procesos vitales pueden expresarse mediante conceptos, mtodos y procedimientos bioqumicos. Materias del rea de Ciencias de la Vida, con entidad propia, se estn expresando en trminos moleculares y to-das ellas, sin exclusin, se proyectan de forma continua desde los rganos y tejidos a las molculas. En este aspecto los recientes descubrimientos sobre el genoma humano refrendan la utilizacin de molculas para describir los pro-cesos de la vida, su evolucin y su variedad. El conocimiento de los genes, su descripcin y, sobre todo, su comprensin permitir conocer el comportamien-to de sus productos (protenas) y la funcin y disfuncin de ellos. Asimismo, permitir controlar el desarrollo y la diferenciacin de los rganos y el meta-bolismo y proliferacin de las clulas. Estos hechos, en un futuro prximo, van a constituir avances extraordinarios en las Ciencias y especialmente en la Me-dicina.

Con la idea de facilitar la comprensin de los procesos y mecanismos vitales a los estudiantes de grados, licenciaturas y diplomaturas de Medicina, Biologa, Farmacia y Qumica, y, nacidos de la experiencia como profesores de la mate-ria, han surgido estos libros de Bioqumica. En el de Bioqumica estructural se han descrito las sustancias, sus propiedades y las funciones que realizan en el organismo. En este volumen, Bioqumica metablica, se estudia las transfor-maciones de las sustancias las cuales sirven para proporcionar energa y, a su vez, otras sustancias necesarias para un funcionamiento normal del organismo. En esta segunda edicin de 2009, se introducen aquellos conceptos necesarios para los nuevos planes de estudio aceptados a nivel europeo. En ambos libros se sigue la misma tnica estructural: una parte terica y un conjunto de pre-guntas-tests con las contestaciones razonadas. La parte terica del presente li-bro consta de nueve bloques temticos que, en conjunto, comprenden los as-pectos metablicos y reguladores del organismo; estos contenidos se comple-mentan con temas dedicados a funciones de tejidos especializados, nutricin y virus.

Los autores, colaboradores y los directores cientficos de esta obra agradece-rn las crticas, sugerencias y comentarios acerca de la misma, los cuales sern tenidos en cuenta en ediciones posteriores.

ndiceBloque 1. Metabolismo de hidratos de carbono ....................................... 13

Introduccin al metabolismo ........................................................... 13La ruta glucoltica ........................................................................... 15Los destinos del piruvato ................................................................ 15Otras rutas degradativas de monosacridos ..................................... 17Gluconeognesis ............................................................................ 19La ruta de los pentosas fosfato ........................................................ 21Glucogenlisis ................................................................................ 23Glucognesis .................................................................................. 25El ciclo de Krebs ............................................................................. 26Reacciones anaplerticas ................................................................ 29El transporte electrnico y la fosforilacin oxidativa ........................ 30Preguntas test ................................................................................. 33Respuestas razonadas ..................................................................... 47

Bloque 2. Metabolismo de los lpidos ....................................................... 53Transporte de las grasas a los tejidos: lipoprotenas ......................... 54E-Oxidacin de cidos grasos ......................................................... 56Formacin de cuerpos cetnicos ..................................................... 61Biosntesis de cidos grasos ............................................................ 62Biosntesis de triacilgliceroles .......................................................... 67Metabolismo de glicerofosfolpidos .................................................. 67Metabolismo de esfingolpidos ........................................................ 70Metabolismo de prostaglandinas, leucotrienos y tromboxanos .......... 71Metabolismo de los esteroides ......................................................... 73Preguntas test ................................................................................. 76Respuestas razonadas ..................................................................... 88

Bloque 3. Metabolismo de protenas y aminocidos ............................... 97Metabolismo de protenas, aminocidos y sus derivados .................. 97Catabolismo de los aminocidos ..................................................... 100Ciclo de la urea .............................................................................. 103Degradacin del esqueleto carbonado de los aminocidos ............... 106Biosntesis de aminocidos ............................................................. 109Metabolismo de porfirinas. Metabolismo del grupo hemo ................. 110Metabolismo de los nucletidos: biosntesis y degradacin ............... 115Preguntas test ................................................................................. 130Respuestas razonadas ..................................................................... 141

Bloque 4. La informacin gentica y su regulacin ................................. 149Introduccin ................................................................................... 149La informacin gentica ................................................................. 150Regulacin de la expresin gnica .................................................. 165Preguntas test ................................................................................. 172Respuestas razonadas ..................................................................... 185

Bloque 5. Sistema endocrino ...................................................................... 191Organizacin del sistema endocrino ................................................ 191Mecanismos bioqumicos de la accin hormonal .............................. 193Estructura de las principales hormonas ............................................ 203Hormonas hipotalmicas ................................................................ 203Neurotransmisin ........................................................................... 207Epfisis o glndula pineal ................................................................ 212Hipfisis posterior o neurohipfisis ................................................. 212Pars intermedia de la hipfisis ........................................................ 216Hipfisis anterior o adenohipfisis .................................................. 217Hormonas tiroideas ........................................................................ 224Pncreas endocrino ........................................................................ 229Hormonas gastrointestinales ........................................................... 235Preguntas test ................................................................................. 241Respuestas razonadas ..................................................................... 252

Bloque 6. Regulacin e integracin metablica ....................................... 259Introduccin ................................................................................... 259Importancia de la regulacin metablica ......................................... 260Niveles de regulacin metablica .................................................... 261Preguntas test ................................................................................. 272Respuestas razonadas ..................................................................... 284

Bloque 7. Metabolismo de los tejidos especializados ............................. 289Bioqumica de tejidos especializados Sangre ................................... 289La coagulacin sangunea ............................................................... 295Bioqumica de la contraccin muscular ........................................... 298Aspectos bioqumicos del Sistema Nervioso ..................................... 303Bioqumica de la visin .................................................................. 308Preguntas test ................................................................................. 313Respuestas razonadas ..................................................................... 324

Bloque 8. Nutricin ...................................................................................... 329Introduccin ................................................................................... 329Composicin qumica de los alimentos ............................................ 330Requerimientos de energa .............................................................. 335Requerimientos proteicos ................................................................ 338Equilibrio nutricional ...................................................................... 338Digestin y absorcin de los alimentos ............................................ 340Preguntas test ................................................................................. 344Respuestas razonadas ..................................................................... 353

Bloque 9. Virus ............................................................................................. 359Introduccin ................................................................................... 359Estructura ....................................................................................... 360Ciclo de multiplicacin vrica .......................................................... 362Transformacin celular a cargo de virus, oncognesis vrica ............. 368Retrovirus ...................................................................................... 369Mecanismos de defensa frente a virus ............................................. 372Preguntas test ................................................................................. 373Respuestas razonadas ..................................................................... 384

Bibliografa ................................................................................................... 391

Bloque temtico 1

Metabolismo de hidratos de carbono

INTRODUCCIN AL METABOLISMO

Se denomina metabolismo al conjunto de reacciones qumicas catalizadas en-zimticamente que de forma regulada y coordinada tienen lugar en las clulas vivas. El metabolismo se divide en catabolismo, que es la fase degradativa, y en anabolismo que es la fase constructiva o biosinttica. El catabolismo es el proceso por el que los nutrientes (carbohidratos, lpidos y protenas) prove-nientes del medio ambiente o de los depsitos celulares pueden ser degrada-dos a molculas sencillas como cido lctico, CO2 o urea. El catabolismo se realiza con liberacin de la energa inherente en los nutrientes, parte de la cual se conserva en forma de ATP. En el anabolismo, las molculas precursoras se unen para formar componentes moleculares de las clulas como polisacridos, cidos nucleicos, protenas y lpidos. Puesto que este proceso aumenta la complejidad de la estructura, requiere energa libre, que es proporcionada por la hidrlisis del ATP. El catabolismo y el anabolismo tienen lugar simultnea-mente en las clulas.

Las etapas del metabolismo de las clulas aerbicas se muestran en la figura 1.1. Por lo que respecta al catabolismo se distinguen 4 etapas, las dos prime-ras tienen lugar en el citosol y las dos restantes en las mitocondrias:

1. En la etapa I, los lpidos, protenas y polisacridos son fragmentados en sus componentes precursores: cidos grasos, azcares y aminocidos, respectivamente. Estas rutas son pequeas, cada una consiste en una o pocos pasos degradativos.

2. La etapa II incluye muchas rutas diferentes como corresponde a la va-riedad de pequeas molculas que los organismos pueden utilizar como combustible. Las rutas de la etapa II degradan estas molculas a un n-mero pequeo de intermediarios comunes, como piruvato y acetil-CoA.

14 BIOQUMICA METABLICA. CONCEPTOS Y TESTS

En las etapas I y II se libera solamente una pequea fraccin de la ener-ga til de los nutrientes.

3. La etapa III esta constituida por solo una ruta: el ciclo de Krebs o el ci-clo del cido tricarboxlico (TCA). En esta secuencia de reacciones los intermediarios de las rutas I y II se oxidan completamente a CO2. Los electrones son transferidos a NAD y FAD con una pequea liberacin de energa. El ciclo de Krebs tambin sirve como fuente de molculas precursoras para la biosntesis.

4. La etapa IV incluye las reacciones del transporte electrnico y la fosfori-lacin oxidativa. En el transporte electrnico, los electrones incorpora-dos en NADH y FADH2 durante las etapas II y III se transfieren al oxge-no y, en esta etapa, se libera la mayor parte de la energa til contenida en las molculas combustibles iniciales. Esta energa es utilizada para formar ATP mediante el proceso de fosforilacin oxidativa.

FIGURA 1.1. Las etapas del catabolismo y anabolismo. Las rutas catablicas se mues-tran con flechas de color negro intenso y las anablicas en negro claro. La etapa III es comn para ambos procesos, catablico y anablico, por ello, se denomina anfiblica..

METABOLISMO DE HIDRATOS DE CARBONO 15

LA RUTA GLUCOLTICA

La gluclisis es la ruta principal del catabolismo de carbohidratos en todas las clulas del organismo humano. En la gluclisis debemos fijarnos principal-mente en los dos pasos que consumen ATP, los dos que producen ATP y las dos reacciones de oxido-reduccin que implican la interconversin de NAD o NADH (figura 1.2). Los tres pasos irreversibles, que estn catalizados por la hexoquinasa, la fosfofructoquinasa y la piruvato quinasa controlan la ruta glucoltica; el resto de las reacciones son, en condiciones fisiolgicas, f-cilmente reversibles.

