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Metabolismo de carbohidratos: glucolisis y fermentación anaeróbica, Ejercicios de Química

Una clase práctica sobre el metabolismo de carbohidratos, enfocándose en la glucolisis y la fermentación anaeróbica. Se abordan temas como la concentración intracelular de glucosa, la glucolisis, la lactato deshidrogenasa y la fermentación de glucosa en levadura. Se incluyen ejercicios para comprender mejor los conceptos.

Tipo: Ejercicios

2023/2024

Subido el 17/04/2024

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PROBL BIOQUÍMICA ESTRUCTURAL Y METABÓLICA
Clase Práctica No. 20
EJERCICIOS TEMA IV. Metabolismo de carbohidratos.EMA
1 .Concentración intracelular de*glucosa*libre. Laconcentración de glucosa enel
plasma sanguíneo humano se mantiene alrededorde 5 mM.La concentraciónde glucosa en
elinterior de las células musculares es muy inferior. ¿Por qué es tanbajala concentración
en la célula?. ¿Quélesucede a la glucosa que penetra en la célula?
La baja concentración se debe a que la glucosa se capta muy rápido en las células
musculares. Dentro de la célula la glucosa se fosforila a glucosa-6-fosfato mediante la
hexoquinasa.
2.Enlaglucolisis haydos reacciones queprecisanuna moléculade ATP y otrasdosque
producenuna molécula deATP. Siendo esto así,¿cómopuedela glucolisisofrecer, en la
degradacióndeglucosa alactato,una producciónnetadedos moléculas de ATP por
cadauna deglucosa? Aunquee la glucolisis consume dos moléculas de ATP en las
reacciones de fosforilación de la glucosa, genera cuatro moléculas de ATP en las reacciones
de fosforilación de 1,3-bisfosfoglicerato y fosfoenolpiruvato, esto resulta en una producción
neta de dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa.
3. Papeldelalactatodeshidrogenasa (LDH). Durantelaactividad vigorosa el tejido
muscular requiere grandes cantidades de ATP en comparacióncon eltejido enreposo. Ese
ATP se produce casi exclusivamenteporfermentaciónalactato.ElATP seproduce en la
fase de beneficios de laglucolisisendos reaccionesenzimáticas ladela fosfoglicerato
quinasa y ladela piruvato quinasa.Suponiendoque el músculocarecierade LDH,
¿podríallevar a cabo actividad física vigorosa?Explicar, recordando que en la reacción
de la LDH nointerviene el ATP.
La lactato deshidrogenasa (LDH) es crucial para la regeneración de NAD+ durante la
glucólisis anaeróbica. Si el músculo careciera de LDH, se acumularía NADH, lo que
inhibiría las reacciones que dependen de NAD+ como cofactor, deteniendo la glucólisis
anaeróbica y limitando la capacidad del músculo para realizar actividad física vigorosa.
4.Laglucosase administraintravenosamente con frecuencia a pacientes como fuente
alimenticia.Dado que la transformación de glucosa en glucosa6-fosfato consumeATP,
¿por qué no administrar glucosa-6-fosfato en vez de glucosa?
La administración de glucosa directamente como glucosa-6-fosfato no sería eficiente, ya
que la glucosa-6-fosfato no puede salir fácilmente de la célula para ser utilizada en otras
vías metabólicas o para mantener la homeostasis de la glucosa en la sangre.
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¡Descarga Metabolismo de carbohidratos: glucolisis y fermentación anaeróbica y más Ejercicios en PDF de Química solo en Docsity!

PROBL BIOQUÍMICA ESTRUCTURAL Y METABÓLICA

Clase Práctica No. 20 EJERCICIOS TEMA IV. Metabolismo de carbohidratos. EMA 1 .Concentración intracelular de glucosa libre. La concentración de glucosa en el plasma sanguíneo humano se mantiene alrededor de 5 mM. La concentración de glucosa en el interior de las células musculares es muy inferior. ¿Por qué es tan baja la concentración en la célula?. ¿Qué le sucede a la glucosa que penetra en la célula? La baja concentración se debe a que la glucosa se capta muy rápido en las células musculares. Dentro de la célula la glucosa se fosforila a glucosa-6-fosfato mediante la hexoquinasa.

