¡Descarga Questions metabolisme y más Apuntes en PDF de Bioquímica solo en Docsity!
Ana Carrión Moreno
QÜESTIONS METABOLISME
6.2.- En els experiments que permeteren dilucidar el cicle de l’àcid cítric, Krebs observà que l’addició de malonat a extractes de múscul esquelètic de colom inhibeix la utilització de piruvat i provoca l’acumulació de succinat. Malonat que s’afegeix a múscul esquelètic de colom (vola) cicle à. Cítric molt important. Inhibeix el piruvat i augmenta la concentració de succinat. El malonat és un inhibidor competitu de la succinat deshidrogenasa, ja que són estructuralment semblants. Aleshores s’afegeix en el centre actiu de la succinat deshidrogenasa. Com a conseqüència, el ciclede krebs es bloqueja en auqest punt i s’acumula el succinat. a. Per què utilitzà preparacions de múscul de vol de colom per fer aquests estudis? El múscul es la zona del cos que més ATP necessita, ja que l’activitat es major, i per aquest motiu es millor realitzar el experiment en aquest teixit Perque és un teixit molt actiu en eixa ruta metabòlica. Que permet l’acetil co2 i obtenció de energia molt elevada. (b) Per què inhibeix el malonat? El malonat és un inhibidor competitiu de la succinat deshidrogenasa. Estructuralment igual que el succinat però més petit (té un C menys). En presnecia de malonat el malonat impedeix que el succinat es transforme en fumarat, augmentant així la concentració de succinat. Ho inhibeix perquè són estructuralment molt pareguts. (c) Què va concloure Krebs quan va trobar que, en les preparacions tractades F 0 amb malonat, s’acumulava succinat després de l’addició de citrat, isocitrat o (^) 6 1- oxoglutarat? El piruvat oxida l‘acetil coA El citrat s’oxida isocitratalfa oxoglutaratSUCCINIL COA succinat
(d) Com s’explica que, en les preparacions tractades amb malonat, també s’acumule succinat després d’afegir fumarat, malat o oxalacetat? Fumarat malat oxalacetat Per tant, la ruta havia de ser cíclica. (e) Com expliqueu que se supere la inhibició de la utilització de piruvat si amb el piruvat s’afegeix oxalacetat, malat o fumarat? Sí se supera, hi ha menys efecte inhibidor. Si al mateix temps que piruvat dona malat, oxalacetat o fumarat com a resultat del cicle augmentaria la concentració de succinat. I el malonat tindrà menys efecte. En la inhibició competitiva la velocitat màxima dels enzims està limitada, ja que tenen una concentració saturant d’unió amb el substrat. És a dir, quan la concentració de succinat és saturant, es reprèn el cicle degut a que el inhibidor no pot “fer front” a tota la quantitat de succinat que hi ha. 6.6.- La glicòlisi pot funcionar sota condicions anaeròbies i aeròbies, mentre que el cicle de l’àcid cítric és estrictament aeròbic en eucariotes. Per què? Condicions anaeròbies: que no hi ha O
GLICOLISI: 2 piruvat lactat Condicions aerobies: sí hi ha O GLICOLISI: 2 piruvat acetilCoA cicle de l’àcid cítric amb l’alliberament d’o2. Necessitaré consumir 3NAD + 1FAD. Com a resultat es produeix també NADH + FADH2 que se’n aniran a la cadena respiratòria: O2H2O
*Per a que funcione la glicòlisi jo necessite 1NAD+. La transformació de piruvat lactat em dona 1 NADH, que s’utilitza en la glicòlisi de glucosa 2 piruvat. Obtenció d’ATP tot i que no hi ha oxigen!
La glicòlisi té la ruta alternativa per a produir-se en condicions anaeròbies: les fermentacions. En canvi el CAC no. Piruvat lactat que pot entrar en la fermentació. L’o2 és necessari per a la cadena respiratòria. Si no tinc O2 no puc sintetitzar ATP La glicòlisis en si no necessita O2 sempre que el NADH se oxide.