La reaccin que cataliza la hexoquinasa es la primera de la ruta glucoltica. En ella la glucosa se fosforila a glucosa-6-fosfato utilizando ATP y como todas las reacciones de fosforilacin requieren Mg2 como cofactor esencial. El enzima es alostrico y se inhibe en presencia de concentraciones altas de glucosa-6-fosfato. El hgado posee un enzima adicional la glucoquinasa, con un valor de la constante de Michaelis (Km) superior a la de la hexoquinasa, y que entra en accin cuando la concentracin de glucosa heptica es alta, lo que sucede despus de las comidas.

La fosfofructoquinasa es el enzima alostrico ms importante en el control de la gluclisis; se inhibe por niveles altos de ATP y de citrato y se activa por AMP. El tercer paso regulador de la ruta es el catalizado por la piruvato quina-sa, que es tambin un enzima alostrico que se inhibe en presencia de ATP y alanina y se activa por AMP y fructosa-1,6-bisfosfato.

Los intermediarios glucolticos entre la glucosa y el piruvato se encuentra fos-forilados. Como el fosfato est muy ionizado, estos intermediarios no pueden dejar la clula porque no atraviesan la membrana celular. Los grupos fosfatos adems de impedir que los intermediarios fosforilados abandonen la clula sirven para fosforilar el ADP a ATP. Como la gluclisis es una ruta esencial, la falta sistemtica de uno de los once enzimas glucolticos es incompatible con la vida. Los profesionales de la Medicina pueden, sin embargo, encontrar pa-cientes en que los eritrocitos y en ocasiones los leucocitos son deficientes en uno de los enzimas glucolticos que originan anemia hemoltica, como la piru-vato quinasa.

LOS DESTINOS DEL PIRUVATO

El piruvato es un intermediario clave que, segn las condiciones de la clula puede reducirse a lactato u oxidarse y descarboxilarse a acetil-CoA.

En condiciones anaerbicas, como el tejido muscular en ejercicio, en enferme-dad arteriocoronaria, o en miocardio perfundido inadecuadamente, el NADH producido en la reaccin catalizada por la gliceraldehdo fosfato deshidroge-


nasa se acumula, mientras que la cantidad NAD disminuye considerablemen-te. Este hecho es suficiente para detener la gluclisis, sino fuera por que la re-accin de la lactato deshidrogenasa utiliza el NADH para reducir el piruvato a lactato, regenerando NAD. El NAD se puede volver reducir a NADH median-te la reaccin de la gliceraldehdo fosfato deshidrogenasa, por lo que en la

FIGURA 1.2. La ruta glucoltica. La ruta es comn para clulas anaerbicas y aerbicas. En condiciones anaerbicas (A) el piruvato se reduce por NADH a lactato u otros com-puestos, en condiciones aerbicas (B) el piruvato se oxida primero a acetil-CoA y des-pus a CO2 y H2O en el ciclo de Krebs.


gluclisis anaerbica, ni se produce ni se consume NADH, y al no haber un aceptor electrnico externo, no hay una oxidacin neta de la glucosa.

El cido lctico producido en los tejidos difunde al corriente sanguneo y llega al hgado donde es oxidado a piruvato y, por la va gluconeognica puede convertirse en glucosa, o puede ser metabolizado aerbicamente. En acidosis lctica, un desorden metablico, el cido lctico se produce a mayor veloci-dad que es metabolizado por el hgado, apareciendo acidosis metablica.

En condiciones aerbicas el piruvato es oxidado y descarboxilado para formar un grupo acetil, el cual se combina con el coenzima A (CoA) para formar ace-til-CoA y entrar en el ciclo de Krebs. La reaccin es catalizada por el complejo piruvato deshidrogenasa un sistema que contiene tres enzimas y cinco coenzi-mas: TPP, CoA-SH, cido lipoico, FAD y NAD. El TPP es el pirofosfato de tiamina o vitamina B1. La ecuacin global es:

piruvato NAD CoA-SHpiruvato

deshidrogenasa acetil-CoA NADH H CO2

La reaccin se encuentra en una posicin clave del metabolismo, no solo por-que sirve de conexin entre la ruta glucoltica y el ciclo de Krebs sino porque el piruvato y el acetil-CoA son componentes de varias rutas biosintticas y de-gradativas. As, el piruvato, adems de ser el producto final de la ruta glucol-tica, se forma en el catabolismo de aminocidos, en la oxidacin del lactato, y es un precursor de la sntesis de aminocidos, glucosa y lactato. El acetil-CoA se forma en la degradacin de los cidos grasos y de aminocidos y es un pre-cursor de la sntesis de cidos grasos, cuerpos cetnicos, colesterol y otros lpi-dos de gran importancia biolgica.

La actividad de la piruvato deshidrogenasa se encuentra regulada con preci-sin. Existen dos niveles de regulacin sobre el complejo: una rpida, en el que los productos de la reaccin (acetil-CoA y NADH) actan de inhibidores y otra lenta mediante modificacin covalente y en la que participan otros dos enzimas: la PDH quinasa y la PDH fosfatasa. Estos enzimas, que constituyen parte integral del complejo PDH, regulan la actividad del mismo a travs de un mecanismo de fosforilacin y desfosforilacin. Valores elevados de las pro-porciones NADH/NAD, acetil-CoA/CoA-SH y/o ATP/ADP actan como efec-tores positivos de la PDH quinasa favoreciendo la formacin de la PDH activa, no fosforilada, en PDH fosforilada, poco activa.

OTRAS RUTAS DEGRADATIVAS DE MONOSACRIDOS

Aunque el monosacrido principal de la hidrlisis intestinal de carbohidratos (glucgeno, almidn, etc.) es la glucosa, la fructosa y la galactosa aparecen en pequeas cantidades y sus rutas catablicas son canalizadas hacia la ruta glu-coltica.


Catabolismo de la fructosa

Los principales rganos que utilizan la fructosa son el hgado, los riones y el in-testino. La va ms sencilla es la fosforilacin de la fructosa a fructosa 6-fosfato, un intermediario de la gluclisis. Sin embargo, esta reaccin apenas se produce en tejidos hepticos. En vez de ella, la fructoquinasa fosforila la fructosa a fructosa 1-fosfato y posteriormente este compuesto se fragmenta, por la fructosa 1,6-bis-fosfato aldolasa, en gliceraldehdo y dihidroxiacetona fosfato; este ltimo es un intermediario de la gluclisis. El gliceraldehdo se transforma por la triosa quinasa en gliceraldehdo 3-fosfato que tambin se incorpora a la ruta glucoltica.

Una deficiencia en fructoquinasa no ocasiona sntomas severos, pero libera fructosa a la orina y es la causa de que los anlisis de azcares reductores resul-te positivo y se pueda confundir con una glucosuria. La deficiencia de fructosa 1,6-bisfosfato aldolasa se denomina intolerancia hereditaria a la fructosa y origi-na un almacenamiento de este monosacrido en el hgado despus de la inges-tin de fructosa o sacarosa. Esta acumulacin produce hipoglucemia (bajos ni-veles de glucosa en sangre) generalmente acompaada de mareos y vmitos. El tratamiento de esta enfermedad es evitar la fructosa y la sacarosa en la dieta.

Catabolismo de la galactosa

El catabolismo de este azcar, que slo puede ser realizado por las clulas del hgado y por los eritrocitos, requiere la formacin de uridn difosfato glucosa (UDP-glucosa), la cual se forma a partir de glucosa-1-P y UTP:

glucosa-1-P UTP UDP-glucosa PP

La galactoquinasa fosforila la galactosa a galactosa-1-P. Posteriormente, una uridiltransferasa libera la glucosa-1-P de UDP-glucosa y origina UDP-galacto-sa. En humanos se encuentran la galactosa-1-fosfato uridil transferasa y la hexosa-1-fosfato uridil transferasa. La UDP epimerasa cambia la configuracin del carbono 4 de la UDP-galactosa para originar UDP-glucosa, un intermedia-rio de la sntesis de glucgeno:

galactosa ATP galactosa-1-P ADP

galactosa-1-P UDP-glucosa UDP-galactosa glucosa-1-P

UDP-galactosa UDP-glucosa

El aumento del nivel de galactosa en suero se denomina galactosemia y puede ser originada por dos deficiencias hereditarias debidas a: la galactoquinasa y a la galactosa-1-P uridil transferasa. En ambos desrdenes, la galactosa se redu-ce a galactitol, el cual se deposita en las lentes de los ojos, aumentando la presin osmtica ocular y causando cataratas. La deficiencia en la transferasa


causa que la galactosa-1-P se acumule en las clulas hepticas y en eritrocitos, originndose una hepatomegalia, y si la ingestin de galactosa contina con la dieta se puede provocar un retardo mental. El tratamiento primario en ambos tipos de galactosemia es eliminar los productos lcteos de la dieta, ya que as se elimina la fuente de galactosa.

GLUCONEOGNESIS

Gluconeognesis significa formacin de glucosa; implica la conversin de compuestos de tres y cuatro tomos de carbono no glucdicos, en glucosa, de seis tomos de carbono. Los precursores de la gluconeognesis son el glicerol, el lactato y los cetocidos piruvato y oxalacetato. El cerebro y el msculo es-queltico en ejercicio requieren glucosa como principal combustible. Durante los perodos de ayuno el glucgeno almacenado en el hgado proporciona glu-cosa durante 12-14 horas. La nica fuente de glucosa en ayuno prolongado es la ruta gluconeognica a partir de los compuestos derivados del catabolismo de lpidos (glicerol) o de aminocidos (cetocidos).

La gluconeognesis se realiza casi enteramente en el hgado, riones y epitelio intestinal donde se encuentran los enzimas necesarios para la gluconeogne-sis. La ruta central de la gluconeognesis es la va inversa de la gluclisis (figu-ra 1.3). De las 11 reacciones de la gluclisis existen 8 comunes, que son las reversibles, mientras en las tres restantes, que son irreversibles en direccin glucoltica, la va gluconeognica sigue unas reacciones diferentes. Para supe-rar la reaccin catalizada por la piruvato quinasa se requieren dos reacciones en direccin gluconeognica: la primera es la transformacin de piruvato en oxalacetato catalizada por la piruvato carboxilasa que requiere como coenzi-ma biotina, y cuyo activador principal es el acetil-CoA:

piruvato CO2 ATP oxalacetato ADP Pi

El segundo enzima es el catalizado por la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa, la cual fosforila y descarboxila el oxalacetato para obtener fosfoenolpiruvato. La reaccin requiere GTP el cual se obtiene fosforilando el GDP segn:

GDP ATP GTP ADP

oxalacetato GTP fosfoenolpiruvato CO2 GDP

El fosfoenolpiruvato se transforma en 2-fosfoglicerato y este en 3-fosfoglicera-to y as contina la ruta gluconeognica hasta alcanzar el siguiente paso irre-versible, la reaccin catalizada por la fosfofructoquinasa. En este caso la ruta gluconeognica utiliza la reaccin catalizada por la fructosa difosfatasa que li-bera el grupo fosfato del carbono 1 de la fructosa:


fructosa-1,6-dP H2O fructosa 6-P Pi

El paso siguiente en que la gluclisis y la gluconeognesis difieren es la trans-formacin de glucosa 6-P en glucosa, que es el producto final de la ruta. Esta reaccin es catalizada por la glucosa 6-fosfatasa:

glucosa 6-fosfato H2O glucosa Pi

FIGURA 1.3. La ruta gluconeognica. Obsrvese que es una ruta inversa a la glucoltica y que de las 11 reacciones hay 8 comunes por ambas rutas.


