Bioquimica II

BIOQUÍMICA II

Profesor Jimmy Barranco

Maestro en Bioquímica y Educación Superior

Especialista en Nutriología Clínica

Autor:

Jimmy Barranco Ventura

Edición:

Diana Carolina Pereyra Priscila Bernard Contreras Gabriela Vasquez Sousa

Estudiantes Bioquímica II Dic/Ene 2014

Instituto Tecnológico de

Santo Domingo (INTEC)

Bioquímica II

Santo Domingo, República Dominicana

Editado 2015

Unidad 1 Oxidaciones biológicas Introducción al metabolismo

Ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico, ciclo de los ácidos tricarboxílicos)

Cadena respiratoria mitocondrial

Fosforilación oxidativa

Fosforilación a nivel de sustrato

Caso clínico: hipertiroidismo (enfermedad de Graves Basedow)

Preguntas para discusión

Unidad 2 Hidratos de carbono Metabolismo de hidratos de carbono

Glucogenólisis

Fosforilación de los monosacáridos (hexosas)

Papel de la insulina en la regulación de la glucemia

Glucólisis vía Embden-Meyerhof

Glucogénesis

Gluconeogénesis

Caso clínico: diabetes mellitus tipo 2


Unidad 3 Lípidos Metabolismo de lípidos

β-oxidación

Ácidos grasos

Triacilgliceroles y fosfoglicéridos

Cuerpos cetónicos

Colesterol

Lipoproteínas

Caso clínico: cetosis diabética


Unidad 4 Compuestos nitrogenados Metabolismo de proteínas

Metabolismo de aminoácidos

Nucleótidos

Nucleótidos pirimídicos

Nucleótidos púricos

Contenidos C

7

1622

2

37

45

49

5166

63

5

Correlaciones clínicas relacionadas al ácido úrico

Porfirinas

Caso clínico: hiperamonemia diabética


UNIDAD 1: Oxidaciones biológicas

9

A

I. INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO

A. CONCEPTO DEL METABOLISMO

El metabolismo (gr. metabole: cambio, transformación) es el conjunto de reacciones enzimáticas

encadenadas mediante las cuales la célula intercambia materia y energía con su ambiente, lo cual resulta

en la vida celular.

1. Según la fuente de materia (carbono), las células pueden ser:

a. Autótrofas: usan CO2 atmosférico (ej.: células vegetales)

b. Heterótrofas: usan moléculas complejas como fuente de carbono (proteínas, lípidos e hidratos de

carbono (ej.: células animales)

2. Según la fuente de energía, las células pueden ser:

a. Fotótrofas: usan energía solar o luminosa (ej.: células vegetales)

b. Quimótrofas: usan energía química (ej.: células animales)

Las células del organismo humano son quimo-heterótrofas.

B. FASES DEL METABOLISMO

1. Catabolismo (gr. katá: abajo): es la degradación de moléculas complejas hasta moléculas más

sencillas, con la liberación de energía que puede ser atrapada en forma de ATP. Por lo tanto, el

catabolismo es un proceso exergónico. Ejemplos:

Oxidaciones biológicas

U N I D A D

1

Procesos bioquímicos del organismo II

10

a. Glucógeno glucosa

(glucogenólisis)

piruvato (glucólisis b. Glucosa

aeróbica)

c. Ácido graso acetil-CoA (beta oxidación)

2. Anabolismo (gr. aná: arriba): es la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas más

sencillas con el consumo de energía en forma de ATP, la cual procede del catabolismo. Por lo tanto,

el anabolismo es un proceso endergónico. Ejemplos:

a. Glucosa glucógeno

(glucogénesis)

b. Piruvato glucosa

(gluconeogénesis)

c. Acetil-CoA ácido graso (síntesis de ácidos grasos)

3. Anfibolismo (gr. anfi: ambos): proceso metabólico que es tanto anabólico como catabólico. Ejemplo:

ciclo de Krebs

4. Diferencias entre anabolismo y catabolismo

Catabolismo Anabolismo

1. Degradación 1. Biosíntesis

2. Proceso convergente 2. Proceso divergente


11

3. Exergónico 3. Endergónico

4. Naturaleza oxidante 4. Naturaleza reductora

5. Producción de NADH, NADPH y FADH2

5. Consumo de NADH, NADPH y FADH2

0.

C. RELACIÓN ENTRE ANABOLISMO Y CATABOLISMO

Anabolismo y catabolismo son procesos dependientes o interdependientes que funcionan de manera

acoplada. Este acoplamiento ocurre esencialmente a través del ciclo: ADP + Pi → ATP. Esto significa que

la energía liberada durante el catabolismo es atrapada en forma de ATP, nucleótido que luego se hidroliza

y transfiere su energía a determinado proceso anabólico.

Durante el ciclo de vida el anabolismo y el catabolismo se relacionan de la siguiente forma:

a. INFANCIA: Anabolismo > Catabolismo

b. ADULTEZ: Anabolismo = Catabolismo

c. VEJEZ: Anabolismo < Catabolismo

En cualquier etapa de la vida siempre habrá procesos anabólicos y catabólicos trabajando

simultáneamente. El niño crece porque los procesos anabólicos son mayores que los catabólicos; en el

organismo adulto debe existir un equilibrio; mientras que en la vejez ocurre un deterioro de los procesos

anabólicos que puede conducir a pérdida de masa muscular.

ESTADO ESTACIONARIO DINÁMICO: Es el equilibrio dinámico que existe entre los

procesos anabólicos y catabólicos, con el propósito de mantener constante la composición del medio


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interno (homeostasis). La homeostasis requiere de mecanismos reguladores que pueden ser hormonales,

nerviosos, enzimáticos, etc. Mantener constante el medio interno significa mantener dentro de niveles

fisiológicos: pH, temperatura, presión, volumen sanguíneo, glicemia, electrolitos séricos, urea sérica, etc.;

y esto quiere decir salud. Cuando este equilibrio se rompe aparece entonces la enfermedad.

Decía el Dr. Rogelio Lamarche Soto, reconocido galeno, fisiólogo y maestro de la medicina

dominicana: “Nadie se sienta dos veces en los mismos glúteos”. El mensaje de esta declaración es que en

el tejido adiposo existe un recambio dinámico al igual que en los demás tejidos del organismo.

D. EL ATP COMO MONEDA ENERGÉTICA CELULAR

1. El trifosfato de adenosina (ATP) es un nucleótido de alta energía que posee dos enlaces

éter/fosfodiéster anhídrido macroérgicos con -7.3 kcal/mol cada uno.

2. El ATP es la moneda energética circulante o moneda universal, ya que es la forma utilizable de energía

química tanto por las células animales como vegetales y los microorganismos. Pero, ¿por qué el ATP

es la moneda preferida de las células vivas? ¿Posee algunas propiedades singulares o especiales? En


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realidad, el ATP no es una molécula especial. Las células la utilizan como transductor energético por

tres razones básicas:

a. Es una molécula de alta energía.

b. Las enzimas que participan en el metabolismo intermediario pierden afinidad por el ATP.

c. Existe en concentraciones constantes dentro de la célula (3-5 mM).

3. El ATP no se almacena, sino que se sintetiza a medida que sea necesario.

4. No obstante en la célula existen otros nucleótidos con un contenido energético similar al ATP, por

ejemplo: UTP, CTP y GTP. Otros compuestos como fosfocreatina, acetil-CoA, succinil-CoA,

fosfoenol piruvato contienen aún más energía que el ATP. Pero la célula prefiere utilizar este último

compuesto como fuente de energía en aquellos procesos endergónico tales como: biosíntesis,

contracción muscular, despolarización membranal (potencial de membrana), transporte activo y

transmisión del impulso nervioso.

5. La energía contenida en el ATP es liberada en forma de calor cuando este se hidroliza por acción de

la enzima ATPasa. Esta energía es utilizada para energizar o activar moléculas de substrato que podrán

reaccionar con la enzima correspondiente y convertirse en producto. Esto significa que la energía

contenida en el ATP no se utiliza directamente, ya que es transferida al substrato de una reacción.

6. Utilidad del ATP

a. Formación y reparación de tejidos

b. Potenciales de membrana

c. Transporte activo

d. Biosíntesis

e. Secreción hormonal

f. Transmisión del impulso nervioso

g. Circulación

h. Respiración

i. Contracción de músculo liso y

esquelético

j. Contracción del miocardio


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7. Cuando nos alimentamos recibimos nutrimentos energéticos: hidratos de carbono, lípidos y proteínas.

Mediante el proceso digestivo estas moléculas dan origen a otras más pequeñas (glucosa, ac. grasos y

aminoácidos) que podrán absorberse a través del tracto gastrointestinal.

Los productos de la digestión ahora serán transportados por el torrente circulatorio hacia los

diferentes tejidos donde podrán oxidarse con la producción de ATP o almacenarse. El proceso

oxidativo se acompaña de liberación de energía, la cual podrá ser atrapada en forma de ATP.

8. El ATP se forma mediante dos mecanismos distintos:

a. Fosforilación a nivel de substrato (5%)

b. Fosforilación oxidativa (95%)

A continuación se muestra un esquema general del metabolismo intermediario con sus tres niveles:


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NIVEL I: Las proteínas se degradan hasta aminoácidos, el glucógeno hasta glucosa y los triglicéridos se

desdoblan en glicerol y ácidos grasos. En esta fase, aunque se libera energía, no hay producción de ATP.

El glicerol puede convertirse en glucosa.

NIVEL II: La degradación de los aminoácidos produce urea y piruvato que puede transformarse en

glucosa y acetil-CoA. La glucosa se degrada hasta piruvato y este se transforma en acetil-CoA, mientras

que los ácidos grasos se degradan en la beta oxidación hasta acetil-CoA.

En este segundo nivel se obtiene ATP como forma utilizable de energía química.

NIVEL III: El tercer nivel corresponde al ciclo de Krebs, vía final más común del metabolismo, donde

el acetil-CoA termina de degradarse oxidativamente hasta CO2, agua y ATP.

Este ciclo produce GTP, un nucleótido de alta energía obtenido por fosforilación a nivel del

sustrato, pero principalmente genera equivalentes reductores en forma de NADH + H+ y FADH2 los cuales

llevarán los hidrógenos hacia la cadena respiratoria mitocondrial donde producirá ATP por fosforilación

oxidativa y agua metabólica cuando los H+ se unen al oxígeno molecular transportado por la hemoglobina.

El NH3 liberado de los aminoácidos se convierte en urea.

E. SECUENCIAS METABÓLICAS Y FLECHAS DE BALDWIN

Una secuencia metabólica es una cadena de reacciones enzimáticas. Aunque erróneamente los estudiantes

hablan solo de ciclos metabólicos en bioquímica también existen vías metabólicas. Esto significa que hay

dos tipos de secuencias metabólicas: vías y ciclos.

1. Vías metabólicas: son secuencias metabólicas abiertas. ejemplos: glucolisis, glucogénesis,

cetogénesis,


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2. etc.

3. Ciclos metabólicos: son secuencias metabólicas cerradas, es decir, aquellas en que el producto de la

última reacción enzimática viene a ser el substrato de la primera reacción. Ejemplos: ciclo de Krebs,

ciclo de las pentosas, ciclo de la urea, etc.

FECHAS DE BALDWIN: Son aquellas que se utilizan para representar las secuencias metabólicas. Nos

permiten, mediante simple ojeada o inspección, conocer las características de las secuencias metabólicas:

su naturaleza, tipo de secuencia, tipo de enzimas, tipo de cofactores enzimáticos, etc. (ver las

representaciones de una vía y un ciclo)


17


18

F. ELEMENTOS BÁSICOS DE UNA SECUENCIA METABÓLICA

1. Metabolitos iniciales

2. Metabolitos intermediarios

a. Metabolitos de continuidad b. Metabolitos de encrucijada

3. Metabolitos finales

4. Enzimas (biocatalizadores)

5. Cofactores enzimáticos

a. Coenzimas (NAD+, FAD, CoA, etc.) b. Iones Metálicos (Mg2+, Fe2+, Na+, etc.)

METABOLITOS DE ENCRUCIJADA: Son los más importantes del metabolismo intermediario y son

aquellos que interconectan varias secuencias metabólicas. En otras palabras, se localizan en el punto de

bi-, tri- o polifurcación de una secuencia metabólica. De ellos depende el funcionamiento de varias

secuencias metabólicas.

Acetil-CoA es el principal metabolito de encrucijada, mientras que glucosa-6-fosfato es el más

importante en el metabolismo de los hidratos de carbono.


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COFACTORES ENZIMÁTICOS: son moléculas de bajo peso molecular que confieren actividad

catalítica a ciertas enzimas. Hay dos tipos: coenzimas e iones metabólicos.

a. Las coenzimas son las formas metabólicamente activas de las vitaminas hidrosolubles.

b. Los iones metálicos son las formas metabólicamente activas de los minerales.

En conclusión, las vitaminas y los minerales regulan el metabolismo, actuando en sus formas activas:

coenzimas y iones metálicos, respectivamente.

G. DESTINO METABÓLICO DE LOS METABOLITOS DE LA DIETA

El destino de los metabolitos de la dieta depende de las necesidades metabólicas de la célula. Este

concepto recibe el nombre de lógica metabólica de la célula. La lógica metabólica de la célula consiste

en la idea de que todo lo que la célula hace es oportuno y suficiente.

1. Si la célula necesita energía, oxidará los nutrimentos para producir ATP.

2. Si no necesita energía, transformará la glucosa a glucógeno, los ácidos grasos a triglicéridos y los

aminoácidos a proteínas.


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3. Si se tiene aún más de estos nutrimentos, pasarán a una tercera fase: transformación. Este es el caso

de la conversión de glucosa en triglicéridos y la conversión de aminoácidos en glucosa mediante

gluconeogénesis.


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II. CICLO DE KREBS (CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO, CICLO DE LOS

ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS)

A. CONCEPTO

1. Es el ciclo mediante el cual el ácido acético activado (acetil-CoA), es degradado oxidativamente hasta

CO2, H2O y ATP.

2. Es un ciclo autocatalítico, pues comienza y termina con oxalacetato. Así, una sola molécula de

oxalacetato puede participar en la oxidación de muchas moléculas de acetil-CoA.

3. La principal función del ciclo de Krebs es producir ATP; es decir, genera equivalente reductores (3

NADH + H+ y 1 FADH2), coenzimas que transportarán los átomos de hidrógeno hacia la cadena

respiratoria mitocondrial para producir ATP por fosforilación oxidativa y agua metabólica.

4. Es el principal ciclo de encrucijada ya que integra el metabolismo de proteínas, lípidos e hidratos de

carbono.

5. Es la vía final común del metabolismo aeróbico, ya que en este ciclo terminan de degradarse las

proteínas (aminoácidos), los lípidos (ácidos grasos) y los hidratos de carbono (glucosa).

B. LOCALIZACIÓN CELULAR

El ciclo de Krebs se localiza en la matriz mitocondrial, muy cerca de la cadena respiratoria mitocondrial

a la cual alimentan mediante la provisión de equivalentes reductores. Por lo tanto, solo ocurre en los

tejidos aeróbicos, tales como: hígado, cerebro, corazón, etc.

C. NATURALEZA

Este es un ciclo anfibólico, es decir, catabólico y anabólico.

1. Es catabólico porque en él se degradan las proteínas, los lípidos y los hidratos de carbono para producir

ATP.

2. Es anabólico porque en él se generan metabolitos precursores de otros compuestos químicos:


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Metabolito precursor Compuesto sintetizado

Citrato e isocitrato Ácidos grasos

Succinil-CoA Porfirinas (hemo): citocromos, hemoglobina, mioglobina, catalasas, etc.

Oxalacetato (OAA) Ácido aspártico, glucosa y glucógeno

α-cetoglutarato Ácido glutámico, glucosa y glucógeno 0.

El ciclo de Krebs participa en la formación de aminoácidos (ácidos aspártico y glutámico), porfirinas

(hemo), ácidos grasos (lipogénesis), glucosa y glucógeno (gluconeogénesis).

D. REACCIONES ANAPLERÓTICAS

Son las reacciones de alimentación o de llenado del ciclo de Krebs, ya que le proveen metabolitos

intermediarios requeridos para su buen funcionamiento.


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Por su naturaleza anfibólica, el ciclo de Krebs provee metabolitos para la síntesis de otros

compuestos (glucosa, aminoácidos, ácidos grasos, etc.). Los metabolitos que han sido removidos para ser

utilizados en los procesos anabólicos, son renovados mediante reacciones anapleróticas, evitando así que

el ciclo se detenga.

1. Formación de oxalacetato: El OAA es un metabolito pivote imprescindible para la oxidación de

acetil-CoA en el ciclo de Krebs. Es una vía importante por la cual entran los aminoácidos al ciclo. El

oxalacetato se obtiene a partir de diferentes fuentes:

1. Por carboxilación del piruvato

a. El piruvato procede principalmente de la glucolisis aeróbica que ocurre en el citosol; entra a

la matriz mitocondrial para convertirse en OAA, por acción de la enzima piruvato

carboxilasa (principal enzima anaplerótica), esta provee metabolitos intermediarios.

b. Esta enzima utiliza bicarbonato (HCO3–) como fuente de carboxilo (–COOH) y requiere de la

coenzima biotina como coenzima para ser activa.

c. La energía requerida para la carboxilación del piruvato procede de la hidrolisis del ATP. En

condiciones fisiológicas, el aumento de la relación [ATP] / [ADP] favorece la formación de

oxalacetato.

d. La piruvato carboxilasa existe en hígado, cerebro, riñón y tejido adiposo, pero está ausente en

el músculo.

e. Es una enzima alostérica, cuyo modulador positivo es el acetil-CoA; promoviendo así, su

propia oxidación. En ausencia de acetil-CoA, la actividad de la enzima es nula.


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2. Por transaminación del ácido aspártico (Asp): El ácido aspártico reacciona con un alfa-cetoácido

(α-KA) convirtiéndose en OAA. Esta reacción es catalizada por una transaminasa específica

que requiere de la coenzima fosfato de piridoxal (B6PO4).

3. Por desanimación oxidativa del ácido aspártico: El ácido aspártico por acción de la aspártico

deshidrogenasa (Asp DHasa) se convierte en OAA. Esta enzima requiere de la coenzima NAD+.

2. Formación de malato por carboxilación reductora del piruvato: La enzima malato DHasa

(enzima málica) convierte al piruvato en malato (intermediario del ciclo de Krebs). Esta reacción es

reversible y la dirección hacia la cual ocurre depende de los requerimientos fisiológicos.

Probablemente esta reacción sea más importante como una fuente de NADPH + H+ más que de


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malato. El NADPH + H+ será utilizado en la síntesis de ácidos grasos, colesterol y otros compuestos.

3. Formación de alfa-cetoglutarato (α-KG): El α-KG, intermediario del ciclo, constituye otra vía

importante para la entrada de aminoácidos a partir del ácido glutámico:

1. Por transaminación del ácido glutámico: El ácido glutámico (Glu) reacciona con un alfa-

cetoácido convirtiéndose en α-KG. Esta reacción es catalizada por una transaminasa específica

que requiere de la coenzima B6PO4.


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2. Por desaminación oxidativa del ácido glutámico: El ácido glutámico por acción de la enzima

glutámico deshidrogenasa y la presencia de NAD+ se convierte en α-KG. Esta enzima es

regulada alostéricamente: es activada por ADP y GDP es inhibida por ATP y GTP. Por lo tanto,

cuando hay déficit de ATP, la glutámico DHasa es estimulada para generar α-KG, el cual entrará

al ciclo para producir ATP.

4. Formación de succinil-CoA

a. La beta oxidación de los ácidos grasos con número impar de átomos de carbono en su última

vuelta produce una molécula de propionil-CoA, como acil-CoA acortado.

b. Los aminoácidos valina (Val), isoleucina (Ile), metionina (Met) y treonina (Tre) al degradarse

también producen propionil-CoA.

c. La fermentación bacteriana de las fibras dietéticas en la luz del colon produce ácidos grasos de

cadena corta, como acético y propiónico, los cuales son activados para entrar al ciclo de Krebs y

proveer energía al colonocito.

d. El propionil-CoA por la enzima propiniol-CoA carboxilasa y la presencia de biotina se convierte

en metil-malonil-CoA.

e. La enzima metil-malonil-CoA mutasa finalmente convierte el metil malonil-CoA en succinil-

CoA. Esta enzima requiere de vitamina B12 (desoxiadenosil-cobalamina).


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5. Formación de fumarato: El catabolismo de los aminoácidos fenilalanina (Fen) y tirosina (Tir)

produce fumaril-acetoacetato el cual se desdobla en acetoacetato (cuerpo cetónico) y fumarato, un

intermediario del ciclo que se convertirá en glucosa (gluconeogénesis).


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E. ORIGEN METABÓLICO DEL ACETIL-COA

1. Acetil-CoA es el principal metabolito alimentador del ciclo de Krebs y procede piruvato, ácidos

grasos, cuerpos cetónicos y aminoácidos cetogénicos.

2. Es un metabolito macroérgico con un enlace tioéster de alta energía (ΔG° = -8 kcal/mol).

3. Es el principal metabolito de encrucijada del metabolismo intermediario ya que interconecta varios

procesos metabólicos.

4. El piruvato, derivado principalmente de la glucólisis aeróbica, constituye la principal fuente de acetil-

CoA.

a. El piruvato entra a la mitocondria.

b. En la matriz mitocondrial sufre una deshidrogenación oxidativa para convertirse en acetil-CoA.