  1. En la glucolisis hay dos reacciones que precisan una molécula de ATP y otras dos que producen una molécula de ATP. Siendo esto así, ¿cómo puede la glucolisis ofrecer, en la degradación de glucosa a lactato, una producción neta de dos moléculas de ATP por cada una de glucosa? Aunquee la glucolisis consume dos moléculas de ATP en las reacciones de fosforilación de la glucosa, genera cuatro moléculas de ATP en las reacciones de fosforilación de 1,3-bisfosfoglicerato y fosfoenolpiruvato, esto resulta en una producción neta de dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa.
  2. Papel de la lactato deshidrogenasa (LDH). Durante la actividad vigorosa el tejido muscular requiere grandes cantidades de ATP en comparación con el tejido en reposo. Ese ATP se produce casi exclusivamente por fermentación a lactato. El ATP se produce en la fase de beneficios de la glucolisis en dos reacciones enzimáticas la de la fosfoglicerato quinasa y la de la piruvato quinasa. Suponiendo que el músculo careciera de LDH, ¿podría llevar a cabo actividad física vigorosa? Explicar, recordando que en la reacción de la LDH no interviene el ATP. La lactato deshidrogenasa (LDH) es crucial para la regeneración de NAD+ durante la glucólisis anaeróbica. Si el músculo careciera de LDH, se acumularía NADH, lo que inhibiría las reacciones que dependen de NAD+ como cofactor, deteniendo la glucólisis anaeróbica y limitando la capacidad del músculo para realizar actividad física vigorosa.
  3. La glucosa se administra intravenosamente con frecuencia a pacientes como fuente alimenticia. Dado que la transformación de glucosa en glucosa6-fosfato consume ATP, ¿por qué no administrar glucosa-6-fosfato en vez de glucosa? La administración de glucosa directamente como glucosa-6-fosfato no sería eficiente, ya que la glucosa-6-fosfato no puede salir fácilmente de la célula para ser utilizada en otras vías metabólicas o para mantener la homeostasis de la glucosa en la sangre.
  1. Determinar cuál delos miembros de cada uno de los pares siguientes está más oxidado: Lactato y succinato.
  2. Uno de los requisitos imprescindibles de los procesos de óxido-reducción es que una molécula se oxide a la vez que otra se reduzca. Durante la glucolisis anaerobia el piruvato se reduce a lactato en tejido muscular. ¿Qué átomo del piruvato se reduce? ¿Qué compuesto se oxida? Durante la reducción del piruvato a lactato, el grupo funcional -CO de la piruvato se reduce a -CHO en el lactato, mientras que el NADH se oxida a NAD+. Por lo tanto, el piruvato se reduce y el NADH se oxida
  3. Supongamos que se mantiene un extracto muscular en condiciones estrictamente anaerobias. Si se utiliza como sustrato glucosa marcada con 14C en el C-2. ¿Cuál será la localización del 14C en el lactato producido durante la glucolisis? Razonar. El carbono-14 en el C-2 de la glucosa marcada se encontraría en el lactato producido durante la glucólisis, ya que la glucosa se divide en dos moléculas de gliceraldehído-3- fosfato, donde el C-2 se conserva en el producto final, el lactato.
  4. Se lleva a cabo un experimento de “pulso y caza” en un extracto de levadura, utilizando fuentes de carbono marcadas en14C en condiciones anaerobias para producir etanol. a) Si se utiliza glucosa marcada en C‐1 con 14C como sustrato, ¿cuál es la localización del 14C en el producto etanol? El carbono-14 en la glucosa marcada en C-1 estaría en el carbono-1 del etanol producido durante la fermentación.

10.1 Identificar los enzimas que catalizan cada una de las reacciones de la glucolisis: Glucosa -> Glucosa-6-fosfato: Enzima: Hexoquinasa. Glucosa-6-fosfato -> Fructosa-6-fosfato: Enzima: Glucosa-6-fosfato isomerasa. Fructosa-6-fosfato -> Fructosa-1,6-bifosfato: Enzima: Fosfofructoquinasa Fructosa-1,6-bifosfato -> Dihidroxiacetona fosfato + Gliceraldehído-3-fosfato: Enzima: Aldolasa. Dihidroxiacetona fosfato -> Gliceraldehído-3-fosfato: Enzima: Triosa fosfato isomerasa.

Gliceraldehído-3-fosfato + Pi -> 1,3-Bifosfoglicerato: Enzima: Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa. 1,3-Bifosfoglicerato + ADP -> 3-Fosfoglicerato + ATP: Enzima: Fosfoglicerato quinasa. 3-Fosfoglicerato -> 2-Fosfoglicerato: Enzima: Fosfoglicerato mutasa. 2-Fosfoglicerato -> Fosfoenolpiruvato + H2O: Enzima: Enolasa. Fosfoenolpiruvato + ADP -> Piruvato + ATP: Enzima: Piruvato quinasa. 10.2 ¿Qué reacciones requieren energía en forma de ATP? fosforilación de la glucosa y la fosforilación de la fructosa-6-fosfato. 10.3 Fosforilaciones a nivel de sustrato:

  • Reacción 1: Glucosa + ATP -> Glucosa-6-fosfato + ADP (catalizada por la hexoquinasa).
  • Reacción 7: 1,3-Bifosfoglicerato + ADP -> 3-Fosfoglicerato + ATP (catalizada por la fosfoglicerato quinasa).
  • Reacción 10: Fosfoenolpiruvato + ADP -> Piruvato + ATP (catalizada por la piruvato quinasa). 10.4 Reacciones que reducen NAD+:
  • Reacción 6: Gliceraldehído-3-fosfato + Pi + NAD+ -> 1,3-Bifosfoglicerato + NADH + H+ (catalizada por la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa). 10.5 Reacciones irreversibles:
  • Reacción 1: Catalizada por la hexoquinasa.
  • Reacción 3: Catalizada por la fosfofructoquinasa-1.
  • Reacción 10: Catalizada por la piruvato quinasa.