La enfermedad de almacenamiento del glucgeno tipo I resulta de una defi-ciencia hereditaria de glucosa 6-fosfatasa. Puesto que este defecto impide el paso final de la gluconeognesis el hgado y los riones son incapaces de libe-rar glucosa a la sangre y las personas que padecen esta enfermedad deben alimentarse cada 3-4 horas para evitar un estado de hipoglucemia.

El conjunto de reacciones para convertir piruvato en glucosa puede resumirse de la siguiente forma:

2 piruvato 2 ATP 2 GTP 2 PEP 2 ADP 2 GDP 2 Pi2 ATP 2 GDP 2 ADP 2 GTP2 PEP 2 ATP 2 1,3-DPG 2 ADP2 1,3-DPG 2 NADH 2 H 2 Gli-3-P 2 NAD 2 Pi2 Gli-3-P H2 Glucosa 2 Pi

2 piruvato 6 ATP 2 NADH 2 H 2 H2OGlucosa 6 ADP 6 Pi 2 NAD

La gluconeognesis a partir del piruvato consume 6 moles de ATP y 2 moles de NADH. La gluclisis, produce 2 moles de ATP y 2 NADH.

La gluconeognesis a partir del glicerol, que forma parte de los glicridos, co-mienza con la fosforilacin de este compuesto para dar gliceril-P el cual poste-riormente se oxida a dihidroxiacetona fosfato que, en equilibrio con el glice-raldehdo-3-P y posterior condensacin, siguen la ruta gluconeognica y me-diante las reacciones catalizadas por la hexosadifosfatasa y la glucosa 6-fosfatasa se convierten en glucosa.

LA RUTA DE LOS PENTOSAS FOSFATO

Esta ruta tambin se denomina ruta de las hexosas fosfato o del fosfoglucona-to, porque este compuesto es un intermediario (figura 1.4). Los objetivos prin-cipales de esta ruta son:

a) Producir ribosa 5-P para la sntesis de nucletidos

b) Obtener NADPH para la sntesis de cidos grasos, nucletidos y esteroi-des y para mantener el glutatin en forma reducida en los eritrocitos.

c) Convertir hexosas en pentosas.

Los rganos que sintetizan los cidos grasos y esteroides, como las glndulas mamarias, el hgado, la corteza adrenal y el tejido adiposo, canalizan una pro-porcin significativa de glucosa a travs de la ruta de los pentosas fosfato. Al menos el 30% de glucosa heptica entra en la ruta de las pentosas fosfato.


La reaccin inicial de la ruta es la catalizada por la glucosa 6-fosfato deshidro-genasa (G6PDH) que mediante el NADP oxida la glucosa-6-P a 6-fosfogluco-nolactona, produciendo NADPH. La 6-fosfogluconolactona en las clulas vivas

FIGURA 1.4. La ruta de las pentosas fosfato. Las dos primeras reacciones son irreversi-bles y constituyen la fase oxidativa. El resto son reacciones reversibles y constituyen la fase no oxidativa.


se hidroliza mediante una lactonasa a 6-fosfogluconato, una reaccin irreversi-ble con una elevada variacin de energa libre negativa. El 6-fosfogluconato con NADP y mediante la 6-fosfogluconato deshidrogenasa se transforman en ribulosa 5-P y NADPH. Estas reacciones constituyen la fase oxidativa de la ruta de las pentosas fosfato.

La deficiencia hereditaria de la glucosa 6-fosfato dehidrogenasa es una de las enfermedades ms generalizadas de deficiencia enzimtica en el mundo (se ha calculado que la padecen mas de 400 millones de personas). La deficiencia de G6PDH impide la formacin adecuada de NADPH, y los eritrocitos necesitan este compuesto para mantener el glutatin en estado reducido el cual sirve como regulador de grupos sulfhidrilos para mantener reducidos los residuos de cistena de la hemoglobina y otras protenas de la sangre y para proteger a los eritrocitos de agentes oxidantes. Las personas con deficiencia G6PDH de-sarrollan anemia hemoltica cuando se les suministra medicamentos o determi-nados alimentos de carcter oxidante.

Las siguientes reacciones de la ruta de las pentosas fosfatos son reacciones reversibles de interconversin de azcares de 3, 4, 5, 6 y 7 tomos de carbono y al conjunto de ellas se denomina fase no oxidativa.En esta fase hay una re-accin catalizada por una transcetolasa que requiere TPP (pirofosfato de tia-mina) como coenzima, por lo que una deficiencia en esta vitamina ocasiona una reduccin en la actividad del enzima.

La reaccin neta de la ruta de los pentosas fosfato que comprende la fase oxi-dativa y la no oxidativa es:

6 glucosa 6-P 12 NADP 7 H2O5 glucosa 6-P 6 CO2 12 NADPH Pi 12 H

El NADPH se transforma en NADP en las rutas biosintticas de los cidos gra-sos, nucletidos y esteroides.

GLUCOGENLISIS

Glucogenlisis significa lisis o escisin de glucgeno (figura 1.5). El primer paso de la escisin del glucgeno es la fosforilacin de sus enlaces glicosdicos E-1,4 por la glucgeno fosforilasa. Este enzima existe en dos formas: fosforila-sa b, un dmero inactivo y fosforilasa a, un tetrmero activo con un grupo adicional.

La epinefrina y el glucagn activan la glucogenlisis mediante un conjunto de reacciones en cascada cuyo objetivo es amplificar la seal inicial (figura 1.6).El primer efecto es activar la adenil ciclasa, que se encuentra en las membra-nas de las clulas del hgado, para convertir el ATP en AMP-cclico (AMPc). El


AMPc transforma la protena kinasa inactiva en activa, la cual a su vez adicio-na fosfato a la fosforilasa quinasa para dar fosforilasa quinasa activa. Este en-zima adiciona fosfato a la glucgeno fosforilasa b (inactiva) para dar glucge-no fosforilasa a (activa).

Cuando acta la glucogenlisis se inhibe el proceso inverso que es la sntesis del glucgeno. La proten quinasa activa, que se forma como resultado de la accin de la epinefrina y el glucagn, adiciona fosfato a la forma activa (des-fosfo) de la glucgeno sintasa para originar la forma inactiva (fosfo) y as im-pedir la formacin de glucgeno. De esta forma, en el hgado, la glucogenli-sis no acta simultneamente con la glucognesis (sntesis de glucgeno) para evitar los ciclos ftiles o intiles.

La glucgeno fosforilasa y la glucgeno sintasa se regulan alostricamente. El AMP estimula la glucgeno fosforilasa b y la glucosa 6-P estimula la glucgeno sintasa.

FIGURA 1.5. La ruta degradativa del glucgeno o glucogenlisis.


GLUCOGNESIS

Glucognesis significa sntesis de glucgeno. El primer paso de la glucognesis es la conversin de glucosa-6-P en glucosa-1-P por la fosfoglucomutasa (figura 1.7), la cual se une a ATP para dar UDP-glucosa:

Glucosa-1-P UTP UDP-glucosa PP

La glucgeno sintasa adiciona la glucosa mediante un enlace 1,4 al glucgeno liberando UDP:

UDP-glucosa (glucosa)n (glucosa)n 1 UDP

Por cada molcula de glucosa incorporada al glucgeno se consume 1 mol de ATP, el cual se recupera cuando la glucosa-1-P se transforma en glucosa-6-Py entra en la ruta glucoltica. Por consiguiente, teniendo en cuenta esta ruta, se generan 3 moles de ATP por cada mol de glucosa-1-P que se libera del glu-cgeno.

La insulina, que es segregada por el pncreas y se utiliza en el tratamiento de la diabetes mellitus, produce efectos contrarios al glucagn y con el fin de dis-minuir la glucosa sangunea reduce la actividad de la glucgeno fosforilasa y

FIGURA 1.6. Regulacin del metabolismo del glucgeno por reacciones en cascada producidos por el glucagn o la epinefrina. Obsrvese que mientras la degradacin del glucgeno se activa, la sntesis de glucgeno se inhibe.


aumenta la de la glucgeno sintasa, la de la glucoquinasa y la de la fosfofruc-toquinasa

El proceso de glucognesis est acoplado al transporte de K al interior de las clulas. La elevada concentracin de potasio en suero sanguneo, hipercale-mia se suele tratar proporcionando glucosa o insulina para inducir la glucog-nesis y de esta forma liberar el K del suero.

EL CICLO DE KREBS

Tambin se denomina ciclo del cido ctrico, del cido tricarboxlico o de los cidos tricarboxlicos y tiene como funciones principales el ser la ruta central final de las molculas combustibles y el de proporcionar molculas precursoras para las rutas biosintticas.

El carcter cclico se debe a que, despus de una serie de reacciones, se rege-nera el compuesto de partida, el oxalacetato. En cada vuelta del ciclo de Kre-bs una molcula de acetilo (del acetil-CoA) de dos tomos de carbono se

FIGURA 1.7. Formacin de UDP-glucosa y alargamiento de la cadena de glucgeno.


condensa con una molcula de cido oxalactico de cuatro tomos de carbo-no para formar cido ctrico, un compuesto de seis tomos de carbono. Este ltimo se oxida mediante una secuencia de reacciones, de tal modo que se li-beran dos molculas de CO2 y se regenera una molcula de cido oxalactico. Este compuesto puede combinarse con otra molcula de acetilo iniciando el ciclo otra vuelta. En cada vuelta se incorpora una molcula de acetilo y se eli-minan dos de CO2. Cuando el ciclo est funcionando con fines energticos una molcula de cido oxalactico sera suficiente para lograr la oxidacin de un nmero infinito de molculas de acetilo. En estas condiciones, por cada vuelta se liberan 4 pares de hidrgeno (o sus electrones equivalentes), los cua-les pasarn al oxgeno molecular para obtener energa en forma de ATP.