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c. Esta reacción es catalizada por el complejo enzimático piruvato deshidrogenasa, localizado

exclusivamente en la mitocondria.

d. Este complejo enzimático está constituido por la asociación física de tres enzimas: piruvato

descarboxilasa (E1), dihidrolipoíl transacetilasa (E2) y dihidrolipoíl deshidrogenasa (E3).

e. Piruvato deshidrogenasa para ser activo requiere la presencia de por lo menos cinco coenzimas

diferentes derivadas de vitaminas y del ácido lipoico:

Vitamina precursora Coenzima Enzima

Tiamina (B1) Pirofosfato de tiamina (PPT)

Piruvato descarboxilasa (E1)

Riboflavina (B2) FAD Dihidrolipoílo deshidrogenasa (E2) Niacina (B3) NAD+

Ácido pantoténico (B5) Coenzima A Dihidrolipoílo transacetilasa (E3) Ácido lipoico Dihidrolipoílo

.


30

5. La deficiencia de cualquiera de estas coenzimas o de sus vitaminas precursoras inactiva al complejo

enzimático piruvato DHasa, impidiendo la conversión del piruvato en acetil-CoA. Por lo tanto, el

piruvato se transforma en lactato, pudiendo ocasionar una acidosis láctica. Esto sucede en pacientes

alcohólicos muy desnutridos que reciben mucha dextrosa endovenosa, sin la adición de tiamina. Esta

vitamina, además de otras del complejo B, se encuentra deficiente en estos sujetos y se manifiesta en

forma de polineuritis.

6. El ácido láctico a pH fisiológico se comporta como un ácido fuerte, liberando muchos hidrogeniones

que deben ser neutralizados a nivel del plasma por el bicarbonato para evitar que el pH se altere.


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7. Sin embargo, cuando se produce mucho ácido láctico, se consumirá un gran cantidad de bicarbonato,

por lo cual este último disminuye sus niveles plasmáticos conduciendo a una acidosis láctica, muchas

veces mortal.

8. Por consiguiente, en los sujetos alcohólicos muy desnutridos debe evitarse el exceso de dextrosa

endovenosa cuando se está corrigiendo una hipoglucemia por intoxicación alcohólica y siempre es

recomendable el uso simultáneo de tiamina.

F. REACCIONES DEL CICLO DE KREBS

1. Condensación: El ciclo de Krebs comienza con la condensación del OAA y acetil-CoA. Ambos

metabolitos son derivados del piruvato, el cual procede de la glucolisis aeróbica. Esto significan que

los hidratos de carbono (glucosa) pueden por sí solos iniciar el ciclo, lo cual no sucede con los lípidos

y las proteínas. En tal sentido, se requiere la presencia de OAA para que acetil-CoA pueda entrar al

ciclo a oxidarse en condiciones aeróbicas.

Esta reacción irreversible es catalizada por la enzima citrato sintasa, produciendo citrato.

La enzima condensante utiliza agua para romper la unión entre el ácido acético y la coenzima A.

El grupo acetilo reacciona con el OAA para formar el citrato.

¡Hasta que la muerte nos separe! El OAA es el novio que espera en el altar al acetato, quien es la novia y viene

tomada del brazo de su padre o CoA. El papa deja libre a la novia para que se una en matrimonio con el novio. La

unión se verifica a través del área más sensible de los novios: el enlace de alta energía (~) del acetil-CoA y el doble

enlace (=) del grupo carbonilo del OAA.


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¡Gran misterio es el matrimonio pues ahora no son dos, sino una sola carne: citrato! Los novios juran amor

eterno, ¡hasta que la muerte los separe!

2. Isomerización: Ahora el citrato se convierte en su isómero, isocitrato, por acción de la enzimas cis-

aconitasa la cual requiere hierro en forma ferrosa (Fe2+). Sin embargo, esta reacción no ocurre

directamente, sino a través de un intermediario, llamado cis-aconitato.

El citrato se deshidrata y se convierte en cis-aconitato, el cual recibe de nuevo al agua, dando

origen al isocitrato.

3. Descarboxilación oxidativa I: El isocitrato, por acción de la isocitrato deshidrogenasa, sufre una

descarboxilación oxidativa, dando origen al α-cetoglutarato. Ocurre en dos pasos:

a. Deshidrogenación del isocitrato, convirtiéndolo en el intermediario oxalosuccinato. Los

hidrógenos liberados salen unidos al NAD+, que es reducido a NADH + H+.

b. El oxalosuccinato se descarboxila dando origen al α-cetoglutarato, requiriendo la presencia de

manganeso (Mn2+).


33

¡Esta es la primera reacción del ciclo donde se produce CO2, H2O y ATP! El CO2 se forma

directamente, mientras que el agua y el ATP no. El NADH y H+ transportan sus hidrógenos hacia la

cadena respiratoria mitocondrial (CRM), donde se formarán 2.5 ATP por fosforilación oxidativa y

una molécula de agua oxidativa o metabólica.

NADH + H+ … ¡Mi primer cheque! En mi primera quincena de trabajo, el patron me ha pagado con un cheque (NADH + H+) por un

valor de RD$2.50 (ATP). Pero para hacer efectivo este cheque, debo ir al banco (CRM).


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4. Descarboxilación oxidativa II: en esta segunda descarboxilación

oxidativa, el α-cetoglutarato se convierte en succinil-CoA por la acción del complejo enzimático α-

cetoglutarato deshidrogenasa, el cual requiere para ser activo de las mismas cinco coenzimas que el

complejo piruvato DHasa. Esta reacción es irreversible y produce una vez más CO2 y NADH + H+.

El NADH + H+ llevará sus hidrógenos hacia la CRM para producir 2.5 ATP por fosforilación

oxidativa y una molécula de agua oxidativa. El succinil-CoA es el único intermediario de alta

energía producido en el ciclo.

¡Crisis en el hogar! Se dice que los primero cuatro años de matrimonio son los más difíciles. Cuatro años después

del matrimonio entre OAA y ácido acético, hay una grave crisis. Esto motiva la visita del padre de la novia (CoA),

quien apelando a los buenos sentimientos de la pareja, llega al corazón (~) y se une de manera sensible

(succinil~CoA). Por otro lado, he recibido mi segundo cheque (NADH + H+) por un monto de RD$2.50.

5. Fosforilación a nivel del sustrato (FNS): Ahora la enzima succinato tioquinasa ataca al succinil-

CoA y rompe su enlace tioéster de alta energía, dando origen al succinato. La energía liberada es


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aprovechada para unir ADP + Pi y formar GTP. El GTP es el único nucleótido de alta energía que

se obtiene directamente del ciclo. Algunas células pueden utilizar GTP como fuente de energía, pero

otras prefieren hidrolizarlo de nuevo en GDP + Pi por acción de la enzima nucleósido difosfoquinasa

y usar la energía para formar ATP a partir de ADP + Pi.

¡Adelánteme algo, patrón! Un fin de semana largo y ya no tengo dinero, pero mi patrón accede a prestarme un

dólar (US$1.00), o sea un GTP, equivalente a un ATP (RD$1.00). ¡Y es que el peso está a la par con el dólar! En

algunos lugares me pueden aceptar el dólar, a pesar de que nuestra moneda circulante sea el peso dominicano. Si no

me lo aceptan, solo tengo una opción: cambiarlo por un peso. ¡NECESITO DINERO!

6. Deshidrogenación: La enzima succinato deshidrogenasa remueve dos átomos de hidrógeno del

succinato convirtiéndolo en fumarato. ¿Recuerdas la Deshidrogenación de los alcanos? Pero como se

trata de una deshidrogenación aeróbica, los hidrógenos salen unidos a una coenzima transportadora de

hidrógeno; en este caso, es FAD que se reduce a FADH2. Esta coenzima llevará los dos hidrógenos

hacia la cadena respiratoria donde se formarán 1.5 ATP por fosforilación oxidativa y una molécula

de agua metabólica. Esta es la única reacción del ciclo donde se genera FADH2 y la succinato


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deshidrogenasa es la única enzima del ciclo localizada en la membrana mitocondrial interna. Las

demás se encuentran en la matriz mitocondrial.

¡Qué bárbaro! Pensé que el patrón no me iba a tomar en cuenta el dólar que me prestó la semana pasada. Sin

embargo, me lo descontó de mi cheque en esta quincena. Me pago un cheque de peso y medio (FADH2) y no de dos

y medio. Ahora entiendo por qué los patrones se hacen de dinero… ¡Por esto y alguito más! Yo en su lugar hubiera

condenado la deuda. Y por eso soy un feliz pobretón.

7. Hidratación: El fumarato por acción de la fumarasa es hidratado para convertirse en malato. Por

supuesto que la reacción ocurrirá en el doble enlace del fumarato. Recuerda que el agua proporciona

dos grupos: OH y H+.


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8. Deshidrogenación: Finalmente, la enzima malato deshidrogenasa remueve dos hidrogeniones del

malato, regenerando OAA. Los hidrógenos salen en forma de NADH + H+ para ser transportados hacia

la CRM donde se producirán 2.5 ATP por fosforilación oxidativa y una molécula de agua metabólica.

Recuerde que el ciclo se inició con la condensación de OAA y acetil-CoA. Al finalizar obtenemos

de nuevo OAA el cual podrá condensarse con otra molécula de acetil-CoA para iniciar otra vuelta.

Este proceso se repite sucesivamente, lo cual explica la naturaleza autocatalítica del ciclo.

¡Hasta que la muerte nos separe! Ocho años de matrimonio… la muerte nos ha separado. Como oxalacetato quedó

libre para contraer nuevas nupcias pero con otra novia (acetato) similar a la primera. “Y si mi nueva esposa fallece,

volveré a casarme una y otra vez mientras tenga vitalidad. Según la ley divina el hombre puede volver a casarse

cuando muere su esposa.”


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Resumen reacciones del ciclo de Krebs

Nombre Reacción Enzima Cofactores

1. Condensación OAA + Ac-CoA → citrato Citrato sintasa –

2. Isomerización citrato → isocitrato Cis-aconitasa Fe2+

3. Descarboxilación oxidativa I isocitrato → α-KG Isocitrato DHasa Mn2+

NAD+

4. Descarboxilación oxidativa II α-KG → succinil-CoA α-KG DHasa

FAD PPT

NAD+

CoASH Dihidrolipoílo

5. Fosforilación a nivel de sustrato

succinil-CoA → succinato Succinato tioquinasa Mg2+

6. Deshidrogenación succinato → fumarato Succinato DHasa FAD

7. Hidratación fumarato → malato Fumarasa –

8. Deshidrogenación malato → OAA Malato DHasa NAD+


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G. RENDIMIENTO ENERGÉTICO

La energía neta obtenida en el ciclo de Krebs es de 10 ATP por cada acetil-CoA que se degrada, liberando

además 2 CO2 y una molécula de agua oxidativa o metabólica.

De esta energía, 9 ATP se obtienen por fosforilación oxidativa a través de 3 NADH + H+ y 1

FADH2. Por FNS se forma 1 GTP, equivalente a 1 ATP.

¿Y es que los cheques no valen? Realmente sí. Durante mi vida de casado con acetato gane tres cheques de 2.5 pesos

(3 NADH + H+) y otro de 1.5 pesos (FADH2). Sin problemas el banco (CRM) me los cambió, dándome un total de nueve

pesos dominicanos. Por otro lado, el patrón me saco de apuros y me adelanto un dólar (1 GTP). En total recibí 10 pesos

(10 ATP). Para aquellos que dicen que en el ciclo de Krebs no se produce ATP, les pregunto, ¿NO ES DINERO UN

CHEQUE?

H. REGULACIÓN DEL CICLO DE KREBS

El ciclo de Krebs es el principal ciclo de encrucijada y juega un papel relevante en el metabolismo

intermediario, pues de él dependen varios procesos energéticos, tales como oxidación de hidratos de

carbono, lípidos y aminoácidos para producir ATP en la cadena respiratoria. Además, el ciclo se relaciona

con la gluconeogénesis, lipogénesis, síntesis de porfirinas y de aminoácidos dispensables.


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Por lo tanto, su funcionamiento debe estar finalmente regulado de tal manera que mantenga un

balance entre los diferentes procesos metabólicos del organismo. En tal sentido, discutiremos el control

de ciclo de Krebs en tres niveles: descarboxilación oxidativa del piruvato, control directo del ciclo y

control respiratorio.

1. Descarboxilación oxidativa del piruvato: Dentro de la mitocondria, el piruvato, derivados

principalmente de la glucosa (glucólisis aeróbica) o de los aminoácidos vía alanina, se convierte en

acetil-CoA por el complejo enzimático piruvato deshidrogenasa.

Este complejo, junto a la enzima isocitrato deshidrogenasa constituyen las principales enzimas

reguladoras de las reacciones oxidativas mitocondriales. La formación de acetil-CoA a partir de

piruvato es importante pues el acetil-CoA es el principal metabolito alimentador del ciclo, y además

actúa como un modulador alostérico negativo de la piruvato deshidrogenasa controlando su propia

síntesis. También, es un modulador alostérico positivo de la enzima piruvato carboxilasa, que cataliza

la síntesis de oxalacetato (OAA) a partir del piruvato. Recordemos que el ciclo comienza con la

condensación de OAA y acetil-CoA.

Esquema p. 25

La actividad de la piruvato deshidrogenasa es controlada por dos mecanismos diferentes:

regulación covalente y regulación alostérica.

a. La regulación covalente ocurre mediante un mecanismo de fosforilación-desfosforilación. La

enzima piruvato DHasa es fosforilada por la piruvato DHasa quinasa y al fosforilarse se inactiva.

Los grupos fosfato se unen a tres residuos de serina que contiene la piruvato DHasa.

b. Acetil-CoA y NADH activan alostéricamente la quinasa, por lo cual la piruvato DHasa se inhibe

al ser fosforilada. Esto significa que la enzima es inhibida por los productos de la reacción que

cataliza.

c. El piruvato inhibe la quinasa, evitando la fosforilación de la piruvato DHasa, que permanecerá

fosforilada y activa.

d. Por otro lado, existe una fosfatasa, la piruvato DHasa fosfatasa, encargada de remover los grupos

fosfato de la piruvato DHasa, activándola. Concentraciones elevadas de Ca2+ y Mg2+ activan la


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fosfatasa alostéricamente, como sucede durante la contracción muscular. Esto da como resultado

una activación de la piruvato DHasa y la formación de acetil-CoA que se oxidará en el ciclo de

Krebs para producir ATP. A la vez, la insulina activa a la fosfatasa en el tejido adiposo.

2. Reacciones de control y enzimas reguladoras: El ciclo de Krebs es sensible a estado energético de

la célula, al estado redox intramitocondrial y a la disponibilidad de metabolitos de alta energía.

a. Estado energético de la célula: según “la lógica metabólica” de la célula, la falta de ATP se

manifiesta con un aumento de ADP el cual estimula al ciclo de Krebs para que genere equivalentes

reductores (NADH y FADH2) y produzcan ATP por fosforilación oxidativa. El ADP intracelular

es un modulador alostérico positivo de la enzima isocitrato DHasa, que es la principal enzima

reguladora del ciclo. De esta forma, se produce ATP, que cuando alcanza un equilibrio con las

necesidades de energía, actúa como modulador alostérico negativo de esta y otras enzimas: citrato

sintasa y α-cetoglutarato DHasa, según vemos en la siguiente tabla:

Reacción de control Enzima reguladora

Moduladores positivos

Moduladores negativos

Piruvato → acetil-CoA Piruvato DHasa

Ca2+ Mg2+ AMP ADP

NAD+ CoASH Piruvato Insulina

Acetil-CoA NADH ATP

Oxalacetato → citrato Citrato sintasa ADP

ATP NADH

NADPH Citrato

Acetil-CoA Succinil-CoA

Isocitrato → α-cetoglutarato Isocitrato DHasa Ca2+ ADP

ATP NADH

α-cetoglutarato → succinil-CoA α-cetoglutarato

DHasa Ca2+

ATP GTP

NADH Succinil-CoA


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Succinato → fumarato Succinato DHasa Succinato Oxalacetato .

El ciclo de Krebs es regulado a nivel de cinco reacciones de control diferentes: una fuera del ciclo

y cuatro que son propiamente del ciclo.

b. Estado redox intramitocondrial: el factor más importante que controla la actividad del ciclo es

la relación [NAD+] / [NADH + H+] intramitocondrial. El NAD+ es un cofactor de tres

deshidrogenasas del ciclo: isocitrato DHasa, α-cetoglutarato DHasa y malato DHasa, así como de

la piruvato DHasa según hemos señalado previamente. Por ejemplo, si disminuye la relación

NAD+ / NADH + H+, como sucede cuando hay déficit de oxígeno, la actividad de estas

deshidrogenasas se ve limitada. En estas condición es hay un predominio de NADH, el cual actuará

como un modulador alostérico negativo.

c. Disponibilidad de compuestos de alta energía: un aumento de los compuestos macroérgicos:

acetil-CoA, succinil-CoA, ATP y GTP inactiva las enzimas reguladoras del ciclo señaladas en la

tabla anterior. La actividad del ciclo de Krebs también depende de sus reacciones anapleróticas,

sobre todo de la disponibilidad de oxalacetato.

3. Control respiratorio: la actividad del ciclo está acoplada con la fosforilación oxidativa.

a. La disponibilidad de oxígeno acelera el transporte de electrones reoxidando las coenzimas NAD+

y FAD, las cuales podrán reutilizarse en el ciclo.

b. La actividad del ciclo depende del funcionamiento de la cadena respiratoria y de la fosforilación

oxidativa. El control de la respiración depende de la disponibilidad de ADP. Cuando hay mucho

ADP, aumenta la síntesis de ATP, por ende, el flujo de electrones por la cadena respiratoria se

acelera y se regenera más rápido NAD+ y FAD para activar.

Conclusión: el ciclo de Krebs es activado por NAD+, ADP, oxígeno y sus metabolitos intermediarios.

Por el contrario, se deprime cuando hay suficiente ATP y NADH, así como deficiencia de metabolitos

intermediarios o de oxígeno.


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III. CADENA RESPIRATORIA MITOCONDRIAL

A. GENERALIDADES

1. La cadena respiratoria mitocondrial o cadena de transporte electrónico es un complejo multienzimático

que contiene una serie de coenzimas, citocromos y oxígeno molecular.

a. Las coenzimas (NAD+, FMN, CoQ y FAD) transportan protones (H+) y electrones (e-).

b. Los citocromos (b, c1, c y aa3) solo transportan electrones.

c. El oxígeno molecular es el aceptor final de protones (2 H+) y electrones (2 e-) para formar agua

oxidativa.

2. Estos componentes están ordenados según su potencial de reducción, desde el par redox más

electronegativo, NAD+/NADH (E'0 = -0.32 V), hasta el más electropositivo, ½ O2/H2O (E'0= +0.82

V).

3. Este ordenamiento permite que los electrones (e-) fluyan hacia abajo a lo largo de la cadena respiratoria

y unirse finalmente con el oxígeno molecular y formar agua oxidativa o metabólica.

4. La cadena respiratoria es alimentada por equivalentes reductores (2H), los cuales circulan en forma de

protones (2 H+) y electrones (2 e-).

5. Los donadores de H+ y e- de la cadena son NADH + H+ y FADH2 formados durante las

deshidrogenaciones aeróbicas del metabolismo intermediario.

B. LOCALIZACIÓN CELULAR

La cadena respiratoria se localiza en la membrana mitocondrial interna muy cerca del ciclo de Krebs, que

es su principal proveedor de equivalentes reductores (3 NADH y 1 FADH2 por cada molécula de acetil-

CoA que se oxida en el ciclo).


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C. ORGANIZACIÓN

D. FUNCIONAMIENTO

1. En el metabolismo intermediario ocurren deshidrogenaciones aeróbicas donde los hidrógenos

removidos salen como equivalentes reductores (NADH y FADH2).

a. NADH es el principal equivalente reductor y se obtiene de los siguientes procesos oxidativos: ciclo

de Krebs (principal), glucólisis aeróbica, β-oxidación de los ácidos grasos, cetólisis y

desaminación oxidativa de los aminoácidos.

b. FADH2 se obtiene en el ciclo de Krebs por deshidrogenación del succinato por la acción de la

enzima succinato DHasa. La otra fuente de FADH2 es la deshidrogenación del acil-CoA por la

enzima acil-CoA DHasa de la β-oxidación.

2. Estos equivalentes reductores traen sus hidrógenos hacia la cadena respiratoria, convirtiéndose las

coenzimas en sus formas oxidadas (NAD+ y FAD). La regeneración de NAD+ y FAD permite que las

coenzimas vuelvan a utilizarse como transportadoras de hidrógeno:


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a. Desde NADH y FADH2 hasta la coenzima Q circulan 2 H+ y 2 e-.

b. En vista de que los citocromos no pueden transportar H+ sino e-, entonces los 2 H+ procedentes de

NADH o FADH2 son liberados, mientras los 2 e- continúan por la cadena de citocromos.

c. Al final de la cadena se unirán 2 H+ + 2 e- + ½ O2 para formar una molécula de agua oxidativa.

3. Durante el flujo de electrones por la cadena respiratoria, se libera energía oxidativa.

4. Existen tres sitios de la cadena donde la energía liberada es suficiente para formar un enlace de alta

energía entre ADP + Pi, dando ATP. Los lugares donde hay síntesis de ATP se llaman sitios 1, 2 y 3

de la fosforilación oxidativa. Recordemos que para formar ATP a partir de ADP + Pi se necesitan -7.3

kcal/mol.

a. El paso de electrones de NADH a FMN libera una energía en el equilibrio (ΔG°) de 12.2 kcal/mol

(sitio 1).

b. El otro punto de la fosforilación oxidativa se localiza entre citocromo b y citocromo c1 (sitio 2) y

la energía liberada es 9.9 kcal/mol.

c. Finalmente cuando los electrones pasan del citocromo a.a3 al oxígeno donde se encuentra el sitio

3, se liberan 23.8 kcal/mol.