6.7.- (a) Expliqueu i/o comenteu la frase: “El carboni metil de cada molècula d’acetil CoA que entra en el cicle de l’àcid cítric sempre correspon al C3 del piruvat”.
Els dos carbonis assenyalats són el mateix C. Però l’oració és falsa perquè l’acetil CoA no prové exclusivament del piruvat! També poden ser aminoàcids o àcids grassos o nucleòtids. (b) Quina és la funció del cicle de l’àcid cítric? Oxidar l’àcid a Co2 per a obtenir energia. Generar poder reductor, intermediaris metabòlics, NADH, una molècula d’ATP.
6.9.- El fluoroacetat és un raticida que quan entra en la cèl·lula es transforma en fluoroacetil CoA. En el cor de rates tractades amb aquest compost, s’observa una disminució dels intermediaris del cicle de l’àcid cítric, excepte de citrat que, per contra, s’acumula. Com actua i per què és fatal aquest verí? Si en lloc de tenir acetilCoA tinc fluoroacetil CoA el citrat s’acumula i com a conseqüència es formarà fluorocitrat i no es transformarà en l’isocitrat, ja que hi ha una inhibició. Per tant, s’acumularà el citocitrat.
http://www.genomasur.com/BCH/BCH_libro/capitulo_14.htm
Resposta: sí, al 1,3 BPG, el qual serà radioactiu.
6.14.- L’arsenat (AsO43-) és químicament similar al fosfat i pot substituir-lo en la major part de, sinó en totes, les reaccions fosforolítiques. Tanmateix, els èsters d’arsenat són molt poc estables i s’hidrolitzen espontàniament. Per exemple, gliceraldehid-3-fosfat-deshidrogenasa pot utilitzar arsenat en lloc de fosfat (arsenòlisi en lloc de fosforòlisi). El producte glicerat-1-arseno-3-fosfat pot hidrolitzar-se, no enzimàticament, a 3-fosfoglicerat i arsenat. (a) Per què es diu que l’arsenat és un desacoblador de la fosforilació a nivell de substrat? Al incorporar-se arsenat en la reacció 6 de la glicòlisi i encaara que no es pararia el procés no es generarà ATP. Perquè la fosforilació 7 a nivell de substrat no se dona. (b) Per què l’arsenat és una substància tòxica per un organisme que depèn absolutament de la glicòlisi per cobrir les seues necessitats energètiques? Conseqüència a nivell energètic: no es genera cap ATP Es produeixen 4 ATPs per glucosa, en les etapes 7 i 10. A açò li he de restar 2ATPs que he consumit en la reacció X... en ottal tindré 2ATP. Si no es dona la reacció 7, hauré obtés 2ATPs menys... per tant tindré un balanç global de 0ATPs i l’organisme morirà. (c) Doneu algun altre exemple de reacció que es puga desacoblar amb arsenat.
Qualsevol que incorpore fosfat inorgànic en la reacció 6.15.- S’ha descobert un mutant d’un organisme anaerobi facultatiu que té una gliceraldehid-3-fosfat-deshidrogenasa que catalitza l’oxidació directa de gliceraldehid-3-fosfat a 3-fosfoglicerat sense passar per cap intermediari. El mutant sobreviu en medi aerobi, però no en un d’anaerobi. Expliqueu les possibles causes d’aquest comportament. GLICOLISI: Mutant gliceraldehid 3- fosfat [1,3BPG] 3-fosfoglicerat
Si ens botem el pas en el que hi ha fosforilació a nivell de substrat (cosa que produeix l’obtenció d’ATP) no obtindrem ATP.
Per tant, en condicions aeròbies sobreviurà perquè te altres formes per a l’obtenció d’ATP. No obstant, en condicions anaeròbies la producció d’ATP està molt més limitada (perquè no es pot produir la CDE) i per tant no sobreviurà l’organisme.