Del conjunto de reacciones del ciclo, que se muestra en la figura 1.8 se puede destacar los siguientes hechos:

1. La primera reaccin del ciclo es la condensacin de una molcula de acetil-CoA con otra de cido oxalactico por la accin cataltica de la citrato sintasa. La reaccin es irreversible porque la hidrlisis del enlace tioster del acetil-CoA implica la liberacin de una gran cantidad de energa ('G0 7,5 kcal).

2. Hay cuatro reacciones catalizadas por deshidrogenasas que reducen 3 molculas de NAD y una de FAD: isocitrato deshidrogenasa, complejo D-cetoglutarato deshidrogenasa, succinato deshidrogenasa y malato deshidrogenasa. En las dos primeras tambin se producen descarboxila-ciones.

3. La reaccin catalizada por la succinil-CoA genera un enlace fosfato de alta energa en forma de GTP (equivalente a ATP).

4. Los tomos de carbono que se liberan en forma de CO2 por cada vuelta del ciclo no son los mismos que los captados como acetilos.

5. Algunas sustancias inhiben el funcionamiento del ciclo de Krebs, gene-ralmente porque compiten con los sustratos por los enzimas del ciclo. As, el malonato inhibe la succinato deshidrogenasa y el fluoracitrato la aconitasa. Las sales de arsnico inhiben el complejo D-cetoglutarato deshidrogenasa.

La reaccin neta del ciclo es:

Acetil-CoA 3 NAD FAD GDP Pi H2O2 CO2 3 NADH FADH2 GTP 2 H

CoA-SH

Las tres molculas de NADH y la de FADH2 se oxidan en la cadena de trans-porte electrnico. El oxgeno molecular no participa directamente en el ciclo de Krebs pero ste solo funciona en condiciones aerbicas porque el NADH y el FADH2 nicamente transfieren sus electrones al oxgeno molecular en la cadena respiratoria.


En el ciclo existen tres reacciones que se pueden considerar claves en la regu-lacin y que son catalizadas por los siguientes enzimas:

Citrato sintasa. Cuando aumentan los niveles de NADH y/o ATP por en-cima de lo normal actan disminuyendo la actividad del enzima y, por tanto, la formacin de citrato.Isocitrato deshidrogenasa. Este enzima alostrico es, como el anterior, in-

hibido por el NADH y ATP y estimulado por NAD, ADP y Mg2.

FIGURA 1.8. El ciclo de Krebs. Los productos finales (2 CO2, 3 NADH y 1 FADH2) se en-cuentran enmarcados.


D-cetoglutarato deshidrogenasa. Este complejo enzimtico est formado por tres enzimas y cinco coenzimas, y es anlogo en su estructura al del piruvato deshidrogenasa. Como este, es inhibido por los productos fina-les de la reaccin que cataliza que en el caso del complejo D-cetoglutarato deshidrogenasa son: el succinil-CoA y el NADH.

Se puede subrayar que la velocidad metablica del ciclo est regulado de for-ma general por el producto final de las reacciones de obtencin de energa de la respiracin, el ATP, y el producto final de las etapas de deshidrogenacin del ciclo, el NADH.

La deficiencia vitamnica B1 ocasiona una enfermedad neurolgica y cardio-vascular denominada beriberi. Los pacientes con este sndrome suelen tener niveles altos de piruvato, lactato y alanina en sangre y baja actividad de los complejos piruvato deshidrogenasa y de D-cetoglutarato deshidrogenasa. Una terapia lgica es una dieta baja en carbohidratos y la administracin de tiami-na. En ocasiones la terapia no es tan sencilla ya que una baja actividad del PDH puede tener un origen gentico.

Una deficiencia en piruvato carboxilasa produce tambin un aumento de piru-vato y alanina en sangre ya que el piruvato no puede convertirse en oxalace-tato que es el aceptor de grupos acetilo en el ciclo de Krebs.

Las deficiencias en la actividad fumarasa del tejido cerebral y del msculo es-queltico ocasionan miopata mitocondrial; los pacientes con encefalomiopata mitocondrial mueren a los pocos meses de edad y presentan cantidades anor-malmente altas de fumarato en sangre. La administracin de sustratos gluco-neognicos como el lactato o la alanina alivian los efectos de la enfermedad.

REACCIONES ANAPLERTICAS

Aunque el ciclo de Krebs es la va degradativa mas importante para generar ATP el ciclo es esencial para la biosntesis de compuestos celulares. Cuando los metabolitos son extrados del ciclo de Krebs, ste deja de funcionar puesto que se interrumpe la formacin de oxalacetato y para que el ciclo siga actuan-do a un ritmo normal existen reacciones denominadas anaplerticas (de re-lleno) que reestablecen los niveles de los intermediarios del ciclo. La mas importante es la carboxilacin del cido pirvico para formar cido oxalacti-co, reaccin que es catalizada por la piruvato carboxilasa:

Piruvato CO2 ATP oxalacetato ADP Pi

El enzima es alostrico y su modulador positivo es el acetil-CoA. Cuando esta sustancia alcanza un nivel por encima de lo normal activa la reaccin favore-ciendo la formacin de oxalacetato, el cual se condensa con el acetil-CoA


acumulado para formar citrato y de esta forma permitir que el ciclo siga fun-cionando.

En corazn y tejido muscular acta principalmente el enzima mlico (malato deshidrogenasa dependiente de NADP) y que cataliza la reaccin:

Piruvato CO2 NADPH H L-Malato NADP

De estas dos reacciones anaplerticas, la que tiene mas importancia cuantitati-vamente es la catalizada por la piruvato carboxilasa, cuya actividad aumenta con el ejercicio, el ayuno y la diabetes. Curiosamente la actividad del enzima mlico se encuentra disminuida en diabetes y aumentada tras la administra-cin de insulina.

EL TRANSPORTE ELECTRNICOY LA FOSFORILACIN OXIDATIVA

La cadena de transporte electrnico esta constituida por un conjunto de pro-tenas acopladas entre si por las que fluyen los electrones que proporcionan la energa necesaria para sintetizar ATP.

La transferencia de electrones se produce como consecuencia de la diferencia de potencial entre los componentes de la cadena (figura 1.9). Los electrones procedentes del NADPH se transfieren al FMN de la NADH-deshidrogenasa,

FIGURA 1.9. La cadena de transporte electrnico y la fosforilacin oxidativa. Los elec-trones fluyen desde el NADH ([NAD / NADH 0,32 voltios) al oxgeno ([ O2/O2 0,82 vol-tios) a travs de las distintas protenas. Las molculas de ATP se producen en aquellos puntos en que la diferencia de potencial de oxidorreduccin supera la energa de for-macin del compuesto.


que a su vez los transfiere al CoQ. Posteriormente este compuesto transfiere los electrones a la citocromo reductasa, un complejo que contiene los citocro-mos b y c1. Este, a su vez, reduce al citocromo c, que a su vez transfiere los electrones al que contiene los citocromos a y a3 que finalmente transfiere los electrones al O2, como ltimo receptor para formar H2O.

El flujo de entrada de protones hacia la matriz mitocondrial dirige la sntesis de ATP a travs de la accin de la ATP sintetasa, canalizando la sntesis de ATP alternativamente en tres centros activos. El flujo de dos electrones a tra-vs de cada uno de estos tres complejos genera un gradiente de protones sufi-ciente para, en cada uno de ellos, sintetizar una molcula de ATP. Esto es, por cada NADH oxidado se originan tres molculas de ATP.

Puesto que el NADH citoplsmico es incapaz de penetrar en la mitocondria la clula utiliza lanzaderas para transferir sus electrones a la cadena respiratoria. La lanzadera glicerolfosfato utiliza glicerol-3-P para dirigir un par de electrones desde el NADH citoplasmtico al interior de la mitocondria. El glicerol-3-Ppenetra a travs de la membrana mitocondrial y alcanza la glicerolfosfato des-hidrogenasa que se oxida a dihidroxiacetona fosfato reduciendo el FAD a FADH2. La lanzadera malato utiliza malato como portador de electrones al in-terior de la mitocondria. Una vez en el interior, la malato reduce NAD a NADH y el malato a oxalacetato. En la lanzadera de glicerolfosfato por cada NADH oxidado se originan, en la cadena de transporte electrnico, 2 moles de ATP y en la de malato, tres moles de ATP.

Si se tienen en cuenta todas las molculas de NADH y FADH2 que se forman en la oxidacin completa de glucosa a CO2 y H2O mediante la ruta glucoltica y el ciclo de Krebs, se originan en la cadena de trasporte electrnica mediante la fosforilacin oxidativa 36-38 molculas de ATP. Esta cantidad contrasta con el nmero de ATP que se originan en la gluclisis anaerbica, esto es cuando no funciona ni el ciclo de Krebs ni la cadena de transporte electrnico, que son nicamente 2 molculas de ATP. Por ello, el msculo en ejercicio, cuyo metabolismo es anaerbico, tiene que convertir la glucosa en lactato a un rit-mo muy rpido para compensar el bajo rendimiento energtico del proceso glucoltico.

El factor que controla la velocidad del transporte electrnico es la disponibili-dad del ADP por la clula. En condiciones normales, las cantidades de O2,NADH, FADH2 y Pi son suficientes para mantener un ritmo adecuado del transporte electrnico y por ello, no influyen en la velocidad metablica de la clula.

El transporte electrnico est fuertemente acoplado a la fosforilacin oxidativa y cuando la cantidad de ADP disminuye, el transporte electrnico se detiene. Este acoplamiento se denomina control respiratorio o regulacin por el acep-tor. Cuando el transporte electrnico funciona sin la produccin simultnea de


ATP se dice que est desacoplado. Este hecho se puede provocar por sustan-cias, como el 2,4-dinitrofrenol (DNP), que se denominan desacoplantes. Otros compuestos, como el cianuro o la antimicina A, denominados inhibidores blo-quean el transporte electrnico impidiendo que los electrones fluyan a travs de la cadena.


PREGUNTAS TEST

1 El metabolismo est relacionado con el siguiente proceso:

$ Extraccin de energa del medio ambiente o de los depsitos celula-res para convertirla en energa degradable.

% Extraccin de energa del medio ambiente o de los depsitos celula-res para utilizarla en la sntesis de compuestos celulares.

& Extraccin de energa de los alimentos para utilizarla en la degrada-cin de compuestos.

' Extraccin de energa de los nutrientes para utilizarla inmediatamente en la organizacin celular.

( Extraccin de energa de los alimentos para utilizarla en la sntesis de compuestos sencillos como cido lctico, CO2 y urea.

2 En las clulas aerbicas se cumple:

$ Que durante el catabolismo se distinguen 4 etapas que proporcionan ATP y en el anabolismo 3 etapas que utilizan ATP.

