Cuestionario Microbiología

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1. ¿Qué rutas metabólicas para la obtención de energía pueden seguir las siguientes biomoléculas?

Carbohidratos

Glucólisis: Se lleva a cabo en el citosol y consiste en oxidar la glucosa para así producir energía para la célula. Comprende la conversión de glucosa en piruvato, por medio de la siguiente reacción:

Glucosa + 2Pi + 2ADP +2NAD+  2 piruvato + 2ATP + 2NADH + 2+ + 2H2O Están involucradas diez enzimas diferentes, las cuales llevan a cabo una serie de reacciones clasificadas en tres etapas: a) formación de fructosa 1,6- bifosfato a partir de glucosa, b) formación de triosas fosfato las cuales son gliceraldehído 3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato a partir de fructosa 1,6-

bifosfato, y c) formación de piruvato a partir de gliceraldehído 3 -fosfato.

Transformación del piruvato en Acetil-CoA: Cuando se forma el piruvato, se va hacia el interior de la mitocondria. Ahí, la acción del complejo enzimático piruvato deshidrogenasa lo convertirá en Acetil-CoA, por medio de una reacción de tipo descarboxilación oxidativa:

Piruvato + CoA + NAD+  Acetil-CoA + CO2 + NADH

De esta forma, la descarboxilación oxidativa del piruvato dirige a los átomos de carbono de la glucosa a su liberación como dióxido de carbono en el Ciclo de Krebs, produciendo energía.

Ciclo de Krebs: Es la vía común para la oxidación aeróbica de los sustratos energéticos, y un proceso enzimático en la vía degradativa para generar ATP. Se da por la reacción:

AcetilCoA + 3NAD+ +FAD +GDP + Pi + 2H2O  2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 2H+ + CoA

Cadena transportadora de electrones: Es una serie de cuatro complejos (I, II, III, IV) a través de los cuales pasan los electrones. Los electrones son llevados de los complejos I y II al complejo III por la coenzima Q, y del complejo III al complejo IV por el citocromo c. Dirige la síntesis de ATP vía la enzima ATP sintasa en la siguiente reacción:

ADP3- + HPO42- + H+  ATP4- + H2O.

El flujo de iones hidrógeno a través de la ATP sintasa induce la liberación de ATP hacia la matriz mitocondrial.

Formación de lactato: El piruvato es reducido por el NADH para formar lactato por medio de esta reacción:

Glucosa + 2 Pi + 2 ADP  2 lactato + 2 ATP + 2 H2O

Proteínas

Transaminación: Un aminoácido dona su grupo amino al alfa- cetoglutarato (Ciclo de Krebs), se forma un alfa-cetoácido y glutamato, y se utiliza principalmente la coenzima piridoxal fosfato.

Desaminación oxidativa: Es catalizada por el glutamato deshidrogenasa unida al NAD, provocando la regeneración del alfa- cetoglutarato. De esta ruta resulta un amoniaco, el cual se transforma en urea en el hígado para destoxificarlo. El ciclo glucosa-alanina transporta el amoniaco bajo la forma de alanina. El amonio libre que se formó en la desaminación oxidativa se convierte en carbamoil fosfato, que es una reacción catalizada por el carbamoil fosfato sintetasa I y requiere dos ATP. Luego, el carbamoil fosfato sintetasa le dona su grupo amino a la ornitina para formar citrulina, la cual se transporta a través de la membrana mitocondrial al citosol, donde se forma la urea. Se lleva a cabo la siguiente reacción:

CO2 + NH4+ + 3ATP + aspartato + 2H2O  urea + 2ADP + 2Pi + AMP + PPi + fumarato

Después de esta desaminación, el esqueleto de carbono de los aminoácidos se utiliza para la producción de energía, involucrando su conversión de piruvato a Acetil-CoA en el ciclo de Krebs. También se puede convertir en acetoacetato y lípidos.

Ácidos grasos

En el metabolismo de los ácidos grasos está involucrada la enzima catalizadora Acetil-CoA-carboxilasa. Ésta va a catalizar la etapa limitante en la síntesis de los ácidos grases, ya que limita el aporte del malonil-CoA (molécula que aporta dos átomos de carbono a la cadena de ácido graso en crecimiento). La actividad de esta enzima se determina por el estado energético del organismo, coordinado por la insulina, glucagón y adrenalina. La insulina estimula la síntesis, el glucagón induce la beta-oxidación, y la adrenalina favorece la lipogénesis. También se involucra el citrato, el cual incrementa la actividad de la carboxilasa. El metabolismo de ácidos grasos se desglosa en tres aspectos: regulación sistémica (fosforilación de la Acetil- CoA-carboxilasa para reactivar su actividad enzimática), regulación local (el citrato activa la Acetil-CoA por fosforilación), y efecto de la dieta.

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