6.17.- Louis Pasteur, en estudiar la fermentació alcohòlica del llevat, observà que l’addició d’oxigen a un cultiu anaerobi originava una dràstica disminució de la velocitat de consum de glucosa. Aquest efecte pot ser contrarestat per l’addició de 2,4-dinitrofenol. (a) Per què disminueix el consum de glucosa en presència d’oxigen? Justifiqueu la resposta en termes d’enzims concrets. En presència d’oxigen es generen 3ATP En absència d’oxigen es generen 2ATP Hi ha una regulació dels enzims de la glicòlisi. Es consumeix menys glucosa, perquè entra menys glucosa i.. per que passa aço? La glucosa entra a la cèl·lula per un transportador i una vegada dins se fosforila, es catabolitza i dona 2piruvat que en condicions aerobies acetilCoA cicle acid cítric Co
- ATP. En condicions aerobies es forma citrat i molt d’ATP, que inhibeixen alostericament al enzim PFK1. Disminueix l’activitat i per tant s’acumula glucosa 6 fosfat, que inhibeix el transport i per tant el pas de glucosa. Per aquest motiu es consum menys glucosa. U GLUCOSA entra a la cèl i es catalitza GlucGP FGP F1, 6BP 2piruvat...etc Els propis productes del cicle de la glicòlisi (citrat i ATP) són inhibidors de la PFK-1, aquesta redueix la seua activitat i la glicòlisi. En condicions anaeròbies, no tenim el CAC i la glucòlisi es la unica font d’obtenció d’energia. (b) Per què el 2,4-dinitrofenol contraresta aquest efecte? Es un desacoblador de la cadena respiratòria i de... per tant destrueix el gradient de protons per l’ATP sintasa. L’efecte inhibidor sobre la FPK1 desapareix, i amb ello l’efecte Pasteur.
- 2,4-DNP produeix el desacoblament de la CDE i electrofosforilació. Per tant l’ATP sintasa deixa de ser funcional. S’atura la síntesi d’ATP, que és inhibidor. Deixa de inhibir-se per tant la glicòlisi i es retoma, augmentant el consum de la glucosa.
6.19.- En un cultiu bacterià anaerobi s’acumula lactat a mesura que progressa la fermentació. Decidiu si les situacions següents són certes o falses. Justifiqueu les respostes. (a) El més probable és que el cultiu estiga creixent en glucosa ja que cap altra hexosa pot ser fermentada pels bacteris. FALSA. Es fermenten hexoses, sucres. Pero poden ser altres que no siguen glucosa: fructosa, galactosa, etc. (b) El cultiu no pot produir CO2. VERDADERA Si s’acumula lacat el cultiu no produeix Co2. Perque la fermentació làctica no suposa una descarboxilació. (c) Si es fa entrar aire contínuament en el cultiu, el nivell de lactat continuarà augmentant. FALSA. Si es fa entrar O2, el nivell de lactat disminuirà (a causa de que passem a tindre condicions aerobies i el lactat es propi de els rutes anaeròbies). (d) L’addició de malonat, que inhibeix la succinat-deshidrogenasa, blocarà la producció de lactat perquè impedeix la reoxidació del NADH a NAD+. FALSA. EL malonat inhibeix amb la succinat-deshidrogenasa però no està relacionat en absolut amb la producció de lactat. D’açò s’encarrega l’enzim lactat-deshidrogenasa. *Malonat és un inhibidor competitiu de la succinat deshidrogenasa.