% Que el nmero de etapas en el proceso catablico es el mismo que en el anablico.

& Que la etapa III del catabolismo est constituida por una ruta que sir-ve como fuente de molculas precursoras para iniciar la biosntesis.

' En la IV se libera la mayor parte de la energa contenida en las mol-culas combustibles iniciales.

( Las dos primeras etapas tienen lugar en el ncleo y las dos restantes en las mitocondrias.

3 El catabolismo se realiza con liberacin de la energa til inhe-rente en los nutrientes, pero en qu proceso se produce mayor energa?

$ En la fragmentacin de protenas.% En la degradacin de glucosa a piruvato.& En el ciclo de Krebs.' En el transporte electrnico.( En la degradacin de cidos grasos.

4 El NADH transporta a la cadena respiratoria dos electrones de alto potencial con objeto de:

$ Suministrar poder reductor en la biosntesis de los componentes celu-lares.


% Sintetizar molculas de ATP en la fosforilacin oxidativa.

& Utilizar energa en los procesos biosintticos.

' Proporcionar energa a los procesos degradativos.

( Suministrar energa a los procesos de oxido-reduccin.

5 Sealar cual de las siguientes afirmaciones sobre la ruta gluco-ltica es falsa:

$ La ruta acta en condiciones anaerbicas y aerbicas.

% Existen dos reacciones que consumen ATP y otras dos que producen ATP.

& Existen dos reacciones que implican la interconversin de NAD en NADH.

' Hay tres reacciones irreversibles que controlan la ruta.

( Las tres reacciones irreversibles estn catalizadas por la glucoquinasa, la fosfofructoquinasa y la piruvatoquinasa.

6 Respecto a la primera reaccin de la ruta glucoltica hay dos enunciados incorrectos:

$ Est catalizada por la hexoquinasa y la glucoquinasa en todos los te-jidos.

% La glucosa se fosforila a glucosa 6-P utilizando ATP.

& La hexoquinasa es un enzima alostrico que se inhibe en presencia de altas concentraciones de glucosa 6-P.

' Solamente el hgado contiene glucoquinasa adems de hexoquinasa.

( La glucosa se fosforila a glucosa 6-fosfato utilizando UTP.

7 De las siguientes afirmaciones relacionadas con la glucosa 6-Pslo hay una correcta:

$ Se puede convertir en gliceraldehdo 3-P a travs de la ruta glicoltica o de los fosfatos de pentosa y posteriormente en glicerol.

% Es un ester fosfato con un elevado contenido energtico que lo trans-fiere al ADP.

& Reacciona con los fenoles para formar glucurnidos.

' Proporciona unidades de glucosa para la sntesis de glucgeno.

( Se puede obtener de la glucosa-1-P por una reaccin catalizada por una descarboxilasa.


8 La ruta glucoltica en las clulas se encuentra localizada en:

$ Ncleo. % Ribosomas.& Retculo endoplsmico. ' Citosol.( Mitocondrias.

9 De entre los cinco enzimas glucolticos que se indican seale los dos que no son reguladores:

$ Fructosa 1,6 difosfato aldolasa. % Piruvato quinasa.& Fosfoglucoisomerasa. ' Hexoquinasa.( Fosfofructoquinasa.

10 En el proceso glucoltico anaerbico es cierto que:

$ En la primera reaccin se fosforila la glucosa.% La triosa fosfato isomerasa cataliza una reaccin en equilibrio despla-

zada hacia la formacin de gliceraldehdo 3-fosfato.

& Hasta el gliceraldehdo 3-fosfato no va acompaada de produccin de ATP.

' Desde la glucosa o lactato participan ocho enzimas diferentes.( Hay una ganancia neta de NADH.

11 De las siguientes afirmaciones hay una incorrecta:

$ Todos los intermediarios glucolticos entre la glucosa y el piruvato se encuentran fosforilados.

% Los intermediarios fosforilados no pueden dejar la clula porque no atraviesan la membrana celular.

& La deficiencia en algn enzima glucoltico de eritrocitos o leucocitos no es incompatible con la vida.

' La acidosis lctica es un desorden metablico que se caracteriza por un exceso de lactosa.

( El NADH producido en la reaccin catalizada por la gliceraldehdo-fosfato deshidro genasa se oxida a NAD en la reaccin catalizada por la lactato deshidrogenasa.

12 Cules de las afirmaciones sobre el complejo piruvato deshi-drogenasa son falsas?

$ En su accin intervienen tres actividades enzimticas y cinco grupos prostticos diferentes.

% La transformacin que realiza es reversible.


& El acetil-CoA es un inhibidor.' No interviene NAD ni FAD.( La vitamina B1 participa en el proceso.

13 La lactato deshidrogenasa:$ Permite la reoxidacin del NADH.% Acta en el tejido muscular, en los esfuerzos intensos de corta du-

racin.& En el organismo humano existen siete isoenzimas.' El electroforegrama de los isoenzimas de la lactato deshidrogenasa en

el suero sanguneo permite conocer los posibles daos tisulares espe-cficos.

( En condiciones aerbicas no acta la lactato deshidrogenasa.

14 La transformacin de glucosa en dos molculas de lactato tiene un cambio de energa estndar de 57 kcal/mol. Considerando que para cada molcula de ATP formada se necesitan 7,5 kcal/mol, cul sera el rendimiento de la glucolisis tenien-do en cuenta los ATP obtenidos?$ 80,1%. % 55%. & 28,6%. ' 26,3%. ( 17,9%

15 La completa oxidacin de glucosa y lactato en CO2 y H2O pro-porciona 686 y 47 kcal/ml, respectivamente; si se adopta que la formacin de ATP requiere 10 kcal/ml en qu margen se en-cuentra el rendimiento energtico de la gluclisis?$ 0 - 10%. % 10 - 20%. & 20 - 35%.' 35 - 55%. ( 55 - 75%.

16 La reaccin que interconexiona la gluclisis y el ciclo de Krebs est catalizada por:$ El complejo D-cetoglutarato deshidrogenasa.% La glucosa 6-P deshidrogenasa.& El complejo piruvato deshidrogenasa.' La isocitrato deshidrogenasa.( La citrato sintasa.

17 Referente al catabolismo de la fructosa es falso que:$ Los principales rganos que utilizan la fructosa son el hgado, los ri-

ones y el intestino.


% La deficiencia en fructoquinasa se puede confundir con glucosuria porque el anlisis de azcares reductores resultan positivos.

& La deficiencia de fructosa 1,6-bisfosfato aldolasa origina almacena-miento de fructosa en el hgado despus de la ingestin de sacarosa.

' La acumulacin de fructosa en intolerancia hereditaria a la fructosa produce hiperglucemia (aumento del nivel de glucosa en la sangre).

( La primera reaccin es la fosforilacin de fructosa a fructosa 6-Ppor ATP.

18 Indicar cules de las afirmaciones son ciertas en el metabolis-mo de la fructosa:

$ La conversin de fructosa en gliceraldehdo 3-fosfato y dihidroxiace-tona fosfato implica un gasto energtico de tres ATP.

% Para metabolizarse debe transformarse previamente en glucosa.

& En los riones se fosforila directamente a fructosa 6-fosfato.

' Despus de la ingestin de sacarosa, la deficiencia de fructosa 1,6-bi-fosfato aldolasa origina un almacenamiento de fructosa en el hgado.

( El rendimiento energtico de su metabolismo anaerbico es igual que el de la glucosa.

19 Seale cual de las siguientes afirmaciones sobre el metabolis-mo de la galactosa es falsa:

$ La galactosa se fosforila con ATP mediante la galactoquinasa a galac-tosa-1-P.

% La galactosa solo se metaboliza por las clulas del hgado y de eritro-citos.

& La galactosamina en un aumento de galactosa en el suero sangu-neo.

' Las cataratas se pueden producir como consecuencia de una defi-ciencia en galactosa-1-P uridiltransferasa.

( La hepatomegalia se origina como consecuencia de un descenso en los niveles de galactosa-1-P en hgado.

20 La gluconeognesis se realiza en:

$ El cerebro. % El tejido heptico.

& El msculo esqueltico. ' El tejido adiposo.

( El corazn.


21 El objetivo fundamental de la gluconeognesis es:

$ La obtencin de glucosa a partir de los cidos grasos.

% La sntesis de glucosa a partir de precursores no glucdicos.

& La sntesis de derivados no glucdicos a partir de glucosa.

' La obtencin de glucosa a partir de la hidrlisis de glucgeno.

( La obtencin de glucgeno a partir de precursores glucdicos.

22 Sealar qu afirmaciones son ciertas respecto a las reacciones anaplerticas:

$ Tambin se denominan de relleno.

% El piruvato se transforma en oxalacetato por accin de la oxalato des-hidrogenasa.

& El enzima es alostrico y su efector negativo es el acetil-CoA.

' El enzima mlico que acta en el tejido cardiaco transforma el piruva-to en succinato.

( En diabticos la actividad del enzima mlico se encuentra dismi-nuida.

23 De las siguientes afirmaciones respecto a la glucogenlisis hay una que es falsa:

$ Con la gluclisis comparte la ruta central.

% Consume 6 moles de ATP.

& Hay tres reacciones caractersticas que sirven para superar las tres re-acciones irreversibles de la gluclisis.

' La primera reaccin a partir de piruvato est catalizada por la piruva-to carboxilasa.

( La fosfoenolpiruvato carboxiquinasa requiere biotina como cofactor.

24 El primer enzima regulador de la gluconeognesis a partir de piruvato es:

$ Hexoquinasa.

% Piruvato quinasa.

& Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa.

' Fosfofructo quinasa.

( Piruvato carboxilasa.


25 Sealar el grupo prosttico que est unido covalentemente al primer enzima de la gluconeognesis:

$ Flavn adenindinucletido (FAD).

% Flavn mononucletido (FMN).

& Biotina.

' Tiamina pirofosfato (TPP).

( Ferroporfirina.

26 El activador principal de la piruvato carboxilasa es:

$ ATP. % Piruvato. & Acetil-CoA.

' CO2. ( Oxalacetato.

27 La enfermedad de almacenamiento del glucgeno tipo I resulta de la deficiencia de un enzima que impide la gluconeognesis, indicar cul es:

$ Glucosa-6-fosfatasa.

% Fosfoglucoisomerasa.

& Fosfofructoquinasa.

' Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa.

( Fosfoenolpiruvato carboxilasa.

28 Qu proceso se considera gluconeognesis?

$ Obstruccin de glucosa a partir de metabolito del ciclo de Krebs.

% Obtencin de glucosa a partir de lactato.

& Obtencin de glucosa a partir de lactosa.