5. Cuando los electrones fluyen desde NADH hasta oxígeno se liberan aproximadamente 52 kcal/mol.

a. Para formar una molécula de ATP se consumen 7.3 kcal/mol.

b. Desde NADH hasta oxígeno se forman 2.5 ATP (1 en cada uno de los dos primeros sitios y 0.5 en

el último), requiriéndose un total de 18.25 kcal.

c. La energía oxidativa restante se disipa en forma de calor (33.75 kcal), contribuyendo a mantener

la temperatura corporal.

d. Esto significa que la eficiencia de la fosforilación oxidativa es de 35%.

e. Este porcentaje parecería muy bajo. Sin embargo, según algunos expertos hasta la fecha no se ha

inventado una maquinaria con una eficiencia mayor que esta. Los motores de combustión tienen

una eficiencia de 20-30%.


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6. Finalmente, la cantidad de ATP que se produce en la cadena respiratoria por fosforilación oxidativa

depende de cual sea al donador de electrones.

a. Si es NADH se forman 2.5 ATP (uno en cada uno de los dos primeros sitios de fosforilación

oxidativa y 0.5 en el sitio 3), así como una molécula de agua metabólica.

b. Si es FADH2, solo se obtienen 1.5 ATP (uno en el sitio 2 de la fosforilación oxidativa y 0.5 en el

sitio 3), ya que esta coenzima entra a la cadena a nivel de coenzima Q, es decir, después del sitio

1. Según podemos ver en el esquema de la cadena respiratoria, cuando los electrones pasan desde

el succinato hasta coenzima Q se libera una cantidad muy pequeña de energía (1.34 Kcal/mol), que

no alcanzaría para sintetizar ATP.

E. COMPLEJOS RESPIRATORIOS Y TRANSPORTADORES MÓVILES DE

ELECTRONES

En el transporte de electrones por la cadena respiratoria intervienen 4 complejos proteicos y 2

transportadores móviles.

a. Los complejos respiratorios I, III y IV funcionan como bombas de protones.

b. El complejo respiratorio II o succinato deshidrogenasa no bombea protones.

c. Los transportadores móviles son la coenzima Q y el citocromo c.


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1. Complejo respiratorio I: Se llama NADH DHasa y requiere de la coenzima FMN y un centro Fe-S,

los cuales participan en el transporte de los electrones. Este complejo respiratorio es el principal

donador electrónico de la cadena respiratoria y cataliza la transferencia de estas partículas (e-) desde

NADH hasta coenzima Q.

La oxidación del NADH en la cadena regenera NAD+ que podrá continuar transportando

electrones. El complejo I es activado y actúa como una bomba de protones acoplada a la síntesis de

ATP.

2. Coenzima Q: se llama ubiquinona por su amplia distribución en todas las células. Es el siguiente

aceptor de los electrones procedentes del NADH y también del FADH2 a través de los complejos


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NADH DHasa y succinato DHasa. La β-oxidación puede producir FADH2. La coenzima Q transfiere

los electrones desde el complejo I hasta el complejo III.

3. Complejo respiratorio II: Se le llama succinato DHasa y transfiere electrones a la coenzima Q, en

forma de FADH2. Para ser activa requiere de la coenzima FAD y un centro Fe-S.

4. Complejo respiratorio III: Con este complejo, llamado también citocromo b-citocromo c1, se inicia

la cadena de citocromos. Contiene un centro Fe-S, citocromos b y c1. Cataliza la transferencia de

electrones desde la CoQ hasta el citocromo c, por lo cual se ha denominado CoQ-cit. c reductasa. Al

transferir electrones también expulsa 4 H+ hacia el exterior de la membrana mitocondrial interna

(MMI) para la síntesis de ATP.

5. Citocromo c: Transportador pequeño y móvil localizado en la superficie externa de la MMI. Al igual

que los demás citocromos, contiene hierro que al recibir electrones se reduce de Fe3+ a Fe2+. El

citocromo c participa en la transferencia electrónica desde el complejo III hasta la citocromo oxidasa.

6. Complejo respiratorio IV: Contiene los citocromos a y a3, por lo que se denomina cit. aa3 o

citocromo c oxidasa, pues cataliza el flujo de electrones desde el citocromo c al oxígeno molecular.

En esta transferencia electrónica participan como grupos prostéticos: Fe2+ hemo y cobre (Cu). La

citocromo c oxidasa tiene mayor afinidad por el oxígeno que la mioglobina y la hemoglobina lo cual

favorece la movilización del oxígeno desde el eritrocito hacia el sitio donde se consumirá (citocromo

oxidasa). Como bomba de protones, la citocromo oxidasa favorece la síntesis de ATP.

7. Complejo respiratorio V: Este complejo se llama ATP sintasa o ATPasa. Aunque no es un

transportador de electrones, es el complejo encargado de sintetizar ATP en los sitios 1, 2 y 3 de la

fosforilación oxidativa. La ATP sintasa se encuentra embebida en la MMI a través de una estructura

en forma de tallo, llamada canal Fo ATPasa.

Esta fracción Fo actúa como un canal de protones y se llama así porque es sensible a la oligomicina.

La otra porción del complejo enzimático es la fracción catalítica F1 ATPasa y se encarga de sintetizar

ATP.

F. INHIBIDORES DE LA CADENA RESPIRATORIA Y DE LA ATP SINTASA


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1. En la cadena respiratoria, el flujo de electrones debe ser secuencial desde NADH o FADH2 hasta

oxígeno con la producción de ATP.

2. A pesar de que existen tres bombas de protones en la cadena (complejos I, III y IV) relacionados con

la síntesis de ATP, estos complejos no funcionan de manera independiente en el organismo.

3. Si bloqueamos el transporte electrónico en cualquier sitio de la cadena, se afecta la producción total

de ATP. Esto debido a que el bombeo de protones está asociado al transporte de electrones.

4. Por tanto, los inhibidores del transporte electrónico son compuestos que bloquean el flujo de los

electrones en sitios específicos de la cadena respiratoria, afectando la también la síntesis de ATP.

5. Si bloqueamos el movimiento de los electrones en un sitio determinado de la cadena, resulta lo

siguiente:

a. Los transportadores electrónicos que están localizados antes del sitio del bloqueo permanecerán

reducidos.

b. Los transportadores electrónicos que están localizados después del bloque se encontrarán

oxidados, porque los electrones no pueden atravesar el punto bloqueado. La antimicina A es un

inhibidor del complejo III o CoQ-citocromo c reductasa, que afecta también la producción de ATP

por fosforilación oxidativa en toda la cadena. Los electrones que llegan a la cadena en el NADH

no pueden pasar a la coenzima Q porque esta última se encuentra reducida (COQH2) por los

electrones que no pudieron pasar al complejo III. El único aceptor fisiológico de electrones de la

cadena respiratoria es el oxígeno molecular. En la siguiente tabla mostraremos los componentes de

la cadena respiratoria mitocondrial, sus grupos prostéticos, su función y los inhibidores.


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Nombre Grupo prostético Flujo electrónico Inhibidor

Complejo I (NADH DHasa)

FMN Fe-S NADH → CoQ

Amital Rotenona

Piercidina A Déficit Riboflavina

Coenzima Q (ubiquinona) CoQ Complejo I →

complejo III Doxorubicina

Radicales libres

Complejo II (succinato DHasa)

FAD Fe-S Succinato → CoQ

Malonato Déficit de Riboflavina

Complejo III (CoQ-cit. c reductasa)

Fe-S Cit. b Cit. c

CoQ → cit. c Demerol

Antimicina A Déficit de hierro

Citocromo C Cit. c Complejo III → cit. c oxidasa Déficit de hierro

Complejo IV (cit. C oxidasa)

Cit. a Cit. a3

Cu Cit. c → O2

CO Azida

Cianuro Isquemia

Déficit de Fe y Cu

Complejo V (ATP sintasa)

El canal Fo transporta H+ hacia la matriz mitocondrial. Es bloqueado por oligomicina. El F1 es la fracción catalítica, activada por el gradiente de H+ para sintetizar ATP.


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G. COMENTARIOS FINALES

1. Acidosis láctica

a. Los radicales libres, el proceso de envejecimiento y la isquemia pueden disminuir la actividad de

la cadena respiratoria provocando una acidosis láctica.

b. La inhibición del transporte de electrones afecta también la oxidación de los ácidos grasos,

piruvato y otros compuestos. Esto se debe a que las coenzimas NADH y FADH2 no pueden

oxidarse en la cadena, lo cual conduce a una disminución en la disponibilidad de NAD.

c. Todas las enzimas NAD dependientes estarán afectadas. En tal sentido en piruvato no puede

convertirse en acetil-CoA por inhibición de la piruvato DHasa. Entonces el piruvato se convierte

en lactato el cual pasa a la sangre produciendo acidosis láctica.

d. La formación de la lactato es favorecida porque hay aumento en la relación NADH + H+/NAD+

debido a deficiencia de la cadena respiratoria.

2. Monóxido de carbono (CO)

a. Es un inhibidor de la citocromo oxidasa, uniéndose al hierro hemo (Fe2+) de este complejo por lo

cual impide el consumo de oxigeno por los tejidos.

b. El CO es un gas tóxico que se obtiene como producto de la combustión incompleta de

hidrocarburos.

c. Se une a la hemoglobina con una afinidad de 250 veces mayor que el oxígeno.

d. La intoxicación por CO es frecuente en ambientes cerrados donde hay gran acumulación de este

gas. Ej.: vehículos de motor con sistema de escape defectuoso, sistema de calefacción dañados,

cocinar con leña o carbón en cocinas cerradas, etc.

e. Los pacientes intoxicados por CO presentan una coloración rosada en la piel debido a que la sangre

conserva su contenido de oxígeno, el cual no puede ser removido por los tejidos.


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3. Cianuro

a. Es un veneno potente que ha sido utilizado en las cámaras de gas para matar a los convictos a

muerte. En solución ácida es un gas volátil que se absorbe fácilmente a través de los pulmones.

b. Su dosis letal media por vía oral es de tan solo 50 mg.

c. Se une el hierro férrico (Fe3+) de la citocromo oxidasa, inhibiendo el transporte electrónico y el

consumo de oxígeno.

d. Algunas frutas como fresas y melocotones contienen cianoglucósidos en sus semillas. Cuando

estas se rompen, las enzimas hidrolíticas liberan un benzaldehído que contiene cianuro. El cianuro

puede desprenderse espontáneamente.

4. Deficiencia de hierro

a. El hierro es un cofactor que participa en el transporte de electrones actuando en forma de hemo

(citocromos) o como un complejo hierro-azufre (Fe-S) en los complejos respiratorios I, II y III.

b. La fatiga observada en la anemia por falta de hierro se debe en parte, a una disminución del

transporte electrónico el cual afecta la producción de ATP por fosforilación oxidativa.

c. Recordemos que el hierro también se requiere para la síntesis de hemoglobina, hemoproteína

encargada de transportar oxígeno hacia los tejidos aeróbicos.

5. Deficiencia de riboflavina (vit. B2)

a. El mononucleótido de flavina (FMN) es una coenzima de la riboflavina y actúa como grupo

prostético del complejo respiratorio NADH DHasa.

b. La deficiencia de esta vitamina afecta el transporte electrónico en el sitio 1 de la fosforilación

oxidativa, por lo cual no habrá síntesis de ATP en la cadena.

c. Como el NADH no puede oxidarse en la cadena respiratoria, habrá una inhibición de todas las

enzimas NAD-dependientes.

d. Recordemos que el complejo piruvato DHasa y tres enzimas del ciclo de Krebs (isocitrato-DHasa,

α-cetoglutarato DHasa y malato DHasa) necesitan NAD+ oxidado para ser activas.


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IV. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

A. CONCEPTO

1. Es la síntesis de ATP a partir de ADP + Pi utilizando la energía oxidativa liberada en la cadena

respiratoria durante el transporte de electrones. Esto sucede en los sitios 1, 2 y 3 de la fosforilación

oxidativa.

2. Las células aeróbicas obtienen 95% de todo su ATP mediante fosforilación oxidativa.

B. ACOPLAMIENTO ENTRE LA CADENA RESPIRATORIA Y LA

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

Ante la evidencia de que el transporte de electrones se acompañaba de la síntesis mitocondrial de ATP,

surge una pregunta lógica: ¿cuál es el mecanismo molecular de acoplamiento entre estos dos procesos?

Para dar respuesta a esta interrogante surgieron tres hipótesis:

1. Hipótesis química: Postulaba que la energía oxidativa liberada en la cadena respiratoria durante el

flujo de electrones se utilizaba para formar un intermediario químico de alta energía, el cual transferiría

su energía para la unión de ADP Y Pi, formando ATP. Desafortunadamente dicho intermediario nunca

pudo aislarse, lo cual ha invalidado esta hipótesis.

2. Hipótesis conformacional: Plantea que la energía oxidativa provocaba un cambio conformacional

termodinámicamente inestable, en un o varias proteínas de la cadena respiratoria. Cuando esta(s)

proteína(s) retornaban a su estado original, liberaban la energía atrapada, la cual sería utilizada para

sintetizar ATP. Sin embargo, no se encontró correlación alguna entre el cambio conformacional y la

síntesis de ATP dando lugar a que esta hipótesis sea descartada.

3. Teoría quimiosmótica (Peter Mitchell, 1961): El autor de esta hipótesis, transformada en teoría es

el bioquímico británico Peter Mitchell, por lo cual recibió un premio Nobel en 1978. Es la teoría

aceptada en la actualidad para explicar el mecanismo molecular de acoplamiento entre la respiración

y la fosforilación oxidativa; se fundamenta en los siguientes postulados:


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a. Durante el transporte de electrones por la cadena respiratoria se libera energía oxidativa.

b. Esta energía es utilizada para activar tres complejos respiratorios que actúan como bombas de

protones (complejos I, III, IV).

c. Estas bombas al ser activadas expulsan protones (H+) a través de la membrana mitocondrial interna

(MMI) desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembranal. Así, el exterior de la MMI

se carga positivamente y el interior queda negativo.

d. Como la MMI es impermeable al paso de los protones, se genera un gradiente electroquímico de

protones, fuerza protón matriz (FPM) imprescindible para la síntesis de ATP por fosforilación

oxidativa.

e. Los protones regresan de nuevo hacia la matriz mitocondrial, entrando por el canal Fo-ATPasa y

al caer en la porción catalítica F1-ATPasa, la activan mediante un cambio conformacional para que

sintetice ATP a partir de ADP + Pi. De esta forma, el gradiente electroquímico de protones se

disipa, utilizándose su energía para formar ATP. Sin embargo, no se conoce el mecanismo

molecular exacto como ocurre esta transducción energética.

Esquema p. 46

C. AGENTES DESACOPLANTES DE LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

1. Son compuestos lipofílicos que se introducen en la MMI y actúan como canales iónicos, por lo cual le

hacen “hoyos fisiológicos”. De esta forma la MMI se forma libremente permeable al paso de protones.

2. Acciones de los agentes desacoplantes:

a. Impiden la generación del gradiente electroquímico de protones. Esto se debe a que los protones,

después de haber sido expulsados al exterior de la MMI, regresan de inmediato a la matriz por los

hoyos fisiológicos hechos en esta membrana por los agentes desacoplantes. La concentración de

H+ fuera de la MMI es muy baja, de tal manera que la fuerza protón matriz no es suficiente para

que los H+ penetren por los canales Fo-ATPasa.

b. Impiden la síntesis de ATP por fosforilación oxidativa, ya que no hay gradiente de H+.


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c. Aumentan la velocidad de transporte electrónico por la cadena respiratoria oxidativa. Esto resulta

en aumento del consumo de oxígeno con mayor producción de agua oxidativa.

d. Aumentan la producción de calor con la elevación de la temperatura corporal o fiebre. Al inhibirse

la fosforilación oxidativa, prácticamente toda la energía oxidativa se disipa en forma de calor.

e. Aumentan la actividad del ciclo de Krebs y la producción de CO2 por el ciclo, ocasionando una

acidosis respiratoria. La falta de ATP aumenta la disponibilidad de ADP. Además habrá mayor

cantidad de NAD+ por que el NADH se oxida rápidamente en la cadena respiratoria. De este modo,

el ciclo de Krebs es estimulado sin obtener beneficio energético (excepto mayor producción de

GTP) ya que se ha perdido el acoplamiento entre cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.

3. Principales agentes desacoplantes:

a. Termogenina: es un desacoplante natural que existe en las mitocondrias del tejido adiposo pardo

(es llamado así por el color que tiene y debido a su alto contenido de mitocondrias). Este tejido

abunda en los niños lactantes, en el cuello, región interescapular, tórax y alrededor de los riñones.

Este tejido adiposo pardo es rico en termogenina y tiene una función importante, ya que los bebés

tienen poco control sobre ambiente y se desarropan durante la noche. Además su centro

termorregulador hipotalámico no está bien maduro. Por lo tanto, la termogenina desacopla

parcialmente las mitocondrias para que estos niños mantengan su piel calientita.

Por otro lado, los animales que viven en hibernación (oso polar) tienen mucho tejido adiposo

pardo a nivel de los hombros. Esto les permite generar suficiente calor, mientras se encuentren

físicamente inactivos. También los mamíferos que nacen sin pelos, tienen tejido adiposo pardo.

La termogenina es utilizada para activar la producción de calor en respuesta a la norepinefrina.

El frío y la ingestión de alimentos, estimula la liberación de norepinefrina en las en las

terminaciones nerviosas simpáticas. En las células grasas pardas, esta hormona activa una lipasa

que hidroliza los triglicéridos liberando ácidos grasos que servirán como combustible energéticos

dentro de las mitocondrias. La norepinefrina también estimula la hidrólisis del GTP en GDP + Pi.

El GDP a su vez, activa a la termogenina (proteína que atraviesa la MMI) la cual transporta H+


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hacia el interior de la mitocondria, disipando el gradiente de H+ y aumentando la liberación de

calor.

b. 2,4-dinitrofenol (DNP): fármaco utilizado en el pasado para tratar la obesidad debido a su acción

desacoplante, pero fue eliminado del mercado por sus efectos tóxicos, incluyendo hipertermia

severa.

c. Hormonas tiroideas (tiroxina): los pacientes con hipertiroidismo producen mucha tiroxina, la

cual en estas condiciones actúa como agente desacoplante. Esto pudiera explicar en parte porque

estos enfermos son delgados y tienen su piel caliente. La baja producción de ATP a nivel

mitocondrial provoca una movilización de las reservas corporales de grasa que se oxidarán en la

beta oxidación y el ciclo de Krebs, pero con baja producción de ATP por la acción desacoplante.

Los pacientes hipertiroideos permanecen delgados a pesar de que ingieran dietas hiperenergéticas.

La gran liberación de calor es responsable de la piel caliente como ya hemos explicado.

Finalmente, es oportuno señalar que algunos endocrinólogos utilizan sin razón hormonas tiroideas

(levotiroxina) para tratar la obesidad en sujetos obesos que no están hipotiroideos, donde sí estarían

indicadas. También, existen productos “naturales” usados en el tratamiento de la obesidad que son

adulterados con tiroxina, debido a que no son controlados y se expanden sin recetas médicas

Cuidado con la tiroxina… ¡Puede frenarse el eje hipotálamo-hipófisis-tiroides y desarrollarse un

hipotiroidismo!

d. Salicilatos: la intoxicación por aspirina (ácido acetilsalicílico) produce fiebre porque el salicilato

derivado actúa como agente desacoplante.

e. Otros agentes desacoplantes: dicumarol (anticoagulante), detergentes, sales biliares y disolventes

orgánicos


60

V. FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO

1. Es la síntesis de ATP a partir de ADP + Pi utilizando la energía exergónica liberada cuando se hidroliza

un enlace de alta energía presente en un sustrato macroérgico.

2. Representa un 5% del ATP producido por las células aeróbicas.

3. Es la única fuente de ATP del eritrocito maduro (única célula del organismo que no tiene

mitocondrias), a través de la glucólisis anaeróbica.

4. Durante la actividad física o contracción muscular, las células musculares utilizan sus reservas

energéticas de fosfocreatina para obtener ATP mediante FNS.

5. Otros ejemplos de FNS son los siguientes:

a. La conversión de succinil-CoA (metabolito macroérgico) en succinato en el Ciclo de Krebs:


61

b. En la glucólisis aeróbica y anaeróbica ocurren dos reacciones de FNS:

Notemos que tanto fosfocreatina como succinil-CoA, 1-3-DPG y PEP son

sustratos macroérgicos pues poseen un enlace de alta energía (~).


62

VI. CASO CLÍNICO: HIPERTIROIDISMO (ENFERMEDAD

DE GRAVES BASEDOW)

Paciente masculino, 28 años de edad, residente de primer año de Medicina Interna del Hospital Dr.

Salvador B. Gautier, quien se ha hecho famoso por comilón, hiperactivo y por su gran capacidad de

“amanecer en claro” durante los días guardia. En las clases de Nutrición, se ofrece como voluntario para

una valoración nutricional, pues le preocupaba el hecho de que casi siempre tenía hambre. A pesar de

“comer como una víbora”, no ganaba ni una libra de peso corporal.

Su recordatorio alimentario de 24h del día anterior reveló una ingestión diaria de 5,000 calorías y

250 gramos de proteínas (el día que menos había comido). El paciente fue evaluado por el Servicio de

Endocrinología, encontrándose los siguientes datos clínicos:

‒ Pérdida de 20 libras de peso en el último

año a pesar de comer en exceso

‒ Fatiga

‒ Nerviosismo

‒ Insomnio

‒ Irritabilidad marcada

‒ Sudoración profusa

‒ Intolerancia al calor

Examen físico

El paciente luce delgado, con piel caliente y sudorosa, presenta tremor digital fino al extender sus brazos

hacia delante. A la palpación se encuentra una glándula tiroides aumentada de tamaño, de consistencia

suave y superficie lisa, sin evidencias de nódulos.