b. Si el glucagó produeix un descens en els nivells de fructosa-2,6-bisfosfat, de quina manera pot induir un increment de la concentració de glucosa en la sang? És el inductor més potent de la glicòlisi! I inhibeix la gluconeogènesi G G6P F6P F1,6BP PEP piruvat El piruvat pot donar oxalacetat i aquest tornar a convertir-se en pfosfoenolpiruvat (PEP), cicle. PFK2: catalitza la formació de fructosa 2,6-bifosfat. És un regulador de... Enzim bifuncional: ... El glucagó provoca una disminució de fructosa 2,6-bifosfat. Com a conseqüència la gluconeogènesi no està inhibida(=estarà activada). Al mateix temps, al glicòlisi no estarà activada. Per tant, augmentarà el nivell de glucosa en la sang. Per què el glucagó provoca açò? S’uneix a un receptor de mb, fa que augmente el nivell de AMPc, que activa alhora la PKA fosforila. La pka fosforila la F2,6-BPasa, que quan està fosforiltat te activitat BP-asa, desfosforilant la fructosa 2,6-bifosfat. El descens de F-2,6BP augmenta la concentració de la F.1,6BP que ativa la gluconeogènesi!
6.24.- Expliqueu per què els malalts amb una deficiència en glucosa-6-fosfatasa hepàtica són hipoglucèmics. (baixa concentració de glucosa) Glucemia: concentració de glucosa en sang. Hipo: nivell baix. Hipoglucemics: concentració en sang més baix de lo normal. La concentració normal és 5mM. Unitats de concentració en Mm
- La glucosa 6-fosfatasa desfosforila la glucosa. Si G6P no desfosforila, la glucosa no pot eixir del fetge. Glucosa-6-fosfat – glucosa-6-fosfatasaglucosa Si aquest enzim està inhibida no podrà arribar a formar-se mai.
GLICOSURIA: elevats nivells de glucosa en la orina a causa de que el ronyo no absorbeix la glucosa quan es forma la urea i per tant la glucosa passa a la orina.
6.25.- El consum d’alcohol (etanol) després d’un període de molta activitat o d’haver menjat, provoca una disminució de la concentració de glucosa en sang (hipoglucèmia). La primera reacció del metabolisme de l’etanol en fetge és la seua oxidació a acetaldehid catalitzada per l’alcohol-deshidrogenasa dependent de NAD +. Expliqueu de quina manera aquesta reacció inhibeix la transformació de lactat en piruvat. Per què és causa d’hipoglucèmia?
- Consum etanol
- Periode de molta activitat: gest d’ATP i O2 – condicions d’hipòxia (fermentació)
- Etanol – alcohol deshidrogenasa acetaldehid NAD+ NADH (reducció) i oxidació del etanol
- Per que s’inhibeix la transformació de lactat en piruvat? Perque el cofactor NAD+ necessari per a fer aquesta reacció/fermentació no seria present, sinó que estarà en la seua forma reduïda (NADH+) que es gasta en el pas de glucosa piruvat. I per tant, com no tindria el piruvat, no podria arribar mai a tindre lactat. Metabolisme: etanol acetaldehid
El cofactor NAD+ es reduirà NADH + H Si beguem alcohol quan no hem fet exercici o no menjat, se m’estarà gastant NAD+ que necessite per a la gluconeogènesi: L-lactat piruvat glucosa. Per a esta reacció el cofactor és NAD+ NADH + H (no el tindríem).
6.28.- Un nadó de dos mesos d’edat fou ingressat en un hospital perquè presentava hipotonia (debilitat muscular) i no augmentava de pes. Després de fer-li diverses proves, se li diagnosticà un defecte en una de les subunitats del complex multienzimàtic de la piruvat-deshidrogenasa.
- La privat deshidrogenasa estimula el pas de piruvat AcetilCoA (a) Com expliqueu que les concentracions plasmàtiques de lactat i d’alanina foren anormalment elevades? Feu referència a les reaccions de formació d’aquests metabòlits. ??? La via degradativa que es seguiria seria la fermentació perquè no es produiria el CoA a partir de CoA. I per tant el CAC estarà inhibit. La ruta alternativa és la fermentació làctica (productor de lactat). EL piruvat també pot obtindres a partir d’alanina. Però aquest es un procés reversible i l’acumulació de piruvat torna a donar alanina, la qual s’acumularia. Ala Piruvat –PDH acetil coA Si el PDH no està, disminuirà la concentració de l’acetil CoA Ala és l’aa al qual si jo li lleve ... queda el piruvat. Reacció de transaminació en les dues direccions (?) b) L’excés de lactat i d’alanina pot explicar-se per un defecte en la piruvat- carboxilasa? Expliqueu-ho. No, perquè la piruvat-carboxilasa catalitza la reacció de la piruvat a oxalacetat. ???
