METABOLISMO40.- Qu sistemas de lanzaderas existen para que el NADH penetre en la matriz mitocondrial desde el citosol?41.- Qu es el catabolismo? Qu tipos de catabolismo se distinguen segn el grado de oxidacin?42.- Describe la fermentacin alcohlica y representa la reaccin global resumida. Indica algn organismo responsable de dicha fermentacin. Qu productos se obtienen de ella?43.- Cmo se incorporan el almidn y el glucgeno a la gluclisis?44.- En qu consiste la respiracin celular desde el punto de vista metablico? Qu clulas la llevan a cabo y en qu lugar de la clula se produce?45.- Explica, de forma razonada, el balance energtico del catabolismo del compuesto: CH3-(CH2)14-COOH.46.- Cul es el papel del ciclo de Krebs en el metabolismo celular?47.- En qu consiste la fosforilacin oxidativa?48.- A continuacin aparecen algunas reacciones generales de varios procesos metablicos. Indica a qu rutas metablicas corresponde cada reaccin. A) Glucosa + O2 CO2 + H2O + ATP. B) cido graso + O2 CO2 + H2O + ATP. C) Glucosa Alcohol etlico + CO2 + ATP49.- En qu fases se divide la respiracin celular? Explica qu ocurre en cada una de ellas.50.- De qu formas se elimina el amonio, txico para el organismo, proveniente del catabolismo de los aminocidos?51.- El cido pirvico ingresa directamente en el ciclo de Krebs? Razona la respuesta.52.- Cmo ocurre la transferencia de electrones desde el NADH al O2? Explcalo ayudndote de un esquema.53.- Cmo se produce la regulacin del proceso respiratorio?

40.- Qu sistemas de lanzaderas existen para que el NADH penetre en la matriz mitocondrial desde el citosolComo el NADH no puede llegar directamente a la matriz, existen unos sistemas de lanzaderas que trasladan los equivalentes de reduccin al interior. Lanzadera del malato. En el hgado y el corazn, el NADH cede los hidrgenos al oxalacetato y se forma malato. Este penetra en la mitocondria, donde cede los hidrgenos al NAD+ intramitocondrial, que en la cadena respiratoria rendir 3 ATP. Lanzadera del glicerofosfato. Este sistema de lanzadera lo emplea el msculo, que cede los electrones al complejo II, por lo que se producir un ATP menos, es decir, dos ATP.41.- Qu es el catabolismo? Qu tipos de catabolismo se distinguen segn el grado de oxidacin? Es un proceso destructivo en el que, a partir de sustancias complejas, se obtienen otras ms simples y energa, que se utilizar para la produccin de calor, el movimiento, la biosntesis, etc. El catabolismo es semejante en los organismos auttrofos y en los hetertrofos. Son transformaciones qumicas, en su mayor parte reacciones de xido-reduccin, en las que unos compuestos se oxidan a expensas de otros que se reducen. Dentro del catabolismo, la respiracin es la oxidacin completa de la materia orgnica, formndose CO2 y H2O, mientras que la fermentacin se produce cuando hay oxidacin incompleta, es decir, que en el producto aparece algn compuesto orgnico.42.- Describe la fermentacin alcohlica y representa la reaccin global resumida. Indica algn organismo responsable de dicha fermentacin. Qu productos se obtienen de ella?La fermentacin alcohlica se produce en el hialoplasma de ciertas levaduras del gnero Saccharomyces en condiciones anaerbicas. Este proceso es la continuacin de la va glucoltica que se produce tambin en condiciones anaerbicas en el hialoplasma de todas las clulas. En esta primera fase de la fermentacin se obtiene energa (ATP) y se forma NADH + H+ (coenzima reducido). El NADH + H+ debe volver a oxidarse para que el proceso contine. La reoxidacin del NADH + H+ tiene lugar, en este caso, por la descarboxilacin oxidativa del cido pirvico, que conlleva la obtencin de alcohol etlico. Este proceso se aprovecha en la industria para la fermentacin del pan y la obtencin de bebidas alcohlicas.43.- Cmo se incorporan el almidn y el glucgeno a la gluclisis?El almidn constituye la reserva del combustible glucosa en los vegetales, y el glucgeno, en los animales. La obtencin de glucosa a partir de estos polisacridos est catalizada por los correspondientes enzimas, las fosforilasas (almidnfosforilasa y glucogenofosforilasa), que producen la fosforlisis o ruptura del enlace glucosdico ( 1 4) por adicin de fosfato inorgnico.44.