‒ FC = 116 latidos/minuto

‒ Peso corporal = 143 libras (65 kg)

‒ IMC= 18.9 kg/m2 (valor de referencia:

20-25 kg/m2)

‒ TA = 130/80 mmHg

‒ Estatura = 73 pulgadas (185 cm)

Laboratorio

‒ Triyodotironina (T3) = 3 ng/mL (valor de referencia: 0.45 – 1.37 ng/mL)


63

‒ Tetrayodotironina (T4 libre) = 4 ng/mL (valor de referencia: 0.71 – 1.85 ng/mL)

‒ TSH = 0 U/mL (valor de referencia: 0.5 – 4 U/mL)

Con los hallazgos clínicos y los resultados de laboratorio, se hace el diagnóstico de hipertiroidismo,

enfermedad de Graves Basedow y bajo peso. El paciente fue tratado con metimazol por seis meses y luego

con yodo radioactivo, mejorando su enfermedad y lográndose una ganancia importante de peso corporal.

Preguntas para discusión:

1. Explique cómo se sintetizan las hormonas tiroideas y la regulación del eje hipotálamo-hipófisis-

tiroides.

2. Explique el mecanismo de acción de las hormonas tiroideas y la localización de sus receptores.

3. ¿Por qué el paciente estaba delgado y siempre tenía hambre a pesar de comer en exceso?

4. ¿Cuál es la causa de la pérdida de peso?

5. ¿Por qué el paciente presenta piel caliente y sudorosa?

6. ¿Cómo afecta el aumento de hormonas tiroideas el metabolismo de proteínas, lípidos e hidratos de

carbono?

7. ¿Cómo se encuentran las enzimas del ciclo de Krebs y las proteínas de la fosforilación oxidativa en

este paciente? Explique.

8. ¿Cuál es la causa de la siguiente sintomatología?

a. Nerviosismo

b. Insomnio

c. Irritabilidad

d. Tremor digital

e. Taquicardia

9. Explique cómo afecta el aumento de hormonas tiroideas el consumo de oxígeno y la producción de

ATP.


64

10. Explique el mecanismo de acción del metimazol y del yodo radioactivo para lograr reducir la

hiperactividad de la glándula tiroides.


65

UNIDAD 1: PREGUNTAS PARA DISCUSIÓN

1. Todo lo siguiente es cierto acerca del metabolismo, excepto:

a. El anabolismo y el catabolismo funcionan energéticamente acoplados.

b. Durante la vida intrauterina solo ocurren procesos anabólicos.

c. El metabolismo es la base de la vida celular.

d. Las vías anabólicas son divergentes y las catabólicas convergentes.

e. La homeostasis del organismo se mantiene aunque los procesos anabólicos sean mayores que los

catabólicos.

2. Todo lo siguiente es cierto acerca del trifosfato de adenosina (ATP), excepto:

a. Es un transductor universal de energía química en los seres vivos.

b. Posee dos enlaces tipo anhídrido de alta energía.

c. Es un nucleótido con propiedades químicas especiales que facilita el acoplamiento entre

anabolismo y catabolismo.

d. Es la molécula de mayor contenido energético de la célula.

e. c y d

3. Todo lo siguiente es cierto acerca de las secuencias metabólicas, excepto:

a. Las vías metabólicas son exergónicas y los ciclos endergónicos.

b. Una misma molécula puede actuar como metabolito inicial o final en una misma secuencia

metabólica.

c. Las flechas de Baldwin nos ayudan a interpretar una secuencia metabólica.

d. Las reacciones de control metabólico se relacionan comúnmente con metabolitos de continuidad.


66

4. Todos los procesos metabólicos siguientes se asocian con la producción de ATP, excepto:

a. Glucógeno → glucosa

b. Glucosa → piruvato

c. Acil-CoA → acetil-CoA

d. Acetil-CoA → CO2 + H2O

e. Ninguno

5. El acetil-CoA es un metabolito de encrucijada derivado de todos los compuestos siguientes excepto:

a. Piruvato

b. Ácido palmítico

c. Ácido acetoacético

d. Leucina

e. Colesterol

6. Todo lo siguiente es cierto acerca de la membrana mitocondrial interna, excepto:

a. Es impermeable a ATP, ADP y Pi.

b. Posee un sistema antiportador que transporta ADP + Pi hacia la matriz mitocondrial y saca ATP

hacia el citosol.

c. Es una membrana muy rica en proteínas.

d. Es impermeable al oxalacetato y a NAD+/NADP+.

e. Su impermeabilidad a los protones (H+) es imprescindible para la síntesis de ATP.

7. Todo lo siguiente es correcto acerca del ciclo de Krebs, excepto:

a. Es un ciclo autocatalítico.

b. Su principal función es integrar el metabolismo de proteínas, lípidos e hidratos de carbono.

c. Su inhibición impide la producción de ATP por fosforilación oxidativa.

d. Es un ciclo anfibólico y constituye la vía final común del metabolismo.

e. b y c


67

8. La deficiencia de hierro en el organismo afecta negativamente la producción de ATP debido a:

a. Disminución en la disponibilidad de oxígeno en los tejidos

b. Inhibición de la conversión de citrato en isocitrato

c. Disminución del transporte de electrones por la cadena respiratoria

d. a y c

e. Todos

9. ¿Cuál de los siguientes metabolitos es capaz de iniciar el ciclo de Krebs por sí solo:

a. Acetil-CoA

b. Ácido palmítico

c. Alanina

d. Oxalacetato

e. Glucosa

10. El suministro excesivo de dextrosa endovenosa en pacientes alcohólicos muy desnutridos, sin la adición de tiamina puede ser causa de acidosis láctica, debido a inhibición de la(s) enzima(s):

a. Transcetolasa

b. Piruvato DHasa

c. α-cetoglutarato

DHasa

d. Lactato DHasa

e. a, b y c

11. Todas las enzimas siguientes catalizan reacciones proveedoras de metabolitos intermediarios del ciclo de Krebs, excepto:

a. Piruvato DHasa

b. Transaminasa glutámico-pirúvico (TGP)

c. Piruvato carboxilasa

d. Enzima málica

e. Ninguno

12. ¿Cuál de las siguientes enzimas no forma parte del complejo enzimático piruvato DHasa:

a. Dihidrolipoíl transacetilasa

b. Dihidrolipoíl deshidrogenasa

c. Piruvato descarboxilasa

d. Piruvato carboxilasa

e. Ninguno


68

13. Principal metabolito precursor de oxalacetato para el ciclo de Krebs:

a. Ácido aspártico

b. Piruvato

c. Malato

d. Citrato

e. Ninguno

14. La formación de oxalacetato por carboxilación del piruvato se caracteriza por todo lo siguiente, excepto:

a. Es la principal reacción anaplerótica del ciclo de Krebs.

b. Requiere de biotina.

c. Utiliza energía procedente de la hidrólisis del ATP.

d. Es activada por acetil-CoA.

e. Ocurre en el citosol.

15. Primera reacción del ciclo de Krebs donde hay producción de CO2, agua y ATP:

a. Oxalacetato → citrato

b. Succinil-CoA → succinato

c. Isocitrato → α-cetoglutarato

d. α-cetoglutarato → succinil-CoA

e. Succinil-CoA → succinato

16. Enzima que cataliza la única reacción del ciclo de Krebs donde hay fosforilación a nivel del sustrato (FNS):

a. Succinato tioquinasa

b. ATP-sintetasa

c. Succinato deshidrogenasa

d. Citrato sintetasa

e. Ninguno

17. Todas las siguientes son reacción del ciclo de Krebs NAD-dependientes, excepto:

a. Piruvato → acetil-CoA

b. α-cetoglutarato → succinil-CoA

c. Isocitrato → α-cetoglutarato

d. Malato → oxalacetato

e. Ninguna

18. Única enzima del ciclo de Krebs localizada en la membrana mitocondrial interna:


69

a. Citrato sintetasa

b. Malato deshidrogenasa

c. Cis-aconitasa

d. Succinato deshidrogenasa

e. Ninguna

19. Si marcamos el grupo carboxilo del ácido acético con carbono catorce, ¿cuántas moléculas del CO2 liberado en la primera vuelta del ciclo aparecerán marcados?

a. Una molécula

b. Dos moléculas

c. Cuatro moléculas

d. Doce moléculas

e. Ninguna

20. En cada vuelta del ciclo de Krebs se producen directamente:

a. 1 GTP, 2 NADH + H+ y 1 FADH2

b. 3 NADH + H+, 1 FADH2 y 4 CO2

c. 3 NADH + H+, 1 FADH2 y 2 CO2

d. 12 ATP, 2 CO2 y 4 H2O

e. 3 NADH + H+, 1 FADH2, 2 CO2 y 1 GTP

21. Energía neta obtenida en el ciclo por mol de acetil-CoA en presencia de malonato?

a. 11 ATP

b. 1 ATP

c. 7 ATP

d. 6 ATP

e. Ningún ATP

22. ¿Cuántos ATP se producen en cada vuelta del ciclo en presencia de 2,4-dinitrofenol:

a. 11 ATP

b. 1 ATP

c. 5 ATP

d. 12 ATP

e. Ningún ATP

23. Principal reacción de control del ciclo:


b. Isocitrato → α-cetoglutarato

c. Malato → oxalacetato

d. Succinato → fumarato

e. α-cetoglutarato → succinil-CoA


70

24. ¿Cuál de las siguientes condiciones disminuye la actividad del ciclo de Krebs:

a. Baja relación ATP/ADP

b. Aumento de oxalacetato

c. Alta relación GDP/GTP

d. Alta relación NAD+/ NADH + H+

e. Ninguna

25. Energía neta obtenida en el ciclo por mol de acetil-CoA en una intoxicación por barbitúricos (amital):

a. 3.5 ATP

b. 1.5 ATP

c. 2.5 ATP

d. 2 ATP

e. Ningún ATP

26. Energía neta obtenida por fosforilación oxidativa, desde α-cetoglutarato hasta oxalacetato:

a. 6.5 ATP

b. 5 ATP

c. 2.5 ATP

d. 1.5 ATP

e. 9 ATP

27. Cuántos ATP se obtienen desde succinato hasta oxalacetato en una intoxicación por salicilatos:

a. 6 ATP

b. 2 ATP

c. 1 ATP

d. 3 ATP

e. Ningún ATP

28. ¿Cuál de los siguientes complejos respiratorios no participa en el transporte de electrones por la cadena respiratoria?

a. Succinato deshidrogenasa

b. NADH deshidrogenasa

c. Citocromo-c-oxidasa

d. Ubiquinona-citocromo-c-reductasa

e. Ninguno

29. Eficiencia de la cadena respiratoria mitocondrial para formar ATP mediante fosforilación oxidativa:

a. 95%

b. 5%

c. 35%

d. 65%

e. 100%

30. En una intoxicación por aspirina puede ocurrir todo lo siguiente, excepto:


71

a. Fiebre por disfunción del centro termorregulador hipotalámico

b. Acidosis respiratoria por aumento en la producción de CO2 en el ciclo de Krebs

c. Aumento del consumo de oxígeno en la cadena respiratoria

d. Activación del ciclo de Krebs y producción de mucho GTP

e. Ninguno

31. Todas las siguientes son enzimas reguladoras del ciclo de Krebs, excepto:

a. Citrato sintetasa

b. Isocitrato DHasa

c. Succinato DHasa

d. Malato DHasa

e. Ninguna

32. Todas las siguientes son acciones de los agentes desacoplantes, excepto:

a. Aumentan la producción de calor.

b. Inhiben la liberación de energía oxidativa.

c. Aumentan la producción de GTP en el ciclo de Krebs.

d. Aceleran el transporte de electrones.

e. Aumentan el consumo de oxígeno.

33. ¿En cuál de los siguientes sitios de la cadena respiratoria no se produce ATP?

a. NADH → CoQ

b. CoQ → cit. b

c. Cit. b → cit. c1

d. Cit. b → oxígeno

e. Ninguno

34. ¿Cuál de los siguientes complejos respiratorios no funciona como bomba de protones?

a. NADH DHasa

b. Succinato DHasa

c. Ubiquinona-cit. c reductasa

d. Cit. c reductasa

e. Ninguno


72

35. La piel caliente de los pacientes hipertiroideos (aumento de hormonas tiroideas T3 y T4) se debe a:

a. Liberación de calor mayor de 60% en cadena respiratoria mitocondrial

b. Aumento del consumo de oxígeno

c. Disfunción del centro termorregulador

d. Baja producción de ATP

e. a, b y d

36. Energía neta obtenida teóricamente por mol de acetil-CoA en presencia de cianuro:

a. 5 ATP

b. 7 ATP

c. 8 ATP

d. 9 ATP

e. 6 ATP

37. Según la teoría quimiosmótica sobre la fosforilación oxidativa, la síntesis de ATP requiere:

a. Integridad de la membrana mitocondrial interna

b. Gradiente electroquímico de protones

c. Transporte de electrones por la cadena respiratoria

d. a y b

e. Todos

38. Si se inhibe el ciclo de Krebs:

a. Se inhibe la fosforilación oxidativa.

b. Se inhibe la producción de GTP en el

ciclo.

c. Se inhibe el consumo de oxígeno.

d. a y b

e. Todos

39. El eritrocito obtiene su energía mediante:

a. Fosforilación oxidativa

b. Fosforilación a nivel de sustrato

c. Ambas

d. Ninguno


73

40. Energía neta obtenida directamente en el ciclo de Krebs por fosforilación oxidativa:

a. 9 ATP

b. 10 ATP

c. 11 ATP

d. 12 ATP

e. Ningún ATP

41. Intercambio de materia y energía entre una célula y su madre:

a. Anabolismo b. Catabolismo c. Metabolismo

42. Nucleótido de alta energía que sirve como molécula energética utilizable por la célula:

a. Glucosa

b. ATP

c. GTP

d. Fosfocreatina

43. Fase del metabolismo productora de ATP

a. Anabolismo b. Catabolismo c. Metabolismo

44. Ciclo metabólico que es tanto anabólico como catabólico:

a. Ciclo de Krebs b. Ciclo de pentosas c. Ciclo de la urea

45. Proceso metabólico donde el producto de la última reacción enzimática es el sustrato de la primera reacción:

a. Vía metabólica b. Ciclo metabólico c. Ninguno

46. Principal metabolito alimentador del ciclo de Krebs:

a. Oxalacetato

b. Acetil-CoA

c. Piruvato

d. Ninguno

47. Todas las coenzimas siguientes se requieren para activar el complejo enzimático piruvato DHasa y convertir el piruvato en acetil-CoA, excepto:

a. Coenzima A

b. Biotina

c. Pirofosfato de tiamina

d. NAD+

e. FAD

f. Dihidrolipoílo

48. Localización celular del ciclo de Krebs:

a. Membrana mitocondrial interna b. Membrana mitocondrial externa


74

c. Matriz mitocondrial d. Citosol

49. Metabolito derivado de los hidratos de carbono imprescindible para que el ciclo de Krebs funcione adecuadamente:

a. Acetil-CoA

b. Oxalacetato

c. Malato

d. Lactato

50. La falta de tiamina puede ser causa de:

a. Acidosis láctica

b. Inhibición del complejo piruvato DHasa

c. Ambos

d. Ninguno

51. Intermediario del ciclo de Krebs utilizado para la síntesis de hemo (porfirinas):

a. Oxalacetato

b. Succinil-CoA

c. Succinato

d. Ninguno

52. La única reacción del ciclo de Krebs que utiliza FAD como coenzima aceptora de hidrógeno:

a. Isocitrato → α-cetoglutarato

b. Succinato → fumarato


d. Ninguna

53. Principal función del ciclo de Krebs:

a. Producir CO2

b. Producir H2O

c. Producir ATP

d. Todas

54. Energía neta obtenida en el ciclo de Krebs desde oxalacetato hasta succinato:

a. 5 ATP

b. 7 ATP

c. 6 ATP

d. Ninguna

55. Principal enzima reguladora del ciclo de Krebs:

a. Citrato sintasa

b. Succinato DHasa

c. α-cetoglutarato DHasa

d. Isocitrato DHasa

56. Precursores glucogénicos del ciclo de Krebs:


75

a. Oxalacetato

b. α-cetoglutarato

c. Succinil-CoA

d. a y b

e. Todas

57. Única reacción del ciclo de Krebs donde se produce GTP por fosforilación a nivel de sustrato


b. Malato → oxalacetato

c. Succinato → fumarato

d. Succinil-CoA → succinato

58. Todas las reacciones siguientes requieren NAD+ como coenzima, excepto:

a. Isocitrato → α-cetoglutarato

b. Succinato → fumarato


d. α-cetoglutarato → succinil-CoA

59. Energía obtenida por fosforilación oxidativa por mol de acetil-CoA:

a. 12 ATP

b. 9 ATP

c. 10 ATP

d. 11 ATP

60. Todos los siguientes compuestos y factores activan al ciclo de Krebs, excepto:

a. Acetilcolina

b. ATP

c. NAD

d. Oxígeno

e. Oxalacetato

61. Energía neta obtenida desde α-cetoglutarato hasta oxalacetato:

a. 7.5 ATP

b. 2.5 ATP

c. 9 ATP

d. 5 ATP

62. Energía neta obtenida en el ciclo de Krebs desde piruvato hasta CO2 + H2O:

a. 12.5 ATP

b. 13 ATP

c. 15 ATP

d. Ninguna

63. Metabolito con el cual comienza y termina el ciclo de Krebs:

a. Acetil-CoA

b. Oxalacetato

c. Ambos

d. Ninguna


76

64. Todas las siguientes son enzimas reguladoras del ciclo de Krebs, excepto:

a. Citrato sintasa

b. Malato DHasa

c. Isocitrato DHasa

d. Succinato DHasa

e. Ninguna

65. Principal enzima anaplerótica del ciclo de Krebs:

a. Piruvato DHasa

b. α-cetoglutarato DHasa

c. Piruvato carboxilasa

d. Succinato DHasa

66. Reacción productora de CO2 en el ciclo de Krebs:

a. Piruvato → acetil-CoA

b. Isocitrato → α-cetoglutarato

c. Succinil-CoA → succinato

d. Citrato → isocitrato

67. Localización del sitio 2 de la fosforilación oxidativa:

a. NADH → CoQ

b. NADH → FMN

c. Cit. b → cit. c1

d. Ninguno

68. ¿Cuál de los siguientes complejos respiratorios no es una bomba de protones?

a. Succinato DHasa

b. NADH DHasa

c. Ubiquinona-cit. c reductasa

d. Citocromo c oxidasa

e. ATP sintasa

f. a y e

69. El cianuro es un inhibidor del transporte de electrones que actúa a nivel de:

a. NADH → CoQ

b. Cit. b → cit. c1

c. Cit. c → O2

d. Cit. c1 → cit. c

70. El complejo enzimático piruvato DHasa tiene una regulación:

a. Covalente

b. Alostérica

c. Ambos

d. Ninguno


77

71. Según la teoría quimiosmótica, la síntesis de ATP por fosforilación oxidativa requiere:

a. Transporte de electrones

b. Semipermeabilidad de la membrana mitocondrial interna

c. Gradiente electroquímico de protones

d. a y b

e. Todos

72. La energía neta se obtiene en el ciclo de Krebs en presencia de dicumarol (agente desacoplante):

a. 11 ATP b. 1 ATP c. Ningún ATP

73. Los agentes desacoplantes producen:

a. Fiebre

b. Aumento producción de agua oxidativa

c. Aumento de producción de CO2

d. Inhibición de fosforilación oxidativa

e. Todos

74. Eficiencia de la cadena respiratoria para producir ATP por fosforilación oxidativa:

a. 95%

b. 5%

c. 40%

d. 60%

e. Ninguno

75. Intermediario del ciclo de Krebs precursor de ácidos grasos:

a. Citrato

b. Oxalacetato

c. Malato

d. Acetil-CoA

e. a y d

76. Los inhibidores de la cadena respiratoria:

a. Bloquean flujo de electrones.

b. Bloquean síntesis de ATP por fosforilación oxidativa.


78

c. Aumentan la producción de agua metabólica.

d. a y b

e. Todos


79

APAREA

77. Producto de la principal reacción anaplerótica del ciclo de Krebs

78. Único intermediario de alta energía del ciclo de Krebs

79. Precursor de citocromo c y hemoglobina

80. Metabolito acumulado en intoxicación por malonato

81. Sustrato de la primera reacción del ciclo de Krebs donde se produce ATP por fosforilación

oxidativa

82. Metabolito del ciclo de Krebs cuya síntesis es inhibida por falta de hierro

83. Producto del complejo enzimático piruvato DHasa

84. Producto de la principal reacción de control del ciclo

85. Intermediario del ciclo derivado del ácido aspártico

86. Intermediario del ciclo derivado de los ácidos grasos de número impar de carbonos

87. Principal metabolito alimentador del ciclo de Krebs

88. Principal metabolito de encrucijada

89. Sustrato de la enzima succinato DHasa

90. Metabolito derivado del piruvato por acción de la piruvato carboxilasa

91. Metabolito cuya producción aumenta por la falta de tiamina

92. Producto de la primera reacción del ciclo de Krebs

93. Metabolito precursor de acetil-CoA y oxalacetato


80


81


82

A

I. METABOLISMO DE HIDRATOS DE CARBONO

A. GENERALIDADES

1. Los carbohidratos son compuestos que contienen al menos tres átomos de carbono, una serie de grupos

hidroxilo y usualmente un grupo ceto o un grupo aldehído. Pueden contener grupos fosfato, amino o

sulfato.

2. En el organismo, los monosacáridos (carbohidratos más simples) son usualmente de la serie D.

3. Los monosacáridos forman anillos que usualmente contienen 5 o 6 miembros y son llamados furanosas

y piranosas, respectivamente. El grupo hidroxilo en el carbono anomérico (carbono del grupo

carbonilo) puede tener configuración α o β.

4. Los monosacáridos se unen por enlaces o-glucosídicos para formar disacáridos, oligosacáridos y

polisacáridos.