(c) Una reducció d’un 40 % en els sucres de la dieta és molt efectiva per a alleujar els símptomes de l’acidosi làctica en els malalts que tenen aquest defecte genètic de la piruvat-deshidrogenasa. Expliqueu en què es fonamenta aquesta teràpia. La font del piruvat són els hidrats e carboni. Disminuint-los de la dieta, disminuirem també el piruvat, que es el predecessor del lactat, solucionant el problema. *Una deficiència en fosfatasa manté el complex inactiu, ja que el E1 estarà fosforilat. Com a conseqüència es produirà una acidosi làctica.
6.29.- Per què els animals no emmagatzemen grans quantitats de glicogen en el múscul quan se’ls alimenta amb una dieta rica en sucres? El glicogen en el múscul inhibeix la fosfatasa, la qual s’encarrega de desfosforilar la glicogen sintasa inactiva quan està fosforilada.
- El glicogen en múscul inhibeix la síntesi del propi glicogen. És el seu propi inhibidor. Glicogen – inhibeix fosfatasa – desfosforila glicogen sintasa (quan està fosforilada està innactiva)
6.31.-Quan un animal es troba davant una situació de lluita o de vol, l’alliberament d’epinefrina (adrenalina) promou la degradació de glicogen en fetge i en múscul esquelètic. El producte final d’aquesta mobilització de glicogen en el fetge és glucosa, mentre que en el múscul és piruvat. Quina és la raó de que es forme un producte diferent en cadascun dels teixits? Receptors d’adrenalina hi ha tant en el fetge com en el múscul.
sang després de la injecció d’adrenalina, feu un esquema dels processos que tenen lloc en cada cas (a i b) i indiqueu-hi els òrgans implicats. 6.37.- Quina és la funció dels fosfolípids en les lipoproteïnes? Per què és necessari que les apolipoproteïnes tinguen dos dominis, l’un hidrofílic i l’altre hidrofòbic? 6.38.- Compareu la síntesi i degradació d’àcids grassos en mamífers pel que fa a: (a) localització subcel·lular; (b) transport de substrats al compartiment on tenen lloc; (c) reductors i oxidants; (d) organització del sistema enzimàtic. Afegiu-hi un altre aspecte diferent entre ambdós processos. 6.39.- Persones amb nivells anormalment baixos de carnitina en els músculs pateixen de debilitat muscular durant l’exercici moderat. A més, els seus músculs tenen nivells significativament alts de triacilglicerols. (a) Expliqueu aquests dos efectes. (b) Poden aquestes persones metabolitzar el glicogen muscular aeròbicament? 6.40.- Contràriament al que diu la llegenda, els camells no emmagatzemen aigua en llurs gepes. Aquestes són grans dipòsits de greix que constitueixen una font important d’aigua. Expliqueu-ho. Calculeu els litres d’aigua que es podrien obtenir a partir d’un kg de tripalmitina (Mr 806).
6.41.- Expliqueu per què un esquimal amb una dieta inadequada d’hidrats de carboni pot millorar el seu estat nutricional si menja greix amb àcids grassos de nombre imparell d’àtoms de carboni.
58.
- glucosa-6-fosfatasa
- exoquinasa (glugoquinasa si fora el fetge)
- Glicogen-sentasa (enzim ramificant)
- Glicogen.fosforilasa (+enzim desramificant) 5- Piruvat.deshidrogenasa
- Lactat deshidrogenasa
- Fosfoenol piruvat ...
- Piruvat carboxilasa
- Acetil coA carboxilasa
- Acid gras sintasa
- Rubisco.