' Obtencin de lactato a partir de glucosa.

( Obtencin de glucgeno a partir de glucosa.

29 La formacin de ATP en las clulas estar dirigida por:

$ El flujo de salida de protones de las mitocondrias.

% El flujo de entrada de protones hacia la matriz mitocondrial.

& El flujo de entrada de electrones a travs de la membrana interna mi-tocondrial.

' El flujo de salida de electrones desde la matriz.

( El flujo de protones a travs de la membrana celular.


30 Los enzimas de la gluconeognesis, excepto el primero y el lti-mo, se localizan en:

$ El citosol. % Las mitocondrias.& El ncleo. ' El retculo endoplsmico.( Los lisosomas.

31 Sealar los objetivos principales de la ruta de las pentosas fos-fato:

$ Producir ribosa 5-P.% Obtener NADPH para la sntesis de molculas.& Convertir las hexosas en pentosas.' Obtener glucosa a partir de pentosas.( Obtener ATP a partir de las pentosas fosforiladas.

32 El hgado y el tejido adiposo pueden metabolizar una elevada proporcin de glucosa, indicar cual:

$ 100%. % 10%. & 5%. ' 30%. ( 50%.

33 La primera reaccin de la ruta de las pentosas fosfato est cata-lizada por:

$ Gluconato 6-P deshidrogenasa. % Glucosa 6-P deshidrogenasa.& Transcetolasa. ' Transaldolasa.( Fosfoglucoisomerasa.

34 Referente al ciclo de Krebs sealar que procesos son verda-deros:

$ Es la fuente principal de NADPH para la sntesis de cidos verdade-ros:

% Los carbonos del CO2 eliminados del ciclo proceden del grupo acetilo del acetil-CoA.

& El acetil-CoA y el oxalacetato reaccionan para formar D-cetoglu-tarato.

' Interviene en la gluconeognesis a partir del glutamato.( El ciclo no puede funcionar en ausencia de O2.

35 Sealar que procesos son caractersticos de un ayuno prolon-gado:

$ Se sintetiza glucosa a partir de los cidos grasos en el tejido adiposo.


% Se sintetiza glucosa en el hgado partir de aminocidos.

& Se sintetiza glucosa a partir de glucgeno muscular va glucosa 6-fos-fato.

' Aumenta la concentracin de insulina que inicia la degradacin de glucosa en el hgado.

( No hay sntesis de glucosa en ningn rgano ni tejido.

36 Indicar cual de las siguientes sustancias tienen vitamina B1:

$ Pirofosfato de tiamina (TPP).

% Nicotinamn adenn dinucletido (NAD).

& Glucosa 6-fosfato.

' FMN (Flavn adenn mononuclesido).

( FAD (Flavn adenn dinucletido).

37 Una de las siguientes afirmaciones que implican nucletidos de adenina es verdadera:

$ En la reaccin de hidroxiacetona fosfato a D-glicerofosfato se oxida el NADPH.

% En la conversin de glucosa 6-P a 6-fosfogluconato se reduce el NAD.

& En la formacin de oxalacetato a partir de malato interviene FMN.

' En la oxidacin de piruvato a acetil-CoA interviene el NAD.

( En la oxidacin de 6-fosfogluconato a ribulosa 5-fosfato se reduce el NAD.

38 Indicar qu reacciones estn catalizadas correctamente por los enzimas indicados:

$ Fructosa 6-P ATPfructosa

6-fosfatasa Fructosa-1,6-bis-P ADP

% Piruvato CO2 ATPpiruvatoquinasa Oxalacetato ADP Pi.

& PEP ADPpiruvato

desfosforilasa piruvato ATP.

' Glucosa ATP hexoquinasa glucosa 6-P ADP.

( OAA GTPPEP

carboxiquinasa PEP CO2 GDP.


39 Indicar cules de las siguientes afirmaciones son verdaderas en un nio que padece un defecto en el almacenamiento de glu-cgeno (enfermedad de Von Gierke):

$ La concentracin de lpidos en sangre es baja (hipolipemia).

% La concentracin de glucosa en sangre es anormalmente baja des-pus de un corto perodo de ayuno.

& En el hgado la gluconeognesis disminuye considerablemente.

' La concentracin de cido lctico en sangre es alta.

( La actividad de la glucosa 6-fosfatasa en hgado es alta.

40 La insuficiencia de glutatin reducido en los glbulos rojos que predispone a una anemia hemoltica es debido a una deficiencia en:

$ Galactosa-1-P uridil transferasa.

% Gliceraldehdo 3-P deshidrogenasa.

& 6-Fosfogluconato deshidrogenasa.

' Glucosa 6-fosfato deshidrogenasa.

( Lactacto deshidrogenasa.

41 Respecto a la cadena de transporte electrnico, sealar cuales de las siguientes afirmaciones es verdadera:

$ Existen protenas conjugadas con grupos esteroides denominados ci-tocromos.

% La velocidad de transporte electrnico aumenta cuando la relacin ATP/ADP aumenta.

& La oxidacin de dos H procedentes de la conversin de succinato a fumarato pueden producir 2 ATP.

' El transporte electrnico no funciona sino tiene acoplada la fosforila-cin oxidativa.

( Los inhibidores del transporte electrnico bloquean tambin la fosfo-rilacin oxidativa.

42 Sealar qu enzimas no intervienen en el control de la gluco-lisis:

$ Fosfogliceromutasa. % Piruvato quinasa.

& Fosfofructoquinasa. ' Hexoquinasa.

( Triosa fosfato isomerasa.


43 De las siguientes sustancias hay dos que son moduladoras alos-tricas positivas de la fosfofructoquinasa:$ AMP. % AMP-cclico. & ATP.' ADP. ( Citrato.

44 Un estado de hipoglucemia y vmitos despus de la ingestin de sacarosa puede estar relacionado con una deficiencia en:$ Glucosa 6-fosfato deshidrogenasa.% Galactosa 1-P uridil transferasa.& Glucosa 6-fosfatasa.' Fructoquinasa.( Fructosa-6-bis-fosfato aldosa.

45 Un almacenamiento reducido de glucgeno puede ser debido a:$ Ausencia de glucgeno fosforilasa en msculos.% Deficiencia en amilo-1,6-glucosidasa.& Ausencia de glucgeno sintasa en hgado.' Deficiencias en glucosa-6-fosfatosa en hgado y riones.( Deficiencias en glucosa-6-fosfato deshidrogenasa.

46 Los procesos siguientes producen hipoglucemia excepto dos que originan hiperglucemia:$ Administracin de glucagn.% Tumor pancretico que produce insulina.& Deficiencia de glucosa-6-fosfatasa.' Hipopituitarismo (conduce a una reduccin de hormonas tiroideas y

glucocorticoides).( Feocromocitoma (tumor adrenal que causa superproduccin de epin-

efrina).

47 Sealar cuantas molculas de NTP (nuclesido trifosfato) se consumen cuando una molcula de glucosa se incorpora al glu-cgeno:$ 0. % 1. & 2. ' 2,5. ( 3.

48 Escribir los productos de las siguientes reacciones del ciclo de Krebs:

$ Succinil-CoA GDP Pacetil-CoAsintetasa


% Isocitrato NADisocitrato

deshidrogenasa

& Acetil-CoA oxalacetato citrato sintata

' Fumarato fumarasa

( Malato NADmalato

deshidrogenasa

49 La deficiencia grave de tiamina puede provocar fallos en el me-tabolismo del miocardio porque se requiere en uno de los si-guientes procesos:

$ Cadena de transporte electrnico.

% Reacciones de la piruvato y D-cetoglutamato deshidrogenasas.

& Reaccin de la isocitrato deshidrogenasa.

' Reaccin de la glutamato transaminasa.

( Reaccin de la succinato deshidrogenasa.

50 Sealar cuales de las siguientes transferencias electrnicas no est acompaada de una fosforilacin oxidativa:

$ NADH deshidrogenasa Flavoprotena.

% Citocromo b Citocromo c.

& Citocromo a Citocromo a3.

' Flavoprotena CoQ.

( Citocromo c Citocromo a

51 Referente a la cadena respiratoria y la fosforilacin oxidativa es cierto que:

$ La transferencia de electrones se produce como consecuencia de la diferencia de potencial entre los componentes de la cadena.

% El citocromo a3 es el que proporciona los electrones directamente al oxgeno.

& El flujo de entrada de protones hacia la matriz mitocondrial dirige la sntesis de ATP.

' El NADH citoplasmtico no penetra en la matriz mitocondrial y utiliza lanzaderas para transferir electrones.

( La oxidacin aerbica completa de las molculas de glucosa propor-ciona 36-38 molculas de ATP.


52 Indicar cul de las siguientes sustancias acta como desaco-plante electrnico:$ Aspirina. % 2,4-dinitrofenol. & Cianuro.' Antimicina A. ( Penicilina.

53 Las dos reacciones principales que controlan la velocidad meta-blica del ciclo de Krebs son:$ Malato deshidrogenasa. % Fumarasa.& Isocitrato deshidrogenasa. ' Succinato deshidrogenasa.( Citrato sintasa.

54 Un paciente con encefalomiopata mitocondrial muestra una ac-tividad enzimtica disminuida en:$ Succinato deshidrogenasa.% Oxalacetato deshidrogenasa.& Fumarasa.' D-cetoglutarato deshidrogenasa.( Citrato sintasa.

55 Considerando que la combustin de glucosa proporciona 686 kcal/ml y la hidrlisis de ATP 10 kcal/ml en qu margen se encontrara el rendimiento energtico del catabolismo de 1 mol de glucosa?$ 10 - 25%. % 25 - 50%. & 50 - 65%.' 65 - 80%. ( 80 - 95%.

56 Una concentracin anormalmente elevada de piruvato y alanina en sangre, es ndice de una deficiencia enzimtica en:$ Lactato deshidrogenasa.% Malato deshidrogenasa.& Piruvato carboxilasa.' Glucosa 6-fosfato deshidrogenasa.( Fosfogliceromutasa.

57 Qu reacciones restablecen los niveles de intermediarios del ciclo de Krebs cuando acta con fines biosintticos?$ Piruvato HS CoA NAD acetil-CoA NADH H CO2.% Piruvato NADH H lactato NAD.


& Piruvato CO2 ATP oxalacetato ADP P.' Piruvato ATP fosfoenolpiruvato ADP.( Piruvato CO2 NADPH H

L-malato NADP.

58 La sntesis de ATP est dirigida por:$ Una secuencia de reacciones que requieren transportadores electrones.% Una secuencia de reacciones de energa potencial elevada.& Un flujo de protones hacia la matriz mitocondrial.' Un gradiente de electrones a travs de la membrana mitocondrial.( Un intermediario con un enlace covalente rico en energa.