5. Los monosacáridos pueden ser oxidados a sus ácidos correspondientes o reducidos a polioles.

B. PRINCIPALES HIDRATOS DE CARBONO DE LA DIETA

5. Los hidratos de carbono constituyen el 50-60% de la energía que obtenemos de la dieta.

6. Almidón: es el más abundante y representa alrededor del 90% de los hidratos de carbono de la dieta.

Lo ingerimos en cereales, tubérculos y leguminosas. El almidón mezcla de dos polisacáridos muy

similares: la amilosa y la amilopectina. La amilopectina se diferencia de la amilosa en que contiene

ramificaciones unidas al “tronco” central por enlaces α-D-(1,6).

Hidratos de carbono

U N I D A D

2

UNIDAD 2: Hidratos de carbono

83

7. Sacarosa: presente en el azúcar de caña, chocolates, dulces, bebidas gaseosas, panes dulces, bizcochos,

vinos dulces, cocteles de frutas, flanes, helados, etc.

8. Lactosa: presente en la leche y sus derivados

9. Maltosa: presente en las maltas y frutas

10. Fructosa: presente en las frutas y miel

C. DIGESTIÓN

3. La digestión de los hidratos de carbono comienza en la boca donde un 5% del almidón es degradado

por la ptialina o amilasa salivar hasta moléculas de maltosa.

4. La ptialina requiere el ion cloruro (Cl-) para ser activada.

5. La ptialina hidroliza el 30% del almidón. Su acción termina en el estómago donde es desnaturalizada

e inactivada por el HCl del jugo gástrico.

6. La verdadera digestión de los hidratos de carbono ocurre en el intestino delgado con la participación

de las enzimas pancreáticas e intestinales.

7. El 70% restante del almidón es hidrolizado por la amilasa pancreática, dextrinasas y las glucoamilasas

intestinales hasta moléculas de maltosa.

8. La dextrina es hidrolizada por acción de la dextrinasa a moléculas de maltosa e isomaltosa.

9. El trisacárido maltotriosa es hidrolizado por acción de la maltasa a tres moléculas de glucosa.

10. Finalmente los disacáridos (maltosa, sacarosa y lactosa) son hidrolizados hasta monosacáridos por

disacaridasas específicas producidas por el borde en cepillo de las vellosidades intestinales.

Disacárido Disacaridasa Producto


84

maltosa (α-1,4) maltasa glucosa + glucosa

isomaltosa (α-1,6) isomaltasa glucosa + glucosa

sacarosa sacarasa glucosa + fructosa

lactosa lactasa glucosa + galactosa 0.


85


86

D. ABSORCIÓN INTESTINAL


87

Los hidratos de carbono se absorben en forma de monosacáridos, siendo la glucosa el más abundante.

Los monosacáridos se absorben por tres mecanismos diferentes:

1. Transporte activo

a. Constituye la principal forma de absorción de los hidratos de carbono.

b. La glucosa y la galactosa se absorben mediante transporte activo secundario acoplado a la ATPasa

Na+/K+ intestinal. La galactosa se absorbe más efectivamente.

c. El transportador SGLT-1 (transportador sodio-glucosa) cotransporta sodio-glucosa y/o sodio-

galactosa.

2. Difusión facilitada

a. Representa el principal mecanismo de absorción de la fructosa. La fructosa solo requiere del

transportador GLUT-5 en la membrana del enterocito para atravesar la barrera intestinal.

b. La glucosa se absorbe por difusión facilitada cuando su concentración en la luz intestinal es muy

alta. En estos casos, actúa el transportador GLUT-3 en la membrana del enterocito.


88

3. Difusión simple

a. Los monosacáridos más pequeños, como las pentosas, tetrosas y triosas, se absorben siguiendo un

gradiente de concentración.

E. DESTINO DE LOS MONOSACÁRIDOS

Cuando la glucosa llega al enterocito, un 50% de ella es

fosforilada y oxidada hasta lactato para obtener energía en

forma de ATP. El otro 50% de la glucosa absorbida y el resto

de los monosacáridos salen del enterocito a través del

GLUT-2 y llegan al hígado por el sistema porta para ser

metabolizados.

El lactato producido en el intestino también entra por

la vena porta y al llegar al hígado sigue la reversa de la

glucólisis para formar nuevamente glucosa. Las otras

hexosas cuando llegan al hígado pueden convertirse también

en glucosa (ver sección de gluconeogénesis).

F. APLICACIÓN CLÍNICA

1. Insuficiencia pancreática: Los pacientes con insuficiencia pancreática (fibrosis quística del

páncreas) pueden tolerar cantidades generosas del almidón a pesar de la deficiencia en la secreción de

amilasa pancreática y dextrinasas. Esto se debe a la actividad de la ptialina y de las glucoamilasas

intestinales.

2. Inhibidores de las α-glucosidasas intestinales: La acarbosa (® Glucobay) es un inhibidor de las α-

glucosidasas intestinales (glucoamilasas, sacarasa y maltasa). Se utiliza en el tratamiento de la

intolerancia a la glucosa (diabetes mellitus) pues inhibe las enzimas intestinales que digieren el

almidón, la sacarosa y la maltosa. Por lo tanto interfieren con la absorción intestinal.


89

Los azúcares al no ser digeridos pasan hacia el colon donde son fermentados por bacterias

anaeróbicas produciendo flatulencia y diarrea osmótica en pacientes sensibles. El efecto de la acarbosa

sobre la glicemia es similar al de las fibras dietéticas. Sin embargo, su elevado costo y los efectos

colaterales que puede ocasionar sobrepasan los beneficios de su uso en pacientes con diabetes mellitus.

3. Intolerancia a la lactosa: Aproximadamente tres cuartos de la población mundial adulta tiene

deficiencia de lactasa intestinal por lo cual no toleran la leche y sus derivados. Esta deficiencia de

sacaridasas intestinales es más común debido a dos razones esenciales:

a. Es producida por las células más superficiales de la mucosa intestinal, por lo cual es la primera

disacaridasa que se afecta en casos de atrofia o lesión de las vellosidades intestinales.

b. Es la disacaridasa que se produce en menor cantidad.

Orden de frecuencia la intolerancia a los disacáridos:

a. Deficiencia de lactasa

b. Deficiencia de sacarasa

c. Deficiencia de maltasa

Los pacientes con deficiencia de lactasa intestinal no pueden digerir o hidrolizar la lactosa. Por lo

tanto, este disacárido pasa al colon donde es fermentado por las bacterias anaeróbicas nativas con la

producción de gases que ocasionan flatulencia y distención abdominal. Además se producen ácidos

de cadena corta (heces ácidas). La lactosa por efecto osmótico atrae al agua hacia la luz intestinal,

provocando un cuadro de diarrea osmótica con deshidratación y desbalance hidroeléctrico.

En las heces y en la orina aparece lactosa como azúcar reductor, ayudando al diagnóstico. Otras

pruebas diagnósticas son las siguientes: prueba de tolerancia oral a la lactosa, determinación de

hidrógeno en el aire espirado, biopsia intestinal y radiografía de colon baritado.

En el tratamiento deben evitarse los lácteos o usar leche sin lactosa. Se deben incluir suplementos

orales de lactasa. Algunos pacientes toleran bien el yogur y el queso añejo.


90

4. Intoxicación por digitálicos: Los digitálicos son fármacos cardiotónicos utilizados para tratar

pacientes con insuficiencia cardíaca. En casos de intoxicación, los digitálicos inhiben la bomba de

sodio intestinal, por lo cual también se bloquea la absorción intestinal de la glucosa y la galactosa.

Esto puede provocar hipoglicemia y además habrá diarrea osmótica debido a que la glucosa y

galactosa atraen agua hacia la luz intestinal.

G. METABOLISMO DE LA FRUCTOSA

El ser humano obtiene la fructosa principalmente por la escisión en el intestino de la sacarosa que libera

cantidades equimolares de glucosa y fructosa. Además la obtiene en forma libre en muchas frutas, miel y

en el jarabe de maíz utilizado para edulcorar muchos alimentos. En la dieta occidental, la fructosa obtenida

por estas vías aporta el 10% de las calorías. Se debe tener en cuenta que la fructosa no depende de la

insulina para entrar a las células y tampoco promueve su secreción.

1. Fosforilación de la fructosa: Antes de entrar a las vías del metabolismo intermediario, la fructosa

debe ser fosforilada por acción de la enzima hexoquinasa o (principalmente) fructoquinasa

(cetohexoquinasa) que se encuentra solo en el hígado. Es importante destacar que la fructoquinasa

cataliza la formación de fructosa-1-fosfato y la hexoquinasa forma fructosa-6-fosfato que ya es parte

de las vías glucolíticas comunes.

2. Escisión de la fructosa-1-fosfato: La fructosa-1-fosfato, a diferencia de la fructosa-6-fosfato, no es

fosforilada a fructosa-1,6-bifosfato. Sorprendentemente esta molécula es escindida por la aldolasa B

(presente solo en el hígado), formando dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído.

3. Cinética del metabolismo de la fructosa: Como las triosas formadas de la fructosa-1-fosfato están

más allá de la principal reacción de control de la glucólisis, la rapidez del metabolismo de la fructosa

es mayor que el de la glucosa.

4. Desórdenes del metabolismo de la fructosa: La deficiencia de una de las dos enzimas mencionadas

para la introducción de la fructosa en las vías del metabolismo intermediario resulta en distintas

enfermedades. En el caso de la deficiencia de fructoquinasa, se produce una condición benigna llamada

“fructosuria esencial” heredada de manera autosómica recesiva y carente de síntomas. En


91

contraposición, la deficiencia de aldolasa B produce “intolerancia hereditaria a la fructosa” (HFI por

sus siglas en inglés) que se manifiesta con hiperuricemia, hipoglicemia, vómitos y descenso de los

factores de coagulación.

5. Conversión de la manosa en fructosa-6-fosfato: La manosa es fosforilada por la hexoquinasa,

formando manosa-6-fosfato que con la enzima fosfomanosa isomerasa se transforma en fructosa-6-

fosfato que ya es parte de las vías del metabolismo intermediario.

6. Conversión de la glucosa en fructosa vía sorbitol: La aldosa reductasa reduce la glucosa a sorbitol

que por acción de la enzima sorbitol deshidrogenasa se puede convertir en fructosa.

H. METABOLISMO DE LA GALACTOSA

La mayor fuente de galactosa es la lactosa proveniente de la leche y los productos lácteos. También puede

ser obtenida por la degradación de carbohidratos complejos. Tampoco depende de la insulina para entrar

a las células.

1. Fosforilación de la galactosa: También es fosforilada para ser metabolizada, en la mayoría de los

tejidos, por acción de la galactoquinasa, que produce galactosa-1-fosfato.

2. Formación de UDP-galactosa: La galactosa-1-fosfato reacciona con la UDP-glucosa, formando

UDP-galactosa y glucosa-1-fosfato. La enzima que cataliza esta reacción es la galactosa-1-fosfato

uridiltransferasa.

3. Uso de UDP-galactosa como fuente de carbono para la glucólisis o la gluconeogénesis:

Básicamente se utiliza en la formación de UDP-glucosa por la UDP-hexosa-4-epimerasa. La UDP-

glucosa participa de múltiples reacciones como en la glucogénesis.

4. Papel de la UDP-galactosa en reacciones biosintéticas: Es utilizada en muchas rutas sintéticas como

la síntesis de lactosa, glicoproteínas y glucolípidos. También se debe mencionar que por acción de la

fosfoglucomutasa, la glucosa-1-fosfato se transforma en glucosa-6-fosfato que forma parte importante

de las reacciones metabólicas de carbohidratos en general.


92

5. Desórdenes del metabolismo de la galactosa: La galactosa-1-fosfato uridiltransferasa es deficiente

en individuos con galactosemia clásica que causa síntomas parecidos a la HFI, solo que se afectan más

tejidos. La deficiencia de galactoquinasa es parecida a la deficiencia de fosfofructoquinasa, pero las

cataratas son comunes (siendo esta dañina).


93

II. GLUCOGENÓLISIS

Es la degradación del glucógeno hepático hasta moléculas de glucosa y del glucógeno muscular hasta

lactato por las enzimas glucógeno fosforilasa y desramificante.

A. GLUCOGENÓLISIS HEPÁTICA

1. Es la principal fuente de glucosa durante el ayuno temprano o de corta duración (12-18h). Esto

significa que entre una comida y otra (incluyendo el ayuno nocturno), el glucógeno hepático es

responsable de mantener la glucemia en niveles fisiológicos y proveer glucosa a los tejidos

glucodependientes (eritrocito, cerebro, médula renal, entre otros).

2. Es activado por la adrenalina y el glucagón, que a través del AMPc, inician un sistema de cascada que

activa, mediante una fosforilación, a la enzima fosforilasa hepática o glucógeno fosforilasa. Esta es la

enzima reguladora de la glucogenólisis hepática y está localizada en la membrana del retículo

endoplásmico; sin embargo, está ausente en la mayoría de los demás tejidos. Esta comienza por un

extremo de la cadena e hidroliza los enlaces glucosídicos α-1,4 del glucógeno, liberando residuos de

glucosa-1-fosfato. Sin embargo, esta enzima no puede actuar en los enlaces glucosídicos de los 4

residuos glucosilos próximos a una ramificación, debido a impedimento estérico.

3. Esta enzima puede ser encontrada de dos formas: glucógeno fosforilasa a, que es la forma activa y

fosforilasa b (inactiva). En el hígado predomina la forma activa: se debe generar glucosa hasta que se

le señale a la enzima lo contrario. El paso de la forma activa a la inactiva se da cuando se detecta

presencia de suficiente glucosa.

4. La cascada funciona de la siguiente manera:

a. Epinefrina y glucagón se unen a receptores de membrana, el primero a los receptores β y el

glucagón a los receptores de glucagón en el hígado. Estos eventos activan a la proteína G y a través

de esta se transmite la señal.


94

b. La subunidad GTP, de la proteína G, activa la proteína transmembrana adenilato ciclasa, que

cataliza la formación de AMPc a partir de ATP.

c. El nivel elevado de AMPc activa a la proteína quinasa A, que cataliza la disociación de las

subunidades catalíticas de esta. . Estas últimas son activadas por la disociación y fosforilan a la

enzima fosforilasa quinasa, activándola.

d. Fosforilasa quinasa es quien convierte a la glucógeno fosforilasa hepática b a su forma activa,

glucógeno fosforilasa a, al transferir un grupo fosfato del ATP a un residuo de serina en las

subunidades de la fosforilasa.

5. El rompimiento del glucógeno por fosforilación provee ventaja energética, porque el azúcar liberado

ya está fosforilado, en vez de ser liberado con H2O donde se tendría que gastar energía en forma de

ATP para ingresar a la vía glucolítica. Además, en las células musculares no existe transportador para

glucosa-1-fosfato, que tiene una carga negativa en condiciones fisiológicas, así que no puede ser

transportado fuera de la célula.

6. La enzima glucógeno fosforilasa requiere de la coenzima fosfato de piridoxal (PLP), un derivado de

la piridoxina (vitamina B6).

7. Posteriormente, la glucosa-1-P se convierte en glucosa-6-P, por acción de la enzima fosfoglucomutasa,

para luego ser desfosforilada por la enzima glucosa-6-fosfatasa, formando glucosa libre. Esta es la

enzima anaplerótica responsable de mantener la glicemia durante el ayuno de cualquier duración, pues

también se activa durante la gluconeogénesis.

8. La glucosa-6-fosfato derivada de esta ruptura puede tener 3 destinos:

a. Ser el sustrato inicial para la glucólisis

b. Convertirse en glucosa libre y ser liberada en el torrente sanguíneo

c. Ser procesado en la vía de las pentosas fosfato para proveer NADPH y derivados de ribosa.

9. El otro componente importante en este proceso es la enzima desramificante, que cataliza la extracción

de estos 4 grupos más cercanos a la ramificación. Esta enzima tiene 2 actividades catalíticas: actúa


95

como transferasa y como una α-1,6-glucosidasa, esta última encargada de hidrolizar los enlaces

glucosídicos α-1,6 del glucógeno.

Como transferasa, este remueve una unidad que contiene 3 residuos de glucosa y lo agrega al final

de la cadena con un enlace α-1,4-glucosídico. El residuo glucosilo restante en la ramificación α-1,6

es hidrolizado, liberando una molécula de glucosa libre.

10. El efecto inhibitorio directo de los niveles altos de glucosa en sangre es más rápido que los efectos

de los valores de insulina/glucagón.

11. La epinefrina, liberada en la médula renal, estimula la glucogenólisis hepática a través de dos

receptores:

a. α-receptores: al unirse a estos receptores, inducirá a la liberación de Ca2+ del retículo

endoplásmico, y posteriormente este se une a la calmodulina, que es un de las subunidades de la

fosforilasa quinasa, lo que conlleva a una activación parcial de esta enzima. La estimulación

simultánea por epinefrina y glucagón desemboca en la máxima movilización del glucógeno

hepático.

b. β-receptores: a través de estos, la epinefrina desencadena un mecanismo similar al glucagón, a

través del AMPc.

12. Cuando estas hormonas desaparecen, la cascada que activa a la glucógeno fosforilasa se inactiva,

desencadenando el paso de esta de la forma activa a la inactiva.

Activación de la glucogenólisis hepática


96

Glucogenólisis hepática


97

B.

GLUCOGENÓLISIS MUSCULAR

Es un proceso muy parecido a la glucogenólisis hepática, excepto por unos cuantos aspectos:

1. En el músculo la forma estándar es la b o inactiva, debido a que en el músculo la fosforilasa solo

necesita ser activa durante la contracción. Esta forma es activada por altas concentraciones de AMP.

Por ende, cuando el músculo se contrae y el ATP pasa a AMP, se pasa de la forma inactiva a la activa.

2. La regulación de la glucogenólisis en el músculo esquelético está relacionada con la disponibilidad

de ATP para la contracción muscular. El glucógeno del músculo esquelético produce glucosa-1-

fosfato y una pequeña cantidad de glucosa libre. La glucosa-1-fosfato es convertida a glucosa-6-

fosfato, que es utilizada para la vía glucolítica.

3. La ausencia de glucosa-6-fosfatasa en el músculo esquelético impide la conversión de las unidades

glucosilo, desde glucógeno hacia glucosa sérica. Por ende, el glucógeno muscular solo es degradado

cuando hay necesidades altas de ATP proveniente de glucólisis.

4. Las demandas más altas ocurren durante la glucólisis anaerobia, la cual requiere más moles de glucosa

por cada ATP producido que el obtenido por la oxidación de glucosa a CO2. La glucólisis anaerobia


98

solo ocurre en tejidos que tienen pocas mitocondrias, una mayor cantidad de enzimas glucolíticas o

fibras glucolíticas de contracción rápida. Esto ocurre frecuentemente al inicio del ejercicio. Es por esto

que la regulación de la degradación del glucógeno muscular debe responder rápidamente a la

necesidad por ATP-marcada por el aumento de AMP.

5. La regulación de la degradación del músculo tiene varios aspectos importantes a resaltar:

a. El glucagón no tiene efectos en el músculo, por ende, los niveles de glucógeno en el músculo no

varían con el ayuno/ingesta.

b. El AMP es una activador alostérico de la isoenzima glucógeno fosforilasa muscular, pero no de la

glucógeno fosforilasa hepática.

c. Los efectos del Ca2+ provienen principalmente de la liberación de este del retículo sarcoplásmico

posterior a la estimulación neural, no por estimulación de la epinefrina.

d. La glucosa no es un inhibidor fisiológico de la glucógeno fosforilasa muscular.

e. Los efectos de fosforilación por PKA estimulada por epinefrina sobre la degradación de glucógeno

muscular son similares a los que ocurren en el hígado.

Glucogenólisis muscular


99

C. CONSIDERACIONES CLÍNICAS

A continuación se presenta un cuadro con las enfermedades por almacenamiento de glucógeno más

frecuentes:

Tipo Enzima deficiente Órgano afectado

Glucógeno en el órgano afectado

Características y manifestaciones clínicas

I: Von Gierke Glucosa-6-fosfatasa Hígado y

riñón Aumentado

Estructura normal

-Hepatomegalia masiva -No hay crecimiento saludable -Hipoglucemia severa -Cetosis -Hiperuremia -Hiperlipemia


100

Tipo Enzima deficiente Órgano afectado

Glucógeno en el órgano afectado

Características y manifestaciones clínicas

II: Pompe α-1,4-glucosidasa lisosomal

Todos los órganos

Excesivamente aumentado

Estructura normal

Muerte ocurre por fallo cardiorrespiratorio, usualmente antes de los 2 años

III: Cori Amilo-1,6-glicosidasa (enzima desramificante)

Músculo e hígado

Aumentado Ramas externas

cortas

Parecido al tipo I, pero con curso más leve

IV: Andersen

Enzima ramificante (α-1,4→ α-1,6)

Hígado y bazo

Cantidad normal Ramas externas

muy largas

-Cirrosis hepática progresiva -Muerte por fallo hepático, antes de los 2 años

V: McArdle Fosforilasa Músculo Aumento moderado

Estructura normal

-Capacidad limitada para ejercicio extenuante debido a calambres musculares dolorosos -En los demás sentidos, el paciente es normal y tiene un buen desarrollo.

VI: Hers Fosforilasa Hígado Aumentado Parecido al tipo I, pero con curso más leve

VII Fosfofructoquinasa Músculo Aumentado Estructura normal Parecido al tipo V

VIII Fosforilasa quinasa Hígado Aumentado Estructura normal

-Hepatomegalia leve -Hipoglucemia leve


101

III. FOSFORILACIÓN DE LOS MONOSACÁRIDOS (HEXOSAS)

1. La fosforilación es la primera modificación que experimentan los monosacáridos después de que

llegan a la célula.

2. Es un proceso de activación que requiere ATP como fuente de fosfato, Mg2+ o Mn2+ como cofactor y

de una quinasa.

