Cátedra: bioquímica



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CÁTEDRA: BIOQUÍMICA

Carreras: Farmacia

Profesorado en Química

Licenciatura en Química

Licenciatura en Alimentos
METABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS
1) Contrariamente a la creencia popular, los camélidos no guardan agua en sus jorobas. Estas consisten en grandes depósitos de grasa. ¿De dónde extraen el agua para sobrevivir en el desierto?.
2) ¿Dónde reside la mayor parte de la energía biológicamente disponible por átomo de carbono de los triacilglicéridos (ácido graso o glicerol)?.
3) En una preparación mitocondrial que lleva a cabo la oxidación de los ácidos grasos en presencia de la CoA, O2, ADP y Pi: a) ¿Cuántas moléculas de ATP se producirán por fragmento de dos carbonos convertido a 2 CO2?. b) ¿Cuál será este número si se agrega amital a la preparación?. c) ¿Cuál será si se agrega dinitrofenol?.
4) Los triacilglicéridos constituyen una importante fuente de energía en los seres vivos. La tripalmitina es degradada por lipasas a glicerol y 3 moléculas de ácido palmítico. El ácido graso es luego degradado según la reacción:

Acido palmítico + 7 FAD + 7 NAD + 8 CoA + 7 H2O + ATP ---->

8 acetil-CoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+ + AMP + PPi

Teniendo en cuenta que cada FADH2 dará como resultado 1,5 moléculas de ATP al oxidarse en la cadena respiratoria y que cada NADH dará 2,5 moléculas de ATP, a) Calcule la cantidad total de moléculas de ATP que se obtendrán por la degradación completa de tripalmitina a CO2 y H2O. b) ¿Puede la tripalmitina ser utilizada para sintetizar en forma neta glucosa en el hígado de mamíferos? Fundamente sus respuestas.


5) Un extracto de hígado dializado catalizará la transformación de acetilCoA a palmitato y CoA si es suplementado con Mg2+, NADPH, ATP, HCO3- y citrato. Tenga en cuenta esta reacción cuando responda a las siguientes preguntas: a) Si se suplementa con H14CO3-, ¿qué otros compuestos se marcarán durante la reacción?. ¿En qué compuestos se acumulará 14C como resultado de la reacción?. b) ¿Cómo participa el citrato en la reacción?. c) ¿Qué conclusiones puede sacar del hallazgo de que la reacción es inhibida por la avidina?.
6) A un animal normal bien alimentado se le aplica una inyección intravenosa de acetato radiactivo marcado con 14C en el grupo metilo. Algunas horas después el animal es sacrificado, el glucógeno y los triacilglicérido se aislan del hígado, y se determina la distribución de la radioactividad. a) Explique brevemente por qué esperaría o no que los niveles de radioactividad sean aproximadamente los mismos en los dos materiales aislados. b) Utilizando fórmulas estructurales indique los átomos de carbono que serán marcados más rápidamente en los triglicéridos.
7) Normalmente, la ácido graso sintasa condensa un grupo malonil con un acetilo para formar un tioéster acetoacetil unido a la enzima. El grupo acetoacetilo luego sufre las reacciones de reducción antes de condensarse con otro grupo malonil para formar un grupo  cetoacil de 6 carbonos. Sin embargo, en ausencia de piridin nucleótido reducido (NADPH), el grupo acetoacetilo se condensa con un grupo malonil para formar un 3,5 dicetohexanoil tioéster sobre la enzima. Este intermediario no fisiológico luego sufre una ciclización intramolecular que rinde ácido triacético lactona (TAL) y regenera la enzima activa como se muestra abajo.



Mycobacterium smegmatus, a diferencia de la mayoría de las bacterias, tiene una ácido graso sintasa de alto peso molecular, multienzimática. Esta, al igual que las otras, puede sintetizar TAL. Los siguientes datos muestran la síntesis de ácidos grasos y TAL por la ácido graso sintasa de M. smegmatus en distintas condiciones de incubación.


Experimento N°




1

2

3

4

Coenzima +

NADH (M)

0

5

0

5

Ácido graso sintasa

NADPH (M)

0

0

5

5

Malonil CoA (pmol) incorporados

TAL

371

571

81

~0

en los productos indicados

ácidos grasos

4

9

76

1976

a) ¿Qué características de esta enzima son inusuales?. ¿Por qué esto es sorprendente?. b) ¿Qué puede deducir sobre la reacciones de  reducción catalizadas por este complejo enzimático a partir de la información de arriba?.