59 Qu enzima(s) interconexiona(n) la va glucoltica y la ruta de los fosfatos de pentosas?$ Glucosa 6-fosfato deshidrogenasa.% Transaldolasa.& Transcetolasa.' 6-fosfoglucanato deshidrogenasa.( Lactato deshidrogenasa.

60 El efector ms importante de la ruta de las pentosas fosfato en su fase oxidativa es:$ ATP. % NADH. & H3PO4.' ADP. ( NADPH.

61 De las siguientes afirmaciones hay una que es verdadera:$ La insulina favorece la sntesis del glucgeno, lo mismo que la adre-

nalina.% La insulina inhibe la sntesis del glucgeno, lo mismo que la adrenalina.& La insulina y la adrenalina activan la sntesis del glucgeno, mientras

que el glucagn lo inhibe.' La insulina inhibe la sntesis del glucgeno, mientras que la adrenali-

na y el glucagn activan su sntesis.( La insulina activa la sntesis del glucgeno, mientras que la adrenali-

na y el glucagn inhiben su sntesis.

62 La glucgeno sintasa cataliza la transferencia de glucosa desde:$ UDP-glucosa a una cadena de glucgeno con ms de cuatro residuos

de glucosa.


% UDP-glucosa a una cadena de glucgeno con menos de cuatro resi-duos de glucosa.

& Glucosa-1-fosfato a una cadena de glucgeno con menos de cuatro residuos de glucosa.

' Glucosa-1-fosfato a una cadena de glucgeno con ms de cuatro resi-duos de glucosa.

( Glucosa-1-fosfato a una cadena de glucgeno con cualquier nmero de residuos de glucosa.

RESPUESTAS RAZONADAS

1 % El metabolismo es el proceso por el que los nutrientes provenientes del medio ambiente o de los depsitos celulares pueden ser degradado a mo-lculas sencillas y la energa se utiliza para formar componentes moleculares.

2 $, & y ' En el catabolismo se distinguen 4 etapas. La etapa III esta constituida por una sola ruta, el ciclo de Krebs, que sirve como fuente de mo-lculas precursoras para la biosntesis. En la etapa 4 se libera la mayor parte de la energa til contenida en las molculas combustibles.

3 ' En el transporte electrnico, los electrones incorporados en NADH y FADH2 se transfieren al oxgeno y se libera la mayor parte de la energa til contenida en las molculas combustibles iniciales.

4 % La energa til contenida en la molculas combustibles es utilizada para formar ATP.

5 ( Las tres reacciones irreversibles de la ruta glucoltica estn catalizadas por la hexoquinasa, la fosfofructoquinasa y la piruvato quinasa.

6 $ y ( nicamente el hgado contienen hexoquinasa y glucoquinasa. La glucosa se fosforila a glucosa 6-P mediante ATP.

7 $ La glucosa 6-P se convierte en fructosa 6-P esta en fructosa 1,6-bis-fosfato que se escinde en gliceraldehdo 3-P y dihixiacetona fosfato (ruta glico-ltica) o se convierte en 6-fosfogluconato y posteriormente en ribulosa 5-P y ribosa 5-P, para dar sedoheptulosa 7-P y gliceraldehdo 3-P. El gliceraldehdo-3-P posteriormente se transforma en glicerol.


8 ' La ruta glucoltica, que pertenece a la etapa II del metabolismo, se realiza en el citosol.

9 $ y & Hay tres reacciones irreversibles de la gluclisis catalizadas por los enzimas reguladores hexoquinasa, fosfofructoquinasa y piruvato quinasa.

10 $ En la transformacin a lactato, la primera reaccin es la fosforilacin de glucosa a glucosa-6-P.

11 ' En acidosis lctica, el cido lctico se produce a mayor velocidad de la que es metabolizada por el hgado.

12 % y '. % La transformacin global piruvato o acetil-CoA es irreversi-ble. ' La vitamina B1 interviene como pirofosfato de tiamina.

13 % La lactato deshidrogenasa acta en los esfuerzos intensos de corta duracin, por eso se acumula cido lctico.

14 ' 26,3.

15 $ 686 (2 u 47) 592; 20 u 100/592 3,38%.

16 & El complejo piruvato deshidrogenasa, un sistema que contiene tres enzimas y cinco coenzimas: TPP, CoA-SH, cido lipoico, FAD y NAD.

17 &, ', (. & En los riones se fosforila directamente a fructosa 6-fosfato por accin de ATP. ' Despus de la ingestin de sacarosa o fructosa, la dife-rencia de fructosa 1-6-bifosfato aldolasa almacena fructosa. (El rendimiento es el mismo ya que se gastan 2 ATP en transformar la fructosa en dihidroxia-cetona fosfato y gliceraldehido 3-fosfato.

18 ' La deficiencia de fructosa-1,6-bisfosfato aldolasa se denomina intole-rancia hereditaria a la fructosa y origina un almacenamiento de este monosa-crido en el hgado despus de la ingestin de sacarosa o fructosa que produ-ce hipoglucemia (bajos niveles de fructosa en sangre).

19 ( La deficiencia en la galactosa-1-P uridil transferasa causa que la ga-lactosa 1-P se acumule en las clulas hepticas y en eritrocitos, originndose una hepatomegalia.


20 % La gluconeognesis se realiza casi enteramente en el hgado, riones y epitelio intestinal donde se encuentran los enzimas necesarios.

21 % La gluconeognesis es la conversin de compuestos no glucdicos de tres y cuatro tomos de carbono en glucosa.

22 $ y &. $ Se denominan tambin de relleno porque cuando los meta-bolitos del ciclo de Krebs son extrados, estas reacciones restablecen sus nive-les para que el ciclo siga funcionando. & El enzima mlico que transforma piruvato en malato se encuentra disminuido en diabticos porque el metabo-lismo de glucosa es lento y no se produce suficiente piruvato.

23 ( La fosfonolpiruvato carboxiquinasa requiere GTP para transformar el oxalacetato y obtener fosfoenolpiruvato.

24 ( La primera reaccin de la gluconeognesis est catalizada por la piru-vato carboxilasa.

25 & El primer enzima de la gluconeognesis es la piruvato carboxilasa que requiere como coenzima biotina.

26 & El acetil-CoA es el activador principal de la piruvato carboxilasa que cuando se acumula cataliza la transformacin piruvato o oxalacetato el cual se condensa con acetil-CoA para formar citrato y as disminuir la concentra-cin de acetil-CoA.

27 $ La enfermedad de almacenamiento del glucgeno tipo I resulta de una deficiencia hereditaria de la glucosa 6-fosfatasa la cual impide el pase fi-nal de la gluconeognesis en el hgado.

28 $ La gluconeognesis es la obtencin de glucosa a partir de compues-tos, no hidratos de carbono.

29 % El flujo de entrada de protones hacia la matriz mitocondial dirige la sntesis de ATP.

30 $ Los enzimas de la gluconeognesis estn localizados en el citosol ex-cepto la piruvato carboxilasa (mitocondrial) y la glucosa 6-fosfatasa (retculo endoplsmico).


31 $, % y & Los objetivos principales de esta ruta son: $ producir ribosa 5-P para la sntesis de nucletidos, % obtener NADPH para la sntesis de ci-dos grasos, nucletidos y esteroides y para mantener el glutatin en forma re-ducida en los eritrocitos, y ( convertir hexosas en pentosas.

32 ' Al menos el 30% de la glucosa heptica es metabolizada a travs de la ruta de las pentosas fosfato.

33 % La reaccin inicial de la ruta est catalizada por la glucosa 6-fosfato des-hidrogenasa que mediante NADP oxida la glucosa 6-P a 6-fosfogluconolactosa.

34 ' y ( Mediante transaminacin el glutamato se convierte en D-oxoglu-tarato y, a travs del ciclo, este compuesto en oxalacetato. Aunque en el ciclo no interviene directamente el O2 este elemento es necesario para reoxidar el NADH y el FADH2 en la cadena de transporte electrnico y permitir que el ci-clo siga funcionando.

35 % Se sintetiza glucosa a partir de aminocidos en el hgado.

36 $ El pirofosfato de tiamina. La tiamina es la vitamina B1.

37 ' En la oxidacin de piruvato a acetil-CoA catalizada por la piruvato deshidrogenasa intervienen 5 coenzimas, entre ellos, el NAD.

38 ' y ( La glucosa puede ser fosforilada a glucosa 6-P por la hexoquina-sa y la glucoquinasa. La reaccin catalizada por la fosfonolpiruvato carboxi-quinasa es gluconeognica.

39 % y ' Como esta enfermedad es debida a una deficiencia de glucosa 6-fosfatasa, la glucosa 6-fosfato no se puede hidrolizar a fosfato y glucosa y en consecuencia la concentracin de esta sustancia en sangre disminuye. Asimis-mo, de la deficiencia del enzima resulta un aumento de los niveles de interme-diarios de la ruta glucoltica y, por ello, del cido lctico.

40 ' Una deficiencia en glucosa 6-P deshidrogenasa produce un nivel in-suficiente de NADPH el cual sirve para mantener el glutatin en estado reduci-do y la estructura del eritrocito normal.

41 & y ( La oxidacin de succinato a fumarato origina FADH2 que entra en la cadena de transporte electrnico a nivel de Co Q y por ello produce


2ATP. Los inhibidores del transporte electrnico en la cadena impiden el pro-ceso de fosforilacin oxidativa porque bloquean el flujo de electrones.

42 $ y ( De manera general los enzimas que controlan las rutas metabli-cas catalizan reacciones que no estn en equilibrio. Las mutasas, racemasas e isomerasas catalizan reacciones que se encuentran en equilibrio.

43 $ y ' Los efectores positivos de la PFK son el AMP y ADP y los inhibi-dores el ATP y el citrato.

44 ( La deficiencia de fructosa 1,6-bisfosfato aldolasa se denomina intole-rancia hereditaria a la fructosa y origina un almacenamiento de esta monosa-crido que produce hipoglucemia generalmente acompaada de mareos y v-mitos.

45 ( Ausencia de glucgeno sintasa en hgado. El enzima cataliza la reaccinUDP-glucosa (glucosa)n (glucosa)n 1 UDP.

46 $ y & La epinefrina y el glucagn activan la glucogenlisis activando la adenilato ciclasa que origina un conjunto de reacciones en cascada proporcio-nando un aumento de glucosa en sangre.

47 & Una molcula de ATP y una molcula de UTP; en total 2 molculas de NTP.

48 $ Succinato; B: D-cetoglutarato; C: Citrato; D: Malato; E: Oxalacetato.