3. Hay dos enzimas encargadas de fosforilar la glucosa: una que trabaja en “baja” (hexoquinasa) y otra en

“alta” (glucoquinasa). Esto garantiza la oxidación de glucosa, tanto en inanición como al ingerir

hidratos de carbono.

4. La Km de la hexoquinasa para la glucosa es de 0.1 mM. Esto significa que, cuando en la célula la

concentración de la glucosa es tan pequeña como 0.1 mM. (1.8 mg/dl), la hexoquinasa ha alcanzado

su velocidad media.

5. El Km de la glucoquinasa para la glucosa es de 10 mM (180 mg/dl). Estos niveles se alcanzan cuando

ingerimos hidratos de carbono. Esto significa que la glucoquinasa solo se activa cuando ingerimos

hidratos de carbono y su síntesis es inducida por la insulina.

Características Hexoquinasa Glucoquinasa

Edad Intraútero y extraútero Extraútero

Tejido Todos Sólo hígado y páncreas (células β)

Sustrato Glucosa, manosa y fructosa Solo glucosa

Cofactores Mg+2 y Mn+2 Mg+2 y Mn+2

Control Constitutiva Inducida por insulina

Km (glucosa) 0.1 mM (alta afinidad) 10 mM (baja afinidad)

Regulación Activada por ATP Inhibida por glucosa-6-P –


102

Efecto de la dieta – Activada por carbohidratos

Inhibida en ayuno, inanición, diabetes, sepsis, estrés

0.

6. La fosforilación prepara a los monosacáridos para poder metabolizarse y producir energía en forma

de ATP. De igual forma, evita la salida de los azúcares de la célula debido a que la carga negativa del

azúcar fosforilado es rechazada por el grupo fosfato de los fosfolípidos que constituyen la membrana

plasmática.

7. La fosforilación de las hexosas favorece su entrada a la célula porque mantiene una concentración de

azúcar más bajo en el interior de la célula.

8. Para que un azúcar pueda salir de la célula debe ser desfosforilada. En el caso de la glucosa-6-fosfato,

la enzima que la convierte en glucosa libre es la glucosa-6-fosfatasa.

9. En resumen:

a. Los monosacáridos intracelulares son azúcares fosforilados.

b. Los monosacáridos extracelulares son azúcares no fosforilados.


103

Fosforilación de hexosas


104

IV. PAPEL DE LA INSULINA EN LA REGULACIÓN DE LA

GLUCEMIA

A. ASPECTOS FISIOLÓGICOS Y BIOQUÍMICOS

1. Cuando ingerimos hidratos de carbono, después del período absortivo ocurre una elevación de la

glicemia que a nivel de la vena porta alcanza los niveles de 180 mg/dL.

2. Parte de esta glucosa sale del hígado y llega a la circulación general produciendo una hiperglicemia.

3. Esta hiperglicemia retorna a los niveles fisiológicos de glicemia (65-110 mg/dL), aproximadamente 2

horas después de la persona haber comido.

4. Cuando la sangre hiperglucémica baña el páncreas, sus células beta responden segregando insulina

hacia la sangre.

5. La insulina se encargará de normalizar la glucemia y lo consigue a través de las siguientes acciones:

1. En el hígado induciendo las siguientes enzimas:

a. Glucoquinasa, encargada de fosforilar la glucosa

b. Fosfofructoquinasa y piruvatoquinasa, enzimas reguladoras de la glucólisis

c. Piruvato deshidrogenasa, complejo enzimático que cataliza la conversión de piruvato en acetil-

CoA (descarboxilación oxidativa del piruvato) a nivel mitocondrial

d. Glucosa-6-P deshidrogenasa, enzima reguladora del ciclo pentosas

e. Glucógeno sintetasa, enzima reguladora de la glucogénesis

2. La insulina llega al músculo y se une a sus receptores localizados en la membrana plasmática de

este tejido, aumentando la entrada de glucosa:

a. La glucosa entra al músculo y se oxida en la glucólisis para producir ATP.

b. La glucosa se almacena en forma de glucógeno muscular que será una fuente de ATP.


105

3. La insulina se une a sus receptores periféricos del tejido adiposo favoreciendo la entrada de

glucosa.

a. La glucosa puede servir como fuente de ATP en la glucólisis

b. La mayor proporción de glucosa que llega al tejido adiposo se transforma en triglicéridos los

cuales se almacenan.

NOTA: La glucosa no necesita la insulina para entrar al cerebro, hígado y eritrocito.

Mecan

ismo de

acción de


106

B. APLICACIÓN CLÍNICA

1. El ejercicio físico mejora la tolerancia de los hidratos de carbono porque estimula la

utilización de glucosa en los tejidos periféricos (músculo y tejido adiposo).

2. El ejercicio físico disminuye la grasa corporal por lo cual aumenta los transportadores de glucosa a

nivel del tejido adiposo.

3. Un ejercicio físico intenso puede provocar hipoglicemia.

4. El ejercicio físico disminuye los requerimientos de insulina, por lo cual todos los pacientes diabéticos

deben practicar algún tipo de actividad física.

5. El cerebro está en capacidad de utilizar glucosa aún en ausencia de insulina. Es un mecanismo de

protección para preservar el SNC en los pacientes diabéticos.

C. INSULINA BASAL, ARTÍCULO POR EL DR. ARTURO ROLLA

(UNIVERSIDAD DE HARVARD)

La célula beta tiene tres funciones principales:

1. Mide la glucemia como si fuera un glucómetro instantáneo… ¡y sin baterías!

2. Segrega insulina.

3. Acopla las dos funciones perfectamente de manera que mantiene las glucemias entre 70 y 140

mg/dL mientras ayunamos y después de las comidas.

La secreción de insulina es de dos tipos:

a. Cuando no estamos comiendo, como puede ser durante la noche mientras dormimos

b. Con las comidas

Mientras no estamos comiendo la célula beta segrega pequeñas cantidades de insulina para mantener

el sistema “tibio” y para asegurarse de que el hígado no produzca demasiada glucosa. El hígado tiene que


107

producir exactamente la glucosa necesaria para que la glucemia no baje de 70 mg/dL y el cerebro tenga

suficiente “comida”.

Esta secreción entre las comidas es lo que llamamos “basal” y es exactamente la misma que usan las

bombas (“basal”), pero no es estática. Es más complicada que ponerla en “punto muerto” pues el efecto de

la insulina varía durante el día. Como sabes muy bien, por ejemplo, la insulina tiene menos efecto durante

la madrugada (fenómeno del alba), entonces la célula beta y las bombas tienen que aumentar la insulina

“basal” para evitar que la glucemia aumente.

Encima de eso hay otro fenómeno interesante que aún no entendemos muy bien. La célula beta

segrega en pulsos, cada 15 a 30 minutos. Aún si se separan las células beta del páncreas y se las pone en

un tubo de ensayo. Tienen un programa interno que las hace segregar cada 15 a 30 minutos un pulso de

insulina. No sabemos cómo de importante es esto, pero te cuento de paso que estos pulsos parecen estar

alterados en personas con DM-2 por ejemplo.

Pasemos ahora a la secreción de insulina por la célula beta con las comidas. Es sumamente interesante

pues nos enseña mucho de cómo actúa la insulina. La célula beta tiene otro programa para segregar con

las comidas. Es el “Programa 1-2”, como yo lo he bautizado. Cada vez que la célula beta es estimulada

por lo que sea, segrega en “1-2”, o sea, tiene una primera y segunda fase.

La primera fase es rápida e intensa, dura unos 15 a 30 minutos, dando un pico alto, mucho más alto

de lo que le indicaría la glucemia del momento. Ya veremos que la secreción de insulina en la primera

fase es inapropiada para la glucemia, pues la insulina comienza a aumentar ANTES de que la glucemia

aumente por la comida que estamos ingiriendo.

Por años sabíamos que la primera fase existía pero no entendíamos muy bien por qué. Ahora creemos

que entendemos un poco más. El efecto de la insulina tarda en hacerse efectivo pues tiene que estimular

el receptor, y luego los efectos dentro de las células (cambios en la función de muchas enzimas) tardan

en ocurrir. Si uno come y la glucemia sube, con la insulina subiendo al mismo tiempo, el efecto de la

insulina tardaría en aparecer y permitiría a la glucemia aumentar mucho en los momentos iniciales después

de la comida. ¡Por eso el programa de secreción de la célula beta le hace dar una "patada inicial" para


108

despertar el sistema y dejarlo preparado para cuando la paella llegue a la sangre! NESTOR: ¡Si supieras

de todas las paellas que me he comido desde Rivadesella!

La primera fase de secreción de la célula beta va a tener dos efectos muy importantes a continuación.

Primero, como es segregada en el páncreas va por las venas del sistema de la vena porta directamente al

hígado en concentración muy alta. O sea, que el hígado recibe la "noticia" amplificada. Y es justamente

lo que se quiere pues el páncreas quiere forzar al hígado a que deje de producir glucosa, pues más glucosa

está viniendo de la comida. Si el hígado no deja de producir glucosa -como ocurre en diabetes- no se

puede controlar la excursión glucémica de la comida ya que se suma lo que uno come a lo que el hígado

produce.

La otra función de la primera fase de secreción insulínica es que "prepara" o "ceba" al sistema de

captación de glucosa en los otros tejidos -esto es más que nada el músculo que capta el 80% de la glucosa

que comemos. Parecería que los transportadores GLUT-4, que son la puerta de entrada de la glucosa en

las células, serían como una puerta con resorte. O sea, que necesita una "patada inicial" -Ramón, ¡creo

que tú le dirías puntapié pero nosotros los sudacas andamos a las patadas! Pues bien, sigamos, una "patada

inicial" para que se abra la puerta y luego es necesario solamente un poco de fuerza para mantenerla

abierta.

Esto es lo que hace la segunda fase. La segunda fase es menos intensa y tarda unas dos horas. Ya la

puerta de los transportadores GLUT-4 están abiertas, sólo queda mantenerlas así para que el resto de la

glucosa continúe penetrando dentro de las células. Para eso no precisas una concentración muy alta de

insulina. Necesitas un nivel un poco aumentado nada más.

Cuando toda la glucosa entró dentro de las células del músculo, hígado, grasa, etc., entonces las

glucemias ya vuelven a lo normal y la célula beta pasa a su secreción "basal". La primera fase de secreción

está condicionada por una serie de fenómenos interesantes, y se la está estudiando mucho pues cuando

falla, el sistema no funciona bien y la glucemia aumenta demasiado después de las comidas. Esto es

justamente lo que ocurre en los estadios iniciales de la DM-2, antes de que se la diagnostique.

Ya les dije que la secreción de insulina en la primera fase es "exagerada" para la glucemia del momento

pues nosotros todavía nos estamos poniendo la servilleta y mirando a la paella con entusiasmo. La célula


109

beta comienza a segregar antes de que aumente la glucemia. Y eso se debe a nuestra cabecita enloquecida

por la paella. Se llama fase cefálica de la secreción insulínica. Al decidir que ya es hora de comer y que

vamos a comer, las neuronas del cerebro mandan una señal al páncreas para que se prepare y comience a

segregar la insulina que estaba ya apilada junto a la membrana de la célula, en saquitos llamados gránulos,

listos para ser segregados. La orden del cerebro va por cable, por un nervio que se llama vago -pues anda

por todas partes- y que da ramitas nerviosas a todos los islotes de Langerhans en el páncreas. La punta de

cada una de estas ramitas termina en los islotes y la orden que liberan es un neurotransmisor que se llama

acetilcolina. La acetilcolina toca la membrana de la célula beta en lugares específicos y sumamente

especializados que son los receptores de Acetilcolina. Más precisamente son los receptores muscarínicos

M3, pero esto es un detalle técnico.

La acetilcolina, entonces, que viene por el nervio vago mientras comenzamos a poner la paella en el

plato hace que la célula beta comience a liberar los saquitos llenos de insulina al torrente circulatorio, ¡y

la insulina entonces comienza a ir hacia el hígado primero y luego hacia los músculos para avisarles que

la paella se viene!

¡Y así el sistema ya comienza a alistarse para "acomodar" la paella! ¡Si, habré acomodado paellas en

Fuerteventura, Ramón! ¡Y luego en Madrid! En Puerto Banús me tuve que conformar con risotto, ¿más

itálico no? Sigamos. Ya comenzamos a comer y la paella ha entrado en nuestro estómago. ¡Mamita, qué

bien se la siente! La paella queda en el estómago por unos buenos 15-30 minutos para ser digerida. Pero

mientras tanto distiende el estómago y hace que el estómago y el intestino se estimulen para el trabajo,

comiencen a contraerse y a segregar enzimas digestivas, y también el estómago y los intestinos comienzan

a segregar hormonas. Sí, el estómago y los intestinos segregan hormonas.

El péptido inhibidor gástrico y el péptido parecido al glucagón son segregados por el estómago y la

primera porción del intestino delgado (duodeno) respectivamente como parte de la digestión. ¡Y da la

casualidad que ambos estimulan la secreción de la primera fase de insulina!

¡O sea que para cuando la comida llega al intestino, comienza a absorberse y entra en el torrente

circulatorio aumentando la glucemia, la célula beta ya ha estado segregando por unos 15 minutos (primera

fase de secreción) alertando a todo el sistema de que la paella se venía!


110

Es decir, que hay todo un sistema inicial de preparación para la excursión glucémica de las comidas

que consta de varios componentes:

1. El programa intrínseco de secreción de la célula beta, "programa 1-2" que permite una "secreción

exagerada" inicial para "cebar" el sistema.

2. La fase cefálica por medio del nervio vago, que segrega acetilcolina en los islotes con sólo mirar

a la paella -entre paréntesis, es el mismo mecanismo que te hace salivar. ¡Ay, mamita, se me hace

agua la boca!

3. Las hormonas locales del aparato digestivo, -que entre paréntesis se llaman en conjunto incretinas,

y que si bien son varias consisten más que nada de estos péptidos que se los conoce en los libros

por sus abreviaturas en inglés, GIP y GLP.

Página: http://www.diabetic-world.com/insulina_basal.htm


111

V. GLUCÓLISIS VÍA EMBDEN-MEYERHOF

A. GENERALIDADES

1. Primera vía metabólica en ser completamente dilucidada y probablemente la mejor comprendida

a. Eduard Buchner descubre la fermentación en extractos de células de levadura (1897).

b. Otto Warburg y Hans von Euler-Chelpin descubrieron la vía completa en células de levadura

(década de 1930).

c. Gustav Embden y Otto Meyerhof descubrieron la vía completa en el músculo (década de 1930).

2. Principal vía catabólica de los hidratos de carbono y consiste en la degradación de la glucosa hasta dos

moléculas de piruvato (glucólisis aeróbica) o lactato (glucólisis anaeróbica), con la consecuente

producción de energía en forma de ATP.

3. Se alimenta tanto por los monosacáridos obtenidos en la degradación de polisacáridos y disacáridos

de la dieta (y monosacáridos libres presentes en la misma), como de la degradación de glucógeno

endógeno.

4. La glucólisis tiene lugar en el citosol (porción soluble del plasma).

5. Todos los intermediarios glucolíticos entre glucosa y piruvato están fosforilados, resultando en cuatro

beneficios:

a. Los intermediarios son “secuestrados”, pues la membrana plasmática generalmente carece de

transportadores para azúcares fosforilados. Esto permite a la célula mantener a los intermediarios

en su interior sin tener que invertir energía luego de la primera fosforilación, sin importar las

concentraciones intracelulares y extracelulares de los mismos.

b. Los grupos fosforilo mantienen la energía metabólica y algunos intermediarios pueden pasar sus

grupos fosfato al ADP para producir ATP.

c. Se disminuye la energía de activación de las reacciones

d. Se aumenta la especificidad de las enzimas.


112

6. Tiene dos fases, una de “preparación” y una de “paga”.

a. En la de preparación se convierte la glucosa en dos gliceraldehído-3-fosfato.

b. En la de paga se obtienen cuatro ATP, luego de solo haber invertido dos en la fase de preparación

(los dos grupos fosfato extra, pasados de los intermediarios glucolíticos al ADP para formar ATP

provienen de fosfato inorgánico añadidos justo al inicio de la fase de paga).

7. La glucólisis es regulada a nivel de sus tres reacciones irreversibles por la acción de tres enzimas

reguladoras.

Reacción de control Enzima reguladora

Glucosa → glucosa-6-P Hexoquinasa

Fructosa-6-P → fructosa-1,6-biP Fosfofructoquinasa (principal)

Fosfoenolpiruvato → piruvato Piruvato quinasa 0.

8. Cuando ingerimos un exceso de hidratos de carbono (> 7 g/kg de peso) la glucólisis se deriva a nivel

de la dihidroxiacetona-P hacia la síntesis de triglicéridos que pueden acumularse en el hígado

produciendo hígado graso. Estos triglicéridos son transportados por las lipoproteínas de muy baja

densidad (VLDL) hacia el tejido adiposo, pudiendo ocasionar hipertrigliceridemia.

B. GLUCÓLISIS AERÓBICA

1. Ocurre solo en tejidos que tienen mitocondrias y en presencia de oxígeno.

2. El rendimiento energético es de 5 moles de ATP (antes considerado 6) por mol de glucosa en el

músculo y el nervio y de 7 mol (antes considerado 8) por mol de glucosa en el hígado y el corazón.

Esta diferencia en el rendimiento se explica por la presencia de diferentes “lanzaderas de protones” en

las células de cada uno de estos órganos (las del músculo y el nervio utilizan FAD y las del hígado y

el corazón utilizan NAD+).

3. La oxidación completa de la glucosa hasta CO2 y H2O rinde 30 ATP (antes considerado 36), en

músculo y nervio o 32 ATP (antes considerado 38) (hígado y corazón)*. Esto debido a que si hay


113

oxígeno, el piruvato entra en la matriz mitocondrial convirtiéndose, por acción de la enzima piruvato

deshidrogenasa, en acetil-CoA que terminará de degradarse en el ciclo de Krebs.

*Esta diferencia se debe a las “lanzaderas de protones” ya mencionadas.

4. La energía formada se obtiene por fosforilación oxidativa y fosforilación a nivel de sustrato.

5. Todas las hexosas al llegar al hígado se convierten en glucosa, por lo cual tienen el mismo rendimiento

energético (glucosa, fructosa, galactosa y manosa).

C. GLUCÓLISIS ANAERÓBICA

1. Ocurre en tejidos anaeróbicos y en los aeróbicos en ausencia de oxígeno.

2. Su rendimiento energético es de 2 moles de ATP por mol de glucosa, pero esta energía se forma solo

por fosforilación a nivel de sustrato.

3. Constituye una fuente de energía importante para el eritrocito.

4. En el eritrocito la glucólisis produce 2,3-bifosfoglicerato que desplaza al oxígeno de la hemoglobina,

favoreciendo la oxigenación de los tejidos. En grandes altitudes la baja tensión de oxígeno en el aire

atmosférico provoca un aumento en la producción de 2,3-bifosfoglicerato en el eritrocito para

asegurar la oxigenación tisular.

5. El aceptor final de los electrones obtenidos en el proceso es el piruvato que queda reducido a lactato.


114

Glucólisis


115

VI. GLUCOGÉNESIS

A. GENERALIDADES

1. El glucógeno hepático es usado para mantener los niveles de glucosa en sangre entre comidas, la cual

es necesaria para el funcionamiento óptimo del sistema nervioso.

2. La cantidad de glucógeno almacenado fluctúa durante el día. Un hombre promedio de 70 kg podría

tener 200g o más de glucógeno hepático después de una comida, pero tan solo 80 g después de una

noche de sueño.

3. El glucógeno muscular suple energía para la contracción muscular durante el ejercicio.

4. La glucogénesis es la síntesis de glucógeno a partir de la glucosa; aunque sucede en todos los tejidos

es más importante a nivel del hígado (glucogénesis hepática) y tejido muscular (glucogénesis

muscular).

5. Se activa al ingerir hidratos de carbono. La insulina activa la enzima glucógeno sintasa, cuya función

es unir los residuos de glucosa a la cadena lineal del glucógeno mediante enlaces glucosídicos α-1,4.

La glucógeno sintasa es la enzima reguladora.

6. Para que la glucosa pueda utilizarse en la glucogénesis debe activarse en forma de uridín-difosfato-

glucosa (UDPG). El UDPG es sintetizado a partir de glucosa-1-fosfato y UTP en una reacción

catalizada por la UDPG pirofosforilasa. Por tanto, la UDPG es la donadora activa de glucosa.

B. PASOS

1. La glucosa fosforilada (glucosa-6-fosfato) se convierte en glucosa-1-fosfato.

2. La glucosa-1-fosfato libera su grupo fosfato y se une al UDP formando el complejo uridín difosfato

glucosa (UDPG).

3. La enzima reguladora de la glucogénesis, glucógeno sintasa, transfiere los residuos de glucosa del

UDPG al glucógeno primordial uniéndolos por enlaces glucosídicos α-1,4.


116

a. El glucógeno primordial se forma previamente a partir de glucogenina y unos pocos residuos de

glucosa. La glucogenina funciona como cebador de la glucogénesis.

b. El UDP se une al pirofosfato (PPi) regenerando UTP para activar nuevas moléculas de glucosa

(UDPG).

4. La enzima ramificante remueve bloques de glucosa de la cadena lineal naciente, típicamente bloques

de 7 residuos, y los vuelve a unir por enlaces α-1,6. Para que la enzima ramificante actúe, la cadena

lineal naciente debe tener mínimo 11 residuos de glucosa.

5. Las reacciones 3 y 4 se repiten n-veces hasta obtener glucógeno.

6. La glucógeno sintasa únicamente puede agregar residuos de glucosa a cadenas de polisacáridos que

contengan más de cuatro residuos.