- En qu consiste la respiracin celular desde el punto de vista metablico? Qu clulas la llevan a cabo y en qu lugar de la clula se produce?La respiracin celular es un conjunto de transformaciones qumicas o secuencias de reacciones que tienen la funcin de proporcionar energa para el trabajo celular y para la biosntesis. Es una ruta catablica aerobia que llevan a cabo las clulas eucariticas, tanto animales como vegetales, y muchas procariticas. En las primeras, las etapas centrales del proceso se producen en las mitocondrias. En las segundas, en el citosol, aunque los enzimas ms importantes se encuentran en la membrana celular.45.- Explica, de forma razonada, el balance energtico del catabolismo del compuesto: CH3-(CH2)14-COOH. Se trata de un cido graso saturado de nmero par de carbonos (16), en concreto, es el cido palmtico. Estos cidos grasos, una vez activados mediante su unin con el CoA, inician su degradacin en la matriz mitocondrial en la ruta llamada -oxidacin.En cada vuelta de la hlice de Lynen se desprende una molcula de acetil-CoA y se forma un NADH y un FADH2. Para degradar una molcula de cido graso de16C hace falta dar 7 vueltas a la hlice de Lynen, y as se obtienen: 8 molculas de acetil-CoA, 7 de NADH y 7 de FADH2. Las 8 molculas de acetil-CoA se incorporan al ciclo de Krebs para su total transformacin en CO2. Por 8 vueltas al ciclo de Krebs se obtiene: 8x2 = 16 CO2. 8x3 = 24 NADH. 8x1 = 8 FADH2. 8x1 = 8 GTP (= 8 ATP). Los NADH y FADH2 se reoxidan en la cadena de transporte electrnico. Por cada NADH se obtiene 3 ATP, y por cada FADH2, 2 ATP. En total: (7+24) = 31 NADH x3 ATP= 63 ATP. (7 + 8) = 15 FADH2x2 ATP= 30 ATP. TOTAL 93 + 8 = 101 ATP.46.- Cul es el papel del ciclo de Krebs en el metabolismo celular?El ciclo de Krebs constituye una etapa de la respiracin oxidativa y tiene lugar en la matriz mitocondrial. Consiste en la oxidacin completa a CO2 de molculas de acetil-CoA, que se incorporan a un ciclo de reacciones. En cada vuelta del ciclo de Krebs, se incorpora una molcula de acetil-CoA, y salen de l: Dos molculas de CO2. Cuatro molculas de coenzimas reducidas (3NADH y 1 FADH2). Una molcula de GTP equivalente a ATP. El acetil-CoA que se incorpora al ciclo y es oxidado a CO2 procede de la degradacin de los principios inmediatos, principalmente de cidos grasos y de azcares. De todo ello, podemos concluir que el ciclo de Krebs es la va metablica en la que termina la degradacin total de la materia orgnica y se transforma en inorgnica. Adems, estas oxidaciones proporcionan energa (ATP) que se obtiene, bien directamente en este ciclo (slo 1 ATP), bien reoxidando los coenzimas reducidos en la cadena de transporte de electrones, localizada en la membrana mitocondrial interna. Aunque el ciclo de Krebs es eminentemente catablico, de l parten tambin importantes rutas anablicas. Por ejemplo, el cido -cetoglutrico puede servir, previa transformacin, en glutmico para sintetizar los aminocidos no esenciales. Por otra parte, el cido ctrico, una vez transformado en acetil-CoA, ser utilizado para fabricar cidos grasos, y el cido oxalactico puede transformarse en glucosa si se incorpora a la va de la neoglucognesis.47.- En qu consiste la fosforilacin oxidativa?La energa liberada en el transporte de electrones permite bombear los protones desde la matriz al espacio intermembrana. Hay tres puntos en la cadena respiratoria en los que ocurre esta translocacin de protones, que, debido a la impermeabilidad de la membrana mitocondrial interna, se acumulan en el espacio intermembrana. As se origina un gradiente electroqumico de protones y un gradiente elctrico (potencial de membrana). Debido a la impermeabilidad de la membrana interna, el retorno de protones a la matriz solo puede hacerse a travs dela ATPsintetasa.La ATPsintetasa cambia su conformacin y se activa para fosforilar el ADP y pasarlo a ATP. La hiptesis que explica el acoplamiento de estos dos procesos, uno qumico, de oxidacin-reduccin en la cadena respiratoria, y otro osmtico, de transporte de protones, se conoce con el nombre de hiptesis quimiosmtica, dada por Mitchell, y su resultado es la fosforilacin oxidativa. Cada NADH2 que llega a la cadena respiratoria cede una pareja de e-, que en su transporte liberan energa suficiente para bombear 6 H+ desde la matriz al espacio intermembrana. Si los electrones proceden del FADH2, solo se bombean 4 H+. Por cada 2 H+ que vuelven a la matriz a travs dela ATPsintetasa, se fosforila 1 ADP. Por tanto, se pueden obtener 3 ATP por cada NADH obtenido en el catabolismo, y 2 ATP por cada FADH2.48.