49 % Las reacciones piruvato o acetil-CoA y D-cetoglutarato o succinil-CoA catalizado por la piruvato y D-cetoglutarato deshidrogenasa, respectiva-mente, requieren como coenzima pirofosfato de tiamina (TPP).

50 $ y (.

51 Todas son correctas.

52 % 2,4-dinitofenol. Este compuesto impide la formacin de ATP aunque la cadena de transporte electrnico contina funcionando.

53 & y ( La citrato sintasa y la isocitrato deshidrogenasa.


54 ( Fumarasa. La deficiencia en la actividad fumarasa de tejido cerebral ocasiona dicha enfermedad y los pacientes mueren a los pocos meses de edad.

55 & El catabolismo de un mol de glucosa a CO2 y H2O origina en la cade-na de transporte electrnico mediante la fosforilacin oxidativa 36-38 molcu-las de ATP, dependiendo de la lanzadera que se utilice para transferir un par de electrones desde el NADH al interior de la mitocondria. Luego el rendi-miento energtico estar comprendido entre 360/686 u 100 y 380/680 u 100.

56 & La deficiencia de piruvato carboxilasa produce un aumento de piru-vato y alanina en sangre puesto que el piruvato no puede convertirse en oxa-lacetato que se condense con acetil-CoA en el ciclo de Krebs.

57 & y ( La transformacin piruvato o oxalacelato est catalizada por la piruvato carboxilasa y la piruvato o malato por el enzima mlico.

58 & Un flujo de protones hacia la matriz mitocondrial.

59 % y &.% Los enzimas transaldolasa y tanscetolasa intervienen catali-zando reversiblemente las transformaciones entre pentosas, hexosas y hep-tosas.

60 ( El NADPH es el producto de las dos reacciones iniciales de la ruta de las pentosas fosfatos y un nivel elevado del mismo inhibe las dos deshidroge-nasas de fase oxidativa: la glucosa 6-fosfato y la 6-fosfogluconato.

61 ( Niveles altos de insulina indican un estado bien nutrido y por tanto favorecen el acumulo de glucosa en forma glucgeno en el hgado. La adrena-lina estimula la degradacin del glucgeno en el msculo y, en menor propor-cin, en el hgado. Cuando el nivel de azcar es bajo el glucagn aumenta en sangre y favorece la degradacin de glucgeno en hgado.

62 $ La glucgeno sintasa cataliza la reaccin de transferencia de glucosa desde UPD-glucosa a una cadena de polisacrido con ms de cuatro residuos de glucosa. As pues, la sntesis de glucgeno requiere un iniciador que es una protena, la cual contiene un oligosacrido de unidades D-1,4 de glucosa, uni-do al tomo de oxgeno fenlico de un residuo de tirosina.

Bloque temtico 2

Metabolismo de los lpidosLa digestin de los lpidos comienza en el estmago, all los triacilglicridos se mezclan con protenas, hidratos de carbono, jugo gstrico y otras sustancias. La degradacin de la mezcla, junto con la accin motriz del estmago, origina una sustancia denominada quimo. Al mismo tiempo que el quimo pasa al duodeno se mezcla con el jugo pancretico el cual contiene sales biliares, lipa-sa pancretica y esterasa, as como iones bicarbonato, que neutralizan la acti-vidad del quimo.

La hidrlisis de los triacilgliceroles se produce fundamentalmente en el intesti-no delgado por accin de la lipasa pancretica, este enzima se sintetiza en el pncreas en forma de zimgeno siendo secretado al duodeno a travs del con-ducto linftico, el zimgeno es activado al ser hidrolizado de forma especfica por la tripsina, requiriendo para su actividad la presencia de sales biliares e iones Ca2. La lipasa pancretica es especfica para estres en la posicin Ddel glicerol, de manera que se escinden cidos grasos de las posiciones C-1 y C-3, dando como resultado cidos grasos libres y E-monoacilgliceroles.

Los fosfolpicos son degradados mediante fosfolipasas especficas, stas se sin-tetizan en el pncreas tambin en forma de zimgeno, siendo activadas como las lipasas por proteolsis mediada por tripsina y, de igual modo que ellas, re-quieren la presencia de sales biliares e iones calcio para su actividad.

Las esterasas son una familia de enzimas menos especficos, que catalizan la hidrlisis de otro tipo de lpidos, tales como esteres de colesterol, monoacilgli-ceroles u otros steres como el cido retinico (vitamina A). A diferencia de los anteriores estos enzimas requieren la presencia de los cidos biliares para su actividad.

Las sales biliares emulsionan los tricialglicridos (TG) y steres de los cidos grasos de cadena larga, hacindolos accesibles a la accin hidroltica de las li-pasas y esterasas intestinales, este proceso de emulsin es posible gracias a la naturaleza anfiptica de las sales biliares. De forma que, las sales biliares pue-


den formar micelas y estas solubilizar otros lpidos, tales como fosfolpidos y cidos grasos, formando las micelas mixtas, en cuyo interior se pueden encon-trar otros lpidos insolubles en agua como el colesterol.

Las micelas son transportadas desde el lumen del intestino delgado hasta la microvellosidades de las clulas epiteliales del mismo, donde los cidos grasos de cadena larga se disocian de las micelas y difunden a travs de la membra-na hasta el citoplasma celular. Las sales biliares son reabsorbidas en el leon y transportadas va vena mesentrica superior a la porta y de sta al hgado, donde entran de nuevo a formar parte de la bilis (circulacin enteroheptica). Los cidos grasos que llegan a la superficie de las clulas son captados y utili-zados para la produccin de energa principalmente en las mitocondrias.

TRANSPORTE DE LAS GRASAS A LOS TEJIDOS:LIPOPROTENAS

Las lipoprotenas son el sistema de transporte de lipidos por el organismo, ayudan a mantener en forma solubilizada unos 500 mg de lpidos por cada 100 ml de sangre. Los quilomicrones que son las lipoprotenas que transpor-tan a los triacilgliceridos exgenos, llevan la grasa del alimento desde el intes-tino a los tejidos perifricos, especialmente al corazn, al msculo y tejido adiposo (figura 2.1). La VLDL (lipoproteinas de muy baja densidad) desempe-an un papel muy parecido en los triacilglicridos endgenos (sintetizados en el hgado). Los triacilgliceroles de ambas lipoproteinas se hidrolizan a glicerol y cidos grasos en las superficies internas de los capilares de los tejidos perif-ricos. Esta hidrlisis comporta una activacin del enzima extracelular lipopro-tena lipasa por la apoprotena C-II. Algunos de estos cidos grados liberados se absorben por las clulas prximas, mientras que otros, que continan sien-do bastantes insolubles, forman complejos con la albmina srica para ser transportados a clulas ms distantes. Tras la absorcin en la clula, el glicerol y los cidos grasos pueden ser utilizados para obtener energa o, en las clulas adiposas, utilizarse para volver a sintetizar triacilgliceroles.

A partir de la VLDL se obtienen las IDL (lipoprotenas de densidad intermedia) y los quilomicrones, que son captados por el hgado a travs de receptores es-pecficos y degradados posteriormente en los liposomas hepticos. La apopro-tena B-100 se utiliza para la sntesis de las LDL (a partir de las IDL), siendo estas lipoprotenas que transportan el colesterol a los tejidos (figura 2.2). Las HDL (lipoprotenas de alta densidad) desempean el papel de eliminar el ex-ceso de colesterol de los tejidos y devolverlo al hgado para su metabolismo o excrecin, debido a ello se le denomina colesterol bueno. Existen patologas relacionadas con la sntesis de las lipoprotenas, por ejemplo en la cirrosis he-ptica crnica, el hgado no es capaz de sintetizar las apoprotenas suficientes, por tanto la grasa sintetizada endogenamente se acumula en el hgado.

METABOLISMO DE LOS LPIDOS 55

Los niveles de colesterol en sangre dependen de un perfecto equilibrio entre la ingesta y la sntesis de colesterol, por un lado, y su excrecin, por otro. Si no estn equilibrados se produce una concentracin anormalmente elevada de colesterol en la sangre, esta acumulacin prolongada contribuye a que se for-men placas aterosclerticas, que son depsitos grasos que recubren las super-ficies internas de las arterias coronarias, generndose la aterognesis. Para es-

FIGURA 2.1. Destino metablico de los quilomicrones. Los quilomicrones se forman y salen al torrente circulatorio, a travs de la linfa, cuando pierden contenido en triglice-ridos se les denomina remanente de quilomicrn, internndose en el hgado.

FIGURA 2.2. Destino metablico de las VLDL. Formacin de las LDL.


tudiar esta patologa es necesario conocer como es captado el colesterol por los tejidos perifricos, esto se realiza a travs de un receptor especfico para las LDL (endocitosis mediana por receptor), debido a ello a esta lipoprotena se la denomina colesterol malo. En la figura 2.3 se muestra como se produce la captacin de la LDL por los tejidos.

FIGURA 2.3. Captacin de las LDL por los tejidos. Endocitosis mediada por receptor.

b-OXIDACIN DE CIDOS GRASOSEs el principal proceso por el cual los cidos grasos lineales generan energa. En esta ruta catablica se van liberando sucesivamente fragmentos de dos to-mos de carbono. La E-oxidacin se realiza mediante las siguientes etapas:

1. Los cidos grasos son activados por reaccin con coenzima A transformndose en acil-CoA

Los enzimas acil-CoA sintetasas convierten a los cidos grasos libres en tios-teres de coenzima A, ricos en energa. La formacin de una molcula de acil-CoA de cadena larga tiene lugar a travs de un intermedio, el acil-adenilato unido al enzima, en esta reaccin se requiere ATP liberndose pirofosfato, en el proceso. Posteriormente el anin tiolato del coenzima A reacciona con el tomo de carbono carbonlico del intermediario para generar el tioster acil-CoA. Por ltimo el acil-CoA y el AMP se liberan del enzima, mientras que el

METABOLISMO DE LOS LPIDOS 57

pirofosfato resulta hidrolizado en dos mo-lculas de fosfato (figura 2.4).

2. Los cidos grasos deben ser transportados a la matriz mitocondrial

En las clulas eucariticas, la E-oxidacin tiene lugar en la matriz mitocondrial. Los cidos grasos de cadena corta (2-10 to-mos de carbono) pueden atravesar libre-mente las membranas mitocondriales, mientras que los cidos grasos de cadena larga tienen que ser transportados a la matriz mitocondrial para ser oxidados.

O O O O P O P O P O Ado

O O O

OR C cido graso O

OR C S CoA + O P O AdoO O

Acil-CoA AMP

bioquímica metabólica conceptos y tests (2a. ed.)

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