7. Activadores de la glucógeno sintasa: insulina, glucosa-6-fostato

8. Inhibidores de la glucógeno sintasa: adrenalina, glucagón


117

Glucogénesis


118

VII. GLUCONEOGÉNESIS

A. CONCEPTO

1. Es la síntesis de glucosa a partir de compuestos que no son hidratos de carbono. Es decir, a partir de

aminoácidos y del glicerol liberado mediante la hidrólisis de los triglicéridos. Etimológicamente

significa “síntesis nueva de glucosa”.

2. Se inicia a las 4 horas de ayuno y termina cuando volvemos a ingerir alimentos o con la muerte.

3. Constituye la principal fuente de glucosa durante el ayuno prolongado, tardío o de larga duración (más

de 18 horas).

4. El organismo se prepara desde las 4 horas de ayuno para evitar una hipoglucemia al agotarse el

glucógeno hepático.

B. LOS TEJIDOS

1. Solo ocurre en aquellos tejidos que pueden formar glucosa libre porque poseen la enzima glucosa-6-

fosfatasa (enzima responsable de mantener la glicemia durante el ayuno, no importa su duración). Esta

enzima participa tanto en la glucogenólisis hepática como en la gluconeogénesis.

2. Los tejidos gluconeogénicos son: hígado (principal), riñón e intestino.

3. Por el contrario, músculo, cerebro y tejido adiposo no son gluconeogénicos porque carecen de la

enzima glucosa-6-fosfatasa. La glucosa que reciben la utilizan para su propio consumo.

C. PRECURSORES GLUCONEOGÉNICOS

1. Lactato

2. Piruvato

3. Glicerol

4. Intermediarios del Ciclo de Krebs


119

D. VÍAS GLUCONEOGÉNICAS

I. Reversa de glucólisis: es la principal vía gluconeogénica y consiste en una inversión de glucólisis o la

síntesis de glucosa a partir del lactato o piruvato.

1. Utiliza las mismas enzimas de la glucólisis excepto en aquellas reacciones irreversibles, donde la

gluconeogénesis debe usar sus propias enzimas.

2. Las tres reacciones de control o irreversibles de la glucólisis requieren de tres mecanismos de rodeo

(I, II y III).

a. Mecanismo de Rodeo I: para pasar de lactato a piruvato no hay problemas porque esta reacción

es reversible. Pero de piruvato a fosfoenolpiruvato necesitamos otras enzimas debido a que esta

reacción es irreversible. Entonces, el piruvato entra a la mitocondria donde se convierte en

oxalacetato (OAA) por la enzima piruvato carboxilasa. El OAA no puede salir de la mitocondria

por lo que se convierte en malato, por la enzima málica o malato DHasa. El malato sale de la

mitocondria y vuelve a convertirse en OAA. Éste, por medio de la enzima fosfoenolpiruvato-

carboquinasa, se transforma en PEP.


120

b. Mecanismo de Rodeo II: el fosfoenolpiruvato continuará la glucólisis en reversa hasta fructosa-

1,6-difosfato. Aquí se necesita la enzima reguladora fructosa-1,6-difosfatasa para convertir fru-

1,6-difosfato en fructosa-6-fosfato.


121

c. Mecanismo de Rodeo III: la fructosa-6-fosfato se convierte en glucosa-6-fosfato, pero esta

necesita la enzima glucosa-6-fosfatasa para despojarse del grupo fosfato (P) y poder salir hacia la

sangre en forma de glucosa libre.

II. Vía del α-glicerolfosfato: en el ayuno y el estrés, la adrenalina, el glucagón y la hormona

adrenocorticotropa (ACTH) estimulan la enzima lipasa hormono-sensible (LHS) a nivel del tejido

adiposo. Esta enzima hidroliza los triglicéridos en glicerol y tres ácidos grasos. Los ácidos grasos pasan

a la sangre y llegan al músculo y corazón para oxidarse por medio de la β-oxidación, produciendo energía.

En el hígado, favorecen la formación de cuerpos cetónicos. Por otro lado, el glicerol llega también al

hígado donde es convertido en α-glicerol fosfato por la enzima α-glicerol quinasa (ausente en el tejido

adiposo). El α-glicerolfosfato se transforma en dihidroxiacetona fosfato (DHAP), el cual entra en la

glucólisis, y continúa en reversa utilizando los mecanismos de rodeo-II y III, para formar glucosa libre.


122

III. Vía de los α-cetoácidos: mediante esta vía los aminoácidos glucogénicos forman glucosa en ayuno

temprano y estrés, pues se produce una movilización de las proteínas musculares en forma de

aminoácidos. Los aminoácidos llegan al hígado donde sufren una desaminación oxidativa, liberando el

grupo α-amino en forma de amoníaco, y queda un α-cetoácido (α-KA). El amoníaco (NH3) se convierte

en urea al entrar en el ciclo del mismo nombre. La urea es un metabolito menos tóxico que se eliminará

por la orina. El α-KA entra al ciclo de Krebs para conectarse con la reserva de glucólisis y formar glucosa

libre.


123

E. REGULACIÓN

La gluconeogénesis está regulada a nivel de sus reacciones de control:

1. Activadores: ayuno, inanición, diabetes mellitus, estrés

2. Inhibidores: ingestión de hidratos de carbono

3. Inductores: adrenalina, glucagón, cortisol, ACTH, hormona tiroidea

4. Represor: insulina


124

Reacciones de control Enzimas reguladoras

Piruvato → oxalacetato Piruvato carboxilasa

Oxalacetato → fosfoenolpiruvato PEP carboxiquinasa

Fructosa-1,6-difosfato → fructosa-6-fosfato Fru-1,6-difosfatasa

Glucosa-6-fosfato → glucosa Glucosa-6-fosfatasa 0.

F. AJUSTES DE GLUCONEOGÉNESIS DURANTE AYUNO E INANICIÓN

1. Durante las primeras horas de ayuno, el glucógeno hepático es la principal fuente de glucosa libre para

la sangre. Luego de varias horas en estado de ayuno (4 horas) los niveles de glucosa son mantenidos

por medio de la glucogenólisis y la gluconeogénesis. Sin embargo, cuando la persona se encuentra en

un estado de ayuno prolongado, es decir, alrededor de unas 30 horas sin ingerir alimento, las reservas

de glucógeno en el hígado están prácticamente agotadas. Subsecuentemente, la gluconeogénesis pasa

a ser la única fuente de glucosa libre. Los cambios hormonales (incremento del glucagón y

disminución de la insulina) estimulan la liberación de precursores (lactato, aminoácidos y glucagón)

que proveerán carbono para la gluconeogénesis.

2. Reiterando lo ya establecido, en el estado de ayuno, el hígado es el principal órgano gluconeogénico

del organismo, no obstante, el riñón (corteza renal) también desempeña la acción gluconeogénica,

especialmente en condiciones de ayuno extremo o inanición. La mayor parte de la glucosa producida

por el riñón es utilizada por la médula renal, pero una parte pasa a circular al torrente sanguíneo.

3. Además del hígado, el carbono utilizado en la gluconeogénesis es suplido por otros tejidos. Los

eritrocitos y el músculo esquelético aportan el lactato producido en la glucólisis; los músculos también

proveen aminoácidos por medio de la degradación de las proteínas, y el glicerol es liberado del tejido

adiposo cuando se movilizan los triacilgliceroles.

4. Primera prioridad del metabolismo en el ayuno: proveer suficiente glucosa al cerebro y otros tejidos,

como los eritrocitos, los cuales dependen por completo de glucosa.

5. Fuentes gluconeogénicas en el ayuno


125

a. A pesar de que la energía es almacenada en forma de triacilgliceroles, los ácidos grasos obtenidos

a partir de estos no pueden ser convertidos en glucosa, debido a que el acetil-CoA generado en la

degradación del ácido graso no puede ser transformado en piruvato.

b. Solo la fracción de glicerol perteneciente al triglicérido puede ser convertida en glucosa, pero este

se encuentra en cantidades limitadas.

c. El esqueleto de carbono de los aminoácidos provenientes de la degradación de las proteínas es otra

fuente de glucosa, pero como las proteínas no se almacenan, cualquier degradación de las mismas

conllevará a la pérdida de alguna función en el organismo.

6. Segunda prioridad del metabolismo en el ayuno

a. Preservación de las proteínas, por medio del cambio en el uso de la glucosa como combustible por

el uso de ácidos grasos y cuerpos cetónicos.

b. Tanto el músculo como el hígado dependen de la oxidación de ácidos grasos como fuente de

energía cuando disminuyen los niveles de glucosa en sangre, reservando su aprovechamiento por

el cerebro y los glóbulos rojos.

7. Obtención de energía en ayuno prolongado o inanición

a. En estados prolongados de ayuno o incluso inanición, ocurren cambios importantes en el uso de

combustibles.

b. Los tejidos disminuyen drásticamente la utilización de glucosa y pasan a obtener energía a partir

de los derivados de triacilgliceroles (ácidos grasos y cuerpos cetónicos).

c. Esta flexibilidad por parte de los tejidos impide que los niveles de glucosa en sangre disminuyan

de manera radical, pues aún bajo estas circunstancias, los niveles de glucosa en sangre deben

mantenerse por encima de los 40 mg/dL.

8. Cambios durante el ayuno prolongado

a. Elevación dramática de la concentración de cuerpos cetónicos en sangre (luego de 3 a 5 días de

ayuno)


126

b. Utilización de cuerpos cetónicos por el tejido nervioso, lo que lleva a una disminución de la

oxidación de glucosa

c. La disminución del uso de glucosa conlleva a una reducción de la gluconeogénesis en el hígado.

d. Descenso de la degradación de proteínas y la producción de urea

e. El aumento de la concentración de cuerpos cetónicos en el organismo en sustitución a la

degradación de proteínas es lo que permite la supervivencia del ser humano en períodos muy

prolongados sin ingesta de alimentos.


127

VIII. CASO CLÍNICO: DIABETES MELLITUS TIPO 2

Paciente femenina, 47 años de edad, ama de casa, acude a la consulta médica con la siguiente

sintomatología: poliuria (orina mucho, obligándola a levantarse varias veces en las noches), polidipsia

(mucha sed, obligándola a tomar más agua), polifagia (mucha hambre) y pérdida de peso, a pesar de

comer lo suficiente.

Al examen físico, la paciente luce deshidratada con sequedad de la mucosa oral y pérdida de la turgencia

de la piel, con taquicardia (aumento de la frecuencia cardiaca) y polipnea (aumento de la frecuencia

respiratoria).

‒ Peso corporal: 187 lb (85 kg)

‒ Estatura: 5 pies y 5 pulgadas (1.65 m)

‒ Presión arterial: 100/55 mmHg


11. ¿Qué prueba de laboratorio indicaría usted para confirmar el diagnóstico de diabetes mellitus, prueba

de glicemia o prueba de tolerancia oral a la glucosa (PTOG)? Justifique su respuesta indicando la

utilidad diagnóstica de cada prueba y la interpretación de sus resultados.

12. Explique cómo se hace la PTOG. ¿Cuáles factores pueden afectar sus resultados?

13. Visite un laboratorio clínico y solicite los resultados de tres PTOG: una de un sujeto normal, otra de

un diabético y otra de un paciente con hipoglicemia (Hosp. Luis E. Aybar, Laboratorio Nacional, Lab-

UASD, Centro Oriental de Diabetes y Endocrinología –CENODE-, ETC.)

a. Usando papel milimétrico o cuadriculado haga tres curvas graficando glicemia (mg/dl) en el eje

de las ordenadas, en función de tiempo (min) en el eje de las abscisas.

b. Anote al lado de cada curva la edad, sexo y el diagnóstico del paciente

c. Haga un comentario justificando en cada caso su diagnóstico


128

14. En un examen general de orina (EGO), ¿qué hallazgo patológico espera usted encontrar, suponiendo

que la glicemia es igual a 400 mg/dL?

a. Justifique su respuesta a la luz del umbral renal de la glucosa.

b. ¿Qué significa una cruz (+) de glucosa en la orina?

c. ¿Esperaría usted encontrar cuerpos cetónicos en orina?

15. Escriba verdadero (V) o falso (F) al lado de cada uno de los siguientes mecanismos, si se relacionan o

no con la hiperglicemia (aumento de glucosa sanguínea de la paciente):

a. __ Hay una disminución de la entrada de glucosa en músculo y tejido adiposo.

b. __ No hay secreción de insulina por las células beta del páncreas.

c. __ La glucogenólisis hepática está aumentada.

d. __ Hay aumento de la gluconeogénesis porque el glucagón induce la síntesis fosfoenol

carboxiquinasa.

e. __ Hay disminución del transporte de glucosa al hígado.

f. __ Hay aumento de la glucólisis por la deficiencia de insulina

16. Explique el mecanismo por el cual la insulina favorece la entrada de glucosa en músculo y tejido

adiposo.

17. ¿Cómo está la entrada de glucosa en las neuronas, glóbulos rojos, glóbulos blancos, células del

cristalino y la retina en este paciente?

18. Explique por qué la hiperglicemia produce:

a. Poliuria

b. Polidipsia

c. Deshidratación

d. Hipotensión arterial

e. Polifagia

f. Pérdida de peso


129

CASOS CLINICOS: KAPLAN MEDICAL 2013

1. Una biopsia de hígado fue realizada a un niño con hepatomegalia y e hipoglicemia en ayunas leve. Los hepatocitos muestran acumulación de gránulos de glucógeno con un solo residuo de glucosa restante en el punto de la rama cerca de la periferia del granulo. El más posible defecto genético que tiene el paciente:

A. α – 1, 4 fosforilasa

B. α – 1, 4:α 1, 4 tranferasa

C. fosfoglucomutasa

D. α -‐1,6 glucosidasa

E. lisosomal α – 1,4 glucosidasa

2. Cuando la β-oxidación de ácidos grasos predomina en el hígado, el piruvato mitocondrial es más probable que este:

A. Carboxilado por fosfoenolpiruvato para la entrada a la gluconeogénesis

B. Oxidativamente carboxilado hasta acetil CoA para la entrada a la ketogenesis

C. Reducido a lactato para la entrada a la gluconeogénesis


130

D. Oxidativamente descarboxilado hasta acetil CoA para oxidación en ciclo de Krebs

E. Carboxilado a oxalacetato para la entrada a la gluconeogensis

3. Un masculino de 44 años de edad de provincia Limpopo en Sudáfrica, viviendo en los Estados Unidos y recibiendo terapia por una infección de tracto urinario tiene un autolimitado episodio de hemodiálisis, dolor de espalda e ictericia. El frotis de sangre periférica rebela no esferocitica, anemia normocromica, y los cuerpos de Heinz pueden verse en los eritrocitos.

Cuál de las siguientes deficiencias genéticas es la que está más probable relacionada con su trastorno hemolítico?

A. Homocisteina metiltransferasa

B. Piruvato quinasa

C. Dihidrofolato reductasa

D. Ferroquelatasa

E. Glucosa 6-‐ fosfato deshidrogenasa

Cuál de los siguientes resultados de laboratorio se habría se podrían obtener de este paciente?

Bilirrubina directa Bilirrubina indirecta Bilirrubina urinaria

Aumentada Aumentada Ausente

Aumentada Aumentada Presente

Normal Aumentada Ausente

Normal Disminuido presente


131


1. ¿Cuál es la principal función de los hidratos de carbono?

a. Inmunológica

b. Estructural

c. Destoxificación hepática

d. Energética

e. Formación de nucleótidos

2. ¿Cuáles de los siguientes alimentos no es una fuente de hidratos de carbono?

a. Cereales y tubérculos

b. Hígado y carne

c. Leguminosas

d. Lácteos

e. Frutas y verduras

3. ¿Qué porcentaje del almidón de la dieta es hidrolizado por acción de la amilasa salival?

a. 5%

b. 50%

c. 15%

d. 2%

e. 30%

4. ¿Cuál de las enzimas siguientes no es una alfa-glucosidasa?

a. Amilasa pancreática

b. Glucoamilasa

c. Lactasa

d. Sacarasa

e. Maltasa

5. ¿Cuál es el principal sistema de absorción intestinal de la glucosa?

a. Difusión simple

b. Difusión facilitada

c. Transporte activo

d. Endocitosis

e. Ninguno

6. La intoxicación por digitálicos puede producir diarrea osmótica debido a:

a. Aumento de la secreción intestinal

b. Inhibición de la bomba Na+-K+ intestinal

c. Inhibición de la amilasa pancreática

d. Aumento del peristaltismo intestinal


132

e. c y d

7. Todo lo siguiente es cierto acerca de la intolerancia a la lactosa, excepto:

a. Es más frecuente en los adultos.

b. Los sujetos afectados no toleran ningún lácteo.

c. Es causa de diarrea osmótica y flatulencia.

d. Puede aparecer después de un ayuno prolongado.

e. Una elevación de la glicemia menor de 20 mg/dL después de una carga oral de lactosa hace el diagnóstico de esta enfermedad.

8. Todo lo siguiente es correcto acerca de la insulina, excepto:

a. Actúa como transportador de glucosa en músculo y tejido adiposo.

b. Se segrega aún antes de que la glucosa se absorba a nivel intestinal.

c. Es una hormona glucogénica y glucolítica.

d. Favorece la entrada y el metabolismo de la glucosa a nivel hepático.

e. a y d

9. Todas las siguientes son enzimas reguladoras activadas por acción de la insulina, excepto:

a. Glucoquinasa

b. Glucógeno sintasa

c. Fosfofructoquinasa

d. Piruvato quinasa

e. Piruvato deshidrogenasa

10. Primera modificación que experimentan los azúcares al llegar a la célula:

a. Digestión

b. Fosforilación

c. Absorción

d. Oxidación

e. Conjugación

11. Todo lo siguiente puede ocurrir cuando hay deficiencia o falta de insulina, excepto:

a. Diuresis osmótica

b. Disminución de la entrada de glucosa en neuronas y cristalino del ojo


133

c. Aumento de la glucosilación de hemoglobina

d. Deshidratación

e. Glucosilación de las proteínas glomerulares

12. Todos los azúcares siguientes pueden ser fosforilados por la hexoquinasa, excepto:

a. Glucosa

b. Manosa

c. Fructosa

d. Galactosa

13. Al lado de cada proceso metabólico, escriba la(s) enzima(s) reguladora(s):

a. Glucogénesis-glucogenosintasa

b. Glucogenólisis-glucogeno fosforilasa

c. Glucólisis

d. Gluconeogénesis

e. Ciclo de las pentosas

f. Beta oxidación

g. Síntesis de ácidos grasos

14. La enzima glucógeno sintetasa se caracteriza por todo lo siguiente, excepto:

a. Es inhibida por adrenalina y glucagón.

b. Es activada por la insulina.

c. Es inhibida por glucosa-6-fosfato.

d. Se activa al ingerir hidratos de carbono.

e. Transfiere residuos de glucosa del UDP-glucosa a la cadena de glucógeno primordial uniéndolos por enlace glucosídico alfa-1,4.

15. Todo lo siguiente es correcto acerca de la Glucogénesis, excepto:

a. Ocurre en el citosol.

b. Requiere de una proteína llamada glucogenina cuando el glucógeno primordial se ha agotado.

c. La enzima glucógeno sintetasa transfiere residuos del UDP-glucosa a la glucogenina

d. La enzima ramificante transfiere fragmentos de 5-8 residuos de glucosa del extremo no reductor del glucógeno naciente y los une de nuevo por enlace glucosídico alfa-1,6.

e. La enzima ramificante hidroliza enlaces glucosídicos alfa-1,4.

16. ¿Cuál es el nombre sistemático de la enzima ramificante de la glucogénesis?

a. Glucosil-transferasa


134

b. Alfa-1,6-transglucosilasa

c. Amilo-(alfa-1,4--alfa-1,6)-transglucosilasa

d. UDPG-pirofosforilasa

e. Sintetasa iniciadora del glucógeno

17. La glucogenólisis hepática se caracteriza por todo lo siguiente, excepto:

a. Es activada por la adrenalina y glucagón a través del APMc.

b. La fosforilasa hepática es la primera enzima que se activa y requiere fosfato de piridoxal.

c. La fosforilasa hepática rompe enlaces glucosídicos alfa-1,4 por fosforólisis liberando residuos de la glucosa-6-P.

d. La ausencia de glucosa-6-fosfatasa produce hipoglicemia durante el ayuno.

e. La fosforilasa hepática libera residuos de glucosa-1-P del glucógeno convirtiéndose este último en dextrina límite.

18. Enzima de la glucogenólisis que rompe los enlaces glucosídicos alfa-1,6 del glucógeno liberando residuos de glucosa libre:

a. Fosforilasa hepática-a

b. Oligo-(alfa-1,4—alfa-1,6)-glucan transferasas

c. Amilo-alfa-(1,6)-glucosidasa

d. Glucosa-1,6-difosfatasa

e. Glucosa-6-fosfatasa

19. La enzima glucosa-6-fosfatasa se caracteriza por todo lo siguiente, excepto:

a. Pertenece a glucogenólisis hepática y gluconeogénesis.

b. Su ausencia produce glucogenólisis.

c. Es activada por insulina e inhibida por glucagón.

d. Es la enzima anaplerótica responsable de mantener la glicemia durante el ayuno.

e. Permite que la glucosa pueda salir de hígado, riñón e intestino.

20. Todo lo siguiente es correcto acerca de la glucólisis, excepto:

a. Ocurre en el citosol o porción soluble del citoplasma.

b. Su principal enzima reguladora es la glucoquinasa hepática.

c. Produce 2 ATP por molécula de glucosa en el eritrocito.


135

d. La degradación completa de la glucosa en presencia de oxígeno produce 32 ATP en hígado/corazón.

e. En el eritrocito produce 2-3 disfosfoglicerato, un metabolito que favorece la liberación de oxígeno de la oxihemoglobina.