8) Los triacilglicéridos son los compuestos de mayor contenido energético de los principales nutrientes (aproximadamente 1 g = 37 kJ).

a) Si el 15% de la masa corporal de un adulto de 70 kg fueran triacilglicéridos (tripalmitina), calcule la reserva disponible de energía de un adulto en kJ y kcal (1 kcal = 4,18 kJ). b) Si el requerimiento basal es de 8400 kJ/día ¿Cuánto tiempo sobreviviría si los triacilglicéridos fueran la única fuente de energía? c) Cuál sería la pérdida de peso diaria en tales condiciones?.


9) En la diabetes, el exceso de acetil-CoA genera cuerpos cetónicos. Esta condición se produce también en el ayuno prolongado.¿Por qué ocurre esto?.
10) El palmitato se activa a palmitoil-CoA en el citosol antes de oxidarse en la mitocondria. Si a un homogenado de hígado se agregan palmitato y 14C-CoA, el palmitoil-CoA aislado de la fracción citosólica es radioactivo, mientras que el aislado de la mitocondria no lo es . Explique.
11) Suponga que Ud. está sometido a una dieta privada de carbohidratos

a) ¿Qué ocurre con la utilización de las grasas como fuente de energía?. b) En este caso, sería mejor consumir ácidos grasos de cadena par o impar?. Explique.


12) Algunos microorganismos de los géneros Nocardia y Pseudomona pueden crecer con hidrocarburos como única fuente de energía. Estas bacterias oxidan las cadenas alifáticas hidrocarbonadas a su correspondiente ácido carboxílico, por ejemplo:

CH3-(CH2)6-CH3 + NAD+ + O2  CH3-(CH2)6-COOH + NADH + H+

¿Qué aplicación práctica se le podría asignar a estas bacterias?.

Respuestas
1) De la degradación de los ácidos grasos. (Ác palmítico rinde 106 moléculas de H2O)
2) De los ácidos grasos. (Al estar más reducidos proveen mayor cantidad de energía en forma de ATP; a modo de ejemplo compare cuántos ATPs producen la oxidación de una molécula de glucosa y una molécula de ácido hexanoico a CO2 y H2O).
3)a) Tomando como fragmento de 2 átomos de carbono al Acetil CoA, se producen 10 moléculas de ATP. b) 2,5 ATP c) 1 ATP
4)a) 106 x 3= 318 moléculas de ATP por los 3 ác. palmíticos. 14 moléculas de ATP por el ingreso del glicerol en la vía glucolítica. b) Sólo a partir del glicerol.
5) a) En ninguno pues el CO2 incorporado en el malonil CoA se pierde en la reacción de condensación de la sintasa. b) El citrato exporta de la mitocondria restos de 2 carbonos que luego van a ser incorporados al ácido graso que se está sintetizando. c) La avidina se une fuertemente a la biotina, grupo prostético de la acetil CoA carboxilasa.
6) Los animales no pueden llevar a cabo la conversión neta de acetato en carbohidratos, pero pueden convertir el acetato directamente a ácidos grasos, los cuales serán incorporados a los triacilglicéridos, en donde aparecerá el mayor porcentaje de la marca. Sin embargo, alguna marca aparecerá en los hidratos de carbono pues algo del acetato marcado puede entrar al ciclo de Krebs y contribuirá con 14C al pool de precursores para la gluconeogénesis.
7) La enzima sintasa de la bacteria utiliza coordinadamente NADH y NADPH.
8) a) 15% de 70 kg= 10,5 kg de tripalmitina. 388.500 kJ; 43.890 J b) 46,25 días c) 227 g
9) La célula no puede ingresar glucosa para metabolizar.
10) Par. El cerebro tomará sólo cuerpos cetónicos para su metabolismo.
11) Metabolización de derrames de hidrocarburos (Petroleo).

Ingreso de ácidos grasos en la mitocondria





-oxidación de ácidos grasos


Última etapa en oxidación de un ácido graso con número impar de átomos de C

Oxidación de ácido graso con una insaturación en carbono 9.




Oxidación de ácido graso con insaturaciones en carbonos 9 y 12.




Comparación de síntesis y degradación de ácidos grasos



Síntesis de ácidos grasos. Acción de la acetil CoA carboxilasa y destino del CO2 incorporado





Mecanismo de la sintasa de ácidos grasos



+

Síntesis hepática de cuerpos cetónicos



Degradación extrahepática de cuerpos cetónicos. Previamente el  hidroxibutirato se convirtió en acetoacetato por una isoenzima distinta de la hepática. El hígado no posee la succinil CoA transferasa



Transporte de fragmentos de 2 C hacia el citoplasma







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