- A continuacin aparecen algunas reacciones generales de varios procesos metablicos. Indica a qu rutas metablicas corresponde cada reaccin. A) Glucosa + O2 CO2 + H2O + ATP. B) cido graso + O2 CO2 + H2O + ATP. C) Glucosa Alcohol etlico + CO2 + ATPA) Esta reaccin corresponde a la ecuacin general de la respiracin aerobia de la glucosa. Es una ruta catablica, puesto que se descomponen molculas complejas (glucosa) en otras ms simples (CO2 + H2O), y se desprende energa para formar ATP. B) Esta reaccin se corresponde con una ruta catablica (catabolismo de los cidos grasos), puesto que se descomponen molculas complejas (cidos grasos) en otras ms simples (CO2 + H2O), y se desprende energa que se utiliza para formar ATP. C) Esta reaccin corresponde a la ecuacin general de la fermentacin alcohlica de la glucosa. Es una ruta catablica, puesto que se descomponen molculas complejas (glucosa) en otras ms simples (alcohol etlico y CO2), y se desprende energa para formar ATP.49.- En qu fases se divide la respiracin celular? Explica qu ocurre en cada una de ellas.1-Primera fase: oxidacin parcial a acetato. Formacin de acetil-CoA. Los esqueletos hidrocarbonados de la mayora de las molculas orgnicas se escinden y se transforman en un compuesto de dos carbonos: el cido actico. El cido actico est activado por el coenzima A, mediante un enlace tioster de alta energa. Tanto los cidos grasos como la glucosa y algunos aminocidos darn lugar a la acetil-CoA, que es un punto de conexin de las rutas catablicas en las que las molculas orgnicas se oxidan parcialmente. 2-Segunda fase: ciclo del cido ctrico o de Krebs. El acetil-CoA se condensar con un cido de 4 carbonos para formar el cido ctrico, de 6 carbonos. A lo largo de esta ruta circular se oxidarn intermediarios hasta rendir dos molculas de CO2 y 8 hidrgenos (4 pares de electrones) transportados por NAD+ y FAD. En la ruta entra un esqueleto de dos carbonos, el cido actico, y salen dos carbonos en forma oxidada. El ciclo cataliza la descomposicin del actico. En cada vuelta se incorporar una molcula de cido actico. 3-Tercera fase: cadena de transporte electrnico y fosforilacin oxidativa. Los intermediarios NADH y FADH2 ceden los electrones a una cadena de transporte en la que una serie de protenas en cascada transfieren los electrones al O2. Acoplada a esta cadena se produce la sntesis de ATP a partir de ADP + Pi.50.- De qu formas se elimina el amonio, txico para el organismo, proveniente del catabolismo de los aminocidos? En los mamferos y otros animales, como los anfibios, el amonio terminar formando parte de la urea, molcula que se excreta por la orina. En reptiles, aves e invertebrados terrestres el nitrgeno se excreta en forma de cido rico. En animales acuticos se elimina directamente en forma de amoniaco.51.- El cido pirvico ingresa directamente en el ciclo de Krebs? Razona la respuesta.

Al ciclo de Krebs no se incorpora cido pirvico, sino acetil-CoA. El pirvico, que procede del hialoplasma, penetra en la mitocondria, donde es transformado en actico por la accin de un complejo enzimtico llamado piruvato deshidrogenasa. El acetato activado por la coenzima A se une al oxalacetato, formando cido ctrico. En este ciclo el acetato es degradado y transformado en CO2.52.- Cmo ocurre la transferencia de electrones desde el NADH al O2?La transferencia de electrones desde el NADH al O2 es un proceso complejo que desprende gran cantidad de energa libre. Si esta oxidacin se produjera en un solo paso, se producira gran cantidad de calor, lo que supondra la incompatibilidad con las condiciones celulares. El proceso transcurre de una forma suave a travs de pequeos cambios de energa, lo que la hace ms aprovechable. Los electrones fluyen desde el NADH hasta el oxgeno por medio de un gran nmero de protenas transportadoras y coenzimas reunidos en tres grandes complejos: Complejo I: NADH-Q reductasa. Complejo III: citocromo-reductasa. Complejo IV:citocromo oxidasa. El FADH2 cede sus electrones a travs del succinato-Q reductasa o Complejo II.

53.- Cmo se produce la regulacin del proceso respiratorio?La regulacin de la velocidad del proceso respiratorio est determinada por la cantidad de energa que necesita la clula. En la gluclisis la fosforilacin de la fructosa 6-P est catalizada por un enzima alostrico, por lo que este es un importante punto de regulacin y control de la gluclisis. En el ciclo del cido ctrico, el paso de oxalacetato a cido ctrico, de isoctrico a -cetoglutrico y de -cetoglutrico a succinil-CoA estn catalizados por enzimas alostricos que son inhibidos por el ATP y activados por el ADP. Estos mecanismos estn coordinados, de forma que solo se produce la cantidad de metabolitos necesaria.