A GLUCONEOGENESI B GLICOLISI C CICLE DEL ÀCID CÍTRIC D ELECTROFOSFORILACIÓ O FOSFORILACIO OXIDATIVA E FOTOFOSFORILACIÓ
a ribosa 5 fosfat b acetil CoA c acetoacetil CoA
d malonil CoA e NADH f FADH
6. 59. Després d’un dejuni prolongat s’observa que els nivells plasmàtics d’àcids grassos i cossos cetònics augmenten, mentre que el nivell de glucosa plasmàtica disminueix, com es veu en la figura. Interpreteu el significat metabòlic d’aquestes observacions. Figura on es veu en dies de dejuni que passa amb la glucosa, cossos cetònics i àcids grassos. Interpreta el significat metabòlic:
6.60.- De l’esquema mostrat indiqueu:
(a) Un títol per al procés global: síntesi de triacilglicerols a partir d’hexoses (sucres) i Alanina (proteïnes) – Formació de lípids de reserva (triacilglicerols combustible metabòlic). Com a conseuqneica d’una dieta rica en sucres i proteïnes. (b) El nom de les etapes o processos que hi participen, mostrats amb el números 1-9:
- Glicolisi
- Reacció de transaminació
- Descarboxilació oxidativa del piruvat 4 + 5. Síntesi d’àcids grassos
- Biosíntesi de trioacilgliceros = lipogènesi
- Biosíntesi de lipoproteïnes
- Lliurament d’àcids grassos 1-7 en el fetge. 8 i 9 en el teixit adipos (c) La seua localització tissular i subcel·lular: 4-7: citosol, mitoncondri... completar! (d) Els enzims reguladors dels processos 1, 3 i 4.
- PCk1 i PkA
- Piruvat deshidrogenasa
- Acetil CoA carboxilasa. (e) Quines etapes requereixen NAD + i/o NADPH: No hi ha etapes que necessiten NADP, sinó NADPH! (f) Quins processos consumeixen ATP. (g) Completeu les etapes que considereu de més significat per tal d’entendre el procés global: que la síntesi d’àcids grassos es veja que son cicles l‘elongació en cada un s’incorpora un acetil (2C) i la síntesi de BLDL (lipoproteïna). Inclús explicar d’on ve el NADPH de la síntesi d’àcids grassos.
6.61.- Es tracta d’establir les interrelacions entre els principals òrgans que metabolitzen combustibles: (a) Assenyaleu amb fletxes els metabòlits que són importats i exportats per cada òrgan. (b) Indiqueu les principals rutes del metabolisme energètic que estan implicades amb els metabòlits que es consideren en la figura, i la participació dels diferents òrgans en aquestes rutes.
6.64.- La Taula mostra l’activitat d’alguns enzims de músculs pectorals (de vol) de coloma i de gallina. Quin és el combustible metabòlic principal per a la producció de ATP en el teixit muscular de cadascuna de les aus? Justifiqueu les respostes.
Sabent localitzar els enzims i comparant l’activitat gallina/coloma:
- La gallina empra com a combustió del metabòlit hidrats de carboni m’ho indica l’activitat dels enzims.
- El colom empra triacilglicerols per a l’obtenció d’energia.
6.65.- Chlamydomonas reinhardtii és un alga unicel·lular eucariòtica que pot crèixer en la foscor si s’utilitza l’acetat com a única font d’energia i de carboni. A partir d’aquesta molècula, l’alga obté tota l’energia que necessita i sintetitza tots els components carbonats cel·lulars. Com és possible? Feu un esquema que mostre les rutes metabòliques que participen en la formació d’hidrats de carboni, àcids grassos i aminoàcids, i energia (ATP) a partir de l’acetat. Indiqueu el nom de les rutes que hi participen. EXAMEN. *CLAU: ACETAT. Com s’incorpora en el metabolisme? Activem l’acetat i obtenim Acetil- CoA. L’alga amb aquest és capaç de sintetitzar sucres amb el cicle del glioxilat. A més pot sintetitzar àcids grassos. Obtenció d’ATP a través de la fosforilació oxidativa.