21. Intermedio de alta energía producido en la glucólisis:

a. Fructosa-1,6-difosfato

b. 1,3-difosfoglicerato

c. Fosfoenol piruvato

d. ATP

e. b y c

22. Intermediario de la glucólisis a partir del cual la glucosa se convierte en triacilgliceroles en hígado y tejido adiposo:

a. Glucosa-6-fosfato

b. Dihidroxiacetona-fosfato

c. Piruvato

d. Acetil-CoA

e. Gliceraldehído-3-fosfato

23. Todos los siguientes son precursores gluconeogénicos, excepto:

a. Piruvato

b. Lactato

c. Glicerol

d. Glucógeno

e. Oxalacetato

24. Todas las enzimas siguientes son comunes a glucólisis y reversa de glucólisis (gluconeogénesis), excepto:

a. Fosfoglucomutasa

b. Lactato-DHasa

c. Fosfoglicerato mutasa

d. Fosfotriosa isomerasa

e. Piruvato quinasa

25. Todas las siguientes son reacciones de control de la gluconeogénesis, excepto:

a. Piruvato → oxalacetato

b. Fructosa-1,6-difosfato → fructosa-6-fosfato

c. Fructosa-6-fosfato → fructosa-1,6-difosfato

d. Oxalacetato → fosfoenol piruvato

e. Glucosa-6-fosfato → glucosa

26. Si usted desayuna a las 7:00 a.m., ¿cuál será la fuente de glucosa sanguínea a las 12:00 p.m.?


136

a. Glucogenólisis muscular

b. Glucogenólisis hepática

c. Gluconeogénesis

d. b y c

e. Todos

27. El tejido muscular se caracteriza por todo lo siguiente, excepto:

a. Consume ácidos grasos en reposo y glucosa durante el ejercicio físico.

b. Carece de glucosa-6-fosfatasa.

c. Es un tejido gluconeogénico.

d. Oxida glucosa en condiciones aeróbicas y anaeróbicas.

e. Produce lactato y alanina que en el hígado se convertirán en glucosa.

28. Ciclo mediante el cual el lactato hepático llega al músculo para convertirse en glucosa:

a. Ciclo de Cori

b. Ciclo del ácido láctico

c. Ciclo de la glucosa-alanina

d. Ciclo de las pentosas

e. Ninguno

29. La síntesis de una molécula de glucosa a nivel hepático a partir de piruvato requiere:

a. 2 lactato, 2 ATP y 2 NADH + H+

b. 2 piruvato, 4 ATP y 2 NADH + H+

c. 2 piruvato, 6 ATP y 2 NADH + H+

d. 1 piruvato, 3 ATP y 2 NADH + H+

e. 2 lactato, 6 ATP y 2 NADH + H+

30. Todo lo siguiente es correcto acerca del ciclo de las pentosas, excepto:

a. Genera 2 NADPH + H+ utilizados en la síntesis de ácidos grasos y colesterol.

b. Ocurre en la mitocondria.

c. Produce ribosa-5-fosfato para la síntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos.

d. Oxida glucosa directamente hasta CO2, agua y ATP sin entrar al ciclo de Krebs.

e. La falta de glucosa-6-fosfato DHasa produce favismo.

31. Todo lo siguiente es correcto acerca del metabolismo de fructosa, excepto:

a. Los enfermos de intolerancia hereditaria a la fructosa deben evitar frutas, azúcar, vegetales y miel.

b. La fructosa puede ser fosforilada por hexoquinasa y fructoquinasa.

c. La fructoquinasa tiene mayor afinidad por la fructosa que la hexoquinasa.


137

d. La aldolasa-b hidroliza la fructosa-6-fosfato en dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído.

e. La deficiencia de aldosa-b es causa de hipoglucemia e hipofosfatemia e hiperuricemia.

32. La hiperglucemia en la diabetes mellitus es causa de todo lo siguiente, excepto:

a. Diuresis osmótica y deshidratación

b. Aumento en la producción de sorbitol provocando retinopatía, nefropatía y neuropatía

c. Conversión de glucosa en sorbitol por la enzima sorbitol DHasa

d. Aumento de la hemoglobina glucosilada (HbAlc)

e. Problemas vasculares y cataratas por aumento de sorbitol en la diabetes mellitus descompensada

33. La galactosemia clásica se caracteriza por todo lo siguiente, excepto:

a. Es producida por falta de galactoquinasa.

b. Aparece cuando el niño es amamantado.

c. Es causa de hipoglicemia e ictericia.

d. Hay hepatomegalia por acumulación de galactosa-1-fosfato y galactosa.

e. No se produce UDP-galactosa, un metabolito precursor de glucógeno.

34. El humano no puede formar vitamina C a partir de glucosa porque le falta la enzima:

a. Vitamina C sintetasa

b. L-gulonolactonasa

c. L-gulonolactona-oxidasa

d. Glucosa-6-fosfatasa

e. 6-fosfogluconato-DHasa

35. La enzima aldosa reductasa se caracteriza por lo siguiente:

a. Convierte glucosa en sorbitol.

b. Convierte galactosa en galactitol.

c. Está presente en hígado, nervios, cristalino del ojo y vesícula seminales.

d. Los inhibidores de esta enzima mejoran la neuropatía diabética.

e. Todos

36. ¿La degradación inmediata de glucógeno bajo condiciones normales causa cuál de las siguientes?

a. Más glucosa que glucosa-1-fosfato


138

b. Más glucosa-1-fosfato que glucosa

c. Igual cantidades de glucose-1-fosfato y glucosa

d. Ni glucosa ni glucosa-1-fosfato

e. Únicamente glucosa-1-fosfato

37. En un embrión con deficiencia completa de piruvato quinasa, ¿cuántos moles netos de ATP son generados en la conversión de un mol de glucosa a un mol de piruvato?

a. 0

b. 1

c. 2

d. 3

e. 4

38. ¿Cuál de las siguientes situaciones ocurre durante la conversión de piruvato a glucosa durante la gluconeogénesis?

a. Se requiere biotina como cofactor.

b. El carbono del CO2, agregado en una reacción, aparece en el producto final.

c. La energía es utilizada únicamente en forma de GTP.

d. Todas las reacciones ocurren en el citosol.

e. Todas las reacciones ocurren en la mitocondria.

39. Un intermediario común en la conversión de glicerol y lactato a glucosa es:

a. Piruvato

b. Oxalacetato

c. Malato

d. Glucosa-6-fosfato

e. Fosfoenolpiruvato

40. ¿Cuál de los siguientes metabolitos es usado por todas las células en la glucólisis, síntesis de glucógeno y vía de las pentosas?

a. Glucosa-1-fosfato

b. Glucosa-6-fosfato

c. UDPG

d. Fructosa-6-fosfato

e. Fosfoenolpiruvato

41. Una mujer embarazada acude a consulta externa y dice tener intolerancia a la lactosa (por deficiencia de lactasa). A la paciente le preocupa no poder producir leche con suficiente valor calórico para su alimentar a su bebe. ¿Qué consejo le daría a esta paciente?

a. Debe consumir galactosa pura para poder obtener la porción de galactosa de la lactosa.


139

b. No podrá alimentar a su bebe porque no puede producir lactosa.

c. Las glándulas mamarias no requieren de la ingestión de leche ni productos lácteos para producir lactosa.

d. Ella puede producir lactosa directamente por degradación de α-lactoalbúmina.

e. Una dieta rica en grasas saturadas le permitirá producir lactosa.

42. Se presenta un paciente con una infección bacteriana. Se descubre que la bacteria produce una endotoxina que inhibe la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa. ¿Se esperaría que el paciente tenga poca glucosa producida por cuál de los siguientes precursores gluconeogénicos?

a. Alanina

b. Glicerol

c. Ácidos grasos de cadena par

d. BBFosfoenolpiruvato

e. Fructosa


140


141


142

Lípidos

U N I D A D

3

UNIDAD 3: Lípidos

143

I. METABOLISMO DE LÍPIDOS

A. PRINCIPALES LÍPIDOS DE LA DIETA

De los principales lípidos de la dieta cabe destacar que los TAG representan el 90% mientras que los

colesteroles, fosfolípidos y ácidos grasos libres solo representan un 10%.

1. Triacilgliceroles (TAG): los triacilgliceroles proporcionan más de la mitad de la energía requerida por

algunos órganos, particularmente el corazón, el hígado y el músculo esquelético en reposo.

2. Colesterol libre

3. Colesterol esterificado: el colesterol esterificado representa de un 10-15% del colesterol dietético.

4. Fosfolípidos

5. Ácidos grasos libres

Los lípidos de la dieta juegan un papel muy importante porque:

1. Confieren sabor a los alimentos.

2. Facilitan la absorción de las vitaminas liposolubles (A, D, E, K).

3. Sirven como fuente energética de reserva.

4. Dan protección térmica y mecánica.

5. Forman hormonas esteroideas, membranas biológicas, mielina, entre otros.

B. DIGESTIÓN

1. Las células pueden obtener ácidos grasos de tres maneras distintas:

1. Los lípidos consumidos en la dieta

2. Los lípidos almacenados en las células

3. Ácidos grasos sintetizados en un órgano para ser exportados a otro.


144

2. El proceso de la digestión está compuesto por varias etapas en las cuales actúan las diferentes enzimas

que son producidas en los diferentes órganos:

1. Boca: lipasa lingual (niños pequeños)

2. Estómago: lipasa gástrica

3. Intestino delgado: lipasa pancreática

UNIDAD 3: Lípidos

145

Si no hay enteroquinasa no hay activación de la tripsina, por tanto no se activará la colipasa y como

secuencia en cadena tampoco será activada la lipasa pancreática. De tal modo que los TCL no podrán ser

digeridos.

Nota: Durante la digestión las sales biliares y el peristaltismo intestinal emulsifican las grasas,

aumentando la superficie de contacto de los lípidos con sus respectivas enzimas, favoreciendo así la

digestión.

La emulsificación permite la solubilidad de las grasas en fase acuosa estática del borde en cepillo de la

mucosa intestinal, las sales biliares dividen las grasas en vesículas muy pequeñas de baja tensión

superficial, llamadas micelas mixtas, estas micelas contienen además, vitaminas liposolubles y

aproximadamente de un 20-25% de TCM.

3. Una micela está compuesta por:

1. Todos los productos de la hidrólisis de los lípidos

2. Vitaminas A, D, E y K

3. Aproximadamente 20% de TCM

4. Sales biliares: las sales biliares actúan antes que las enzimas y después de las enzimas.

5. Agua escondida (¿?)

C. ABSORCIÓN INTESTINAL

1. Los triacilgliceroles de cadena larga (TCL), los fosfolípidos y el colesterol son hidrolizados por

enzimas específicas, y luego se unen con los ácidos grasos biliares dividiéndose en micelas mixtas.

2. Los triacilgliceroles de cadenas corta (TCC) y los de cadena media (TCM), no necesitan enzimas

digestivas ni ácidos biliares. Es decir que no necesitan del proceso digestivo para absorberse.

3. Los lípidos de la dieta se pueden absorber por dos vías distintas, a través de las cuales llegan a los

tejidos:


146

1. Vía linfática: principal vía de absorción de los TCL, fosfolípidos y colesterol; circulando en forma

de quilomicrones luego de absorberse en forma de micelas. Los ácidos biliares se absorben más

adelante a nivel del íleon terminal llegando por la vena porta al hígado para regresar al intestino

y emulsificar de nuevo las grasas (circulación entero-hepática). En la vía linfática se absorbe un

20% TCM, y se absorben todos los productos de la hidrólisis de lípidos.

2. Vena porta: vía menor de absorción por la cual circulan los TCC y TCM, los cuales llegan

directamente al hígado para ser metabolizados. entran a la mitocondria (sin necesitar carnitina)

donde se oxidan (los TCM producen 8.3 kcal/g).

Nota: La solubilización que se lleva a cabo por las sales biliares, utiliza compuestos tales como el ácido

taurocólico, que se sintetiza a partir del colesterol en el hígado, se almacena en la vesícula biliar, y se

libera en el intestino delgado después de la ingestión de una comida grasa.

Las sales biliares son compuestos anfipáticos que actúan como detergentes biológicos, convirtiendo las

grasas dietéticas en micelas mixtas de sales biliares y triglicéridos.

4. La circulación entero-hepática de los ácidos biliares puede ser bloqueada por resinas de intercambio

iónico (colestiramina) y por fibras dietéticas solubles:

1. Los ácidos o sales biliares son eliminados por las heces.

2. La cantidad de ácidos biliares que regresa al hígado disminuye.

3. El hígado consume más colesterol para compensar la pérdida de ácidos biliares, aumentando su

síntesis.

4. Sale menos colesterol desde el hígado hacia la sangre.

5. Por lo tanto, cuando bloqueamos la circulación entero-hepática de los ácidos biliares, se obtiene

una disminución de colesterol en sangre

Las fibras que consumimos en la dieta producen, además de los efectos ya mencionados:

–Bloqueo de la absorción de los ácidos biliares

UNIDAD 3: Lípidos

147

–Ácidos biliares que son eliminados en las heces son fermentados por la microbiota intestinal.

–La fermentación producida por la microflora genera ácido propiónico.

–Aumenta la velocidad del tránsito intestinal.

–Atenúa la absorción de colesterol y grasas saturadas.


148

UNIDAD 3: Lípidos

149


150

5. Resíntesis o reesterificación

1.1. Cuando los lípidos se absorben en forma de micelas y llegan al enterocito, vuelven a reesterificarse

dando origen de nuevo a TCL, fosfolípidos y ésteres de colesterol.

1.2. La resíntesis le permite modificar la composición química de los lípidos de la dieta.

1.3. Los lípidos son insolubles en agua y para ser transportados por la sangre necesitan unirse con

proteínas o apoproteínas para formar complejos lipoproteicos o lipoproteínas:

‒ Quilomicrones (QM)

‒ Lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL)

‒ Lipoproteína de baja densidad (LDL)

‒ Lipoproteína de alta densidad (HDL)

D. FORMACIÓN DE QUILOMICRONES. ACLARAMIENTO

1. En el enterocito los TCL, FL y Col-AG se unen con la apoproteína B-48 formando quilomicrones

nacientes (QMn).

2. Los QMn entran en los vasos linfáticos intestinales, pasan por el conducto torácico y llegan a la sangre

(circulación general).

3. En la circulación general reciben apoproteínas de la HDL: Apo-CII y E convirtiéndose en

quilomicrones verdaderos (QMv).

4. Los QMv son removidos hacia los tejidos por acción de la enzima lipoproteína-lipasa (LPL) o factor

aclarante de los lípidos plasmáticos.

5. La LPL hidroliza los triacilgliceroles de los quilomicrones liberando glicerol y ácidos grasos libres,

dejando un remanente de quilomicrón (rQM).

1. La LPL requiere de Apo-CII como cofactor para activarse.

UNIDAD 3: Lípidos

151

2. Es activada por insulina y heparina.

3. Es producida por las células del endotelio vascular.

4. Los rQM, el glicerol y los ácidos grasos libres llegan al hígado para ser metabolizados.

5. Los ácidos grasos también son capturados por los tejidos extrahepáticos: tejido adiposo, músculo

y corazón.


152

UNIDAD 3: Lípidos

153

E. APLICACIONES CLÍNICAS

1. Las fibras solubles de la dieta y la colestiramina son útiles en el tratamiento de la hipercolesterolemia

porque bloquean la circulación entero-hepática de los ácidos biliares. Esto obliga a que el hígado

consuma más colesterol para sintetizar nuevos ácidos biliares y así compensar las pérdidas por las

heces.

2. Los triacilgliceroles de la cadena media, abundantes en el aceite de coco, no necesitan del proceso

digestivo; se absorben directamente por la vena porta para llegar al hígado.

1. Son de utilidad en la dieta de pacientes con trastornos de la digestión y/o absorción de las grasas:

‒ Desnutrición

‒ Enfermedad inflamatoria intestinal

‒ Síndrome de absorción intestinal

deficiente

‒ Síndrome del intestino corto

‒ Insuficiencia pancreática

‒ Insuficiencia biliar

2. También ofrece beneficios a los pacientes sépticos, quemados, insuficiencia renal, dializados, etc,

por la deficiencia de carnitina. Los TCM no requieren carnitina, como los TCL, para entrar en la

mitocondria.

3. Una dieta baja en lípidos puede ocasionar deficiencia de vitaminas liposolubles, las cuales se absorben

en forma de micelas. Esto puede ocurrir en pacientes con esteatorrea. La primera manifestación de

deficiencia puede ser la ceguera nocturna por déficit de vitamina A.

4. La falta de “Apo-CII” o de LPL ocasiona hiperquilomicronemia con elevación marcada de

triacilgliceroles en sangre y colesterol en menor proporción.


154

II. β-OXIDACIÓN

A. CONCEPTO

1. Es la principal vía catabólica de los ácidos grasos y consiste en su degradación hasta acetil-CoA. El

acetil-CoA puede entrar al ciclo de Krebs para degradarse hasta CO2, agua y ATP.

2. La oxidación mitocondrial de los ácidos grasos tiene lugar en tres etapas. En la primera etapa de

oxidación, los ácidos grasos se someten a eliminación oxidativa de unidades de dos carbonos

sucesivos en forma de acetil-CoA, a partir del extremo carboxilo de la cadena de acilo.

B. LOCALIZACIÓN CELULAR: matriz mitocondrial

C. ACTIVACIÓN

1. Es la unión del ácido graso con la coenzima A formando-acetil CoA (ácido graso activado).

2. Requiere 2 ATP, coenzima A y una quinasa.

3. Ocurre en citosol.

D. TRANSPORTE DE ACIL-COA A LA MITOCONDRIA

1. La entrada de los ácidos grasos requiere de carnitina, la cual se une al ácido graso formando acil-

carnitina. Este proceso necesita la acción de 3 enzimas diferentes:

2. CAT-I: carnitín-aciltransferasa I

3. CAT-II: carnitín-aciltransferasa II

4. T: translocasa

La carnitina es una amina cuaternaria sintetizada en el hígado, los riñones y el cerebro a partir de dos aminoácidos esenciales:

UNIDAD 3: Lípidos

155

E. REACCIONES

1. Activación

2. Deshidrogenación (FAD)

3. Hidratación

4. Deshidrogenación (NAD+)

5. Tiólisis (CoA)


156

F. RENDIMIENTO ENERGÉTICO

1. En la β-oxidación se producen 4 ATP en cada vuelta (por fosforilación oxidativa).

2. El número total de vueltas que da un ácido graso en la β-oxidación es igual a la mitad (1/2) de su

número de átomos de carbono menos uno. Ej.: ácido palmítico (16 C); N de vueltas = (16/2) – 1 = 7

vueltas

3. Calcular la energía neta obtenida al degradar una molécula de ácido palmítico en la β-oxidación

1. Determinar el N de vueltas = 7

2. Multiplicar el número de vueltas por 4 ATP: 7 x 4 = 28 ATP

3. Restar 2 ATP consumidos en la activación: 28 ATP – 2ATP = 26 ATP/palmítico (energía neta)

4. Calcular el rendimiento energético neto obtenido al degradar por completo 1 molécula de palmítico

hasta CO2 + H2O

1. Primera fase: palmitoíl-CoA se degrada en β-oxidación produciendo 8 acetil-CoA.

2. Segunda fase: las 8 moléculas de acetil-CoA entran al ciclo de Krebs produciendo CO2 + H2O +

ATP. Cada acetil-CoA produce 10 ATP en el ciclo de Krebs.

UNIDAD 3: Lípidos

157

III. ÁCIDOS GRASOS

A. CONCEPTO

1. Un ácido graso consta de una cadena hidrocarbonada hidrófoba con un grupo carboxilo terminal (R-

COOH), el cual a pH fisiológico se ioniza transformándose a R-COO-. A la vez este grupo funcional

le otorga la afinidad al agua, por lo que se le denomina como un compuesto anfipático, el cual posee

una región tanto hidrofilia como hidrófoba.

2. Constituyen la principal energía de reserva del organismo, produciendo 9 kcal/mol.

3. Constituyentes de la membrana celular

4. En el organismo pueden ser ácidos grasos libres (no esterificados) y los que se encuentran

esterificados, los cuales se encuentran almacenados en el tejido adiposo en forma de triacilgliceroles.

5. Los ácidos grasos esenciales son el ácido linoleico (principal) y ácido araquidónico. Este último se

vuelve esencial por déficit de ácido linoleico.

6. El déficit de los ácidos grasos esenciales puede tener como consecuencia ictiosis, anomalías visuales

y neurológicas. Algunos ácidos grasos de importancia fisiológica (4):

1. Acido butírico (C4:0) y ácido cáprico (C10:0): se encuentran en grandes cantidades en la leche.

2. Ácido linoleico [C18:2(9, 12)] y ácido α-linoleico [C18:3(9, 12, 15)], son ácidos grasos

esenciales.

3. Acido araquidónico [C20:4(5, 8, 11, 14)]: es precursor de las prostaglandinas.

B. SÍNTESIS DE NOVO DE ÁCIDOS GRASOS

1. La biosíntesis de ácidos grasos en los adultos ocurre principalmente en el hígado y en menor medida

en el tejido adiposo. Cabe destacar que durante la lactancia en las glándulas mamarias también se

produce la síntesis.


158

2. Una gran parte de los ácidos grasos que utiliza el organismo proviene de la dieta. Esto sucede cuando

se ingiere principalmente glucosa o proteínas en exceso (>7 gr/kg/día o 5 mg/kg/minuto para la

glucosa).

3. Ambos son transformados a ácidos grasos y almacenados en forma de triacilgliceroles, para luego ser

utilizados como energía de reserva.

4. Cabe destacar que el acetil-CoA mitocondrial es procedente de la oxidación del piruvato, pero a la

vez puede provenir del catabolismo de los ácidos grasos, cuerpos cetónicos y ciertos aminoácidos.

Los aminoácidos son alanina, serina y cisteína.

5. Los ácidos grasos se forman a partir de acetil-CoA, proceso que ocurre en dos etapas: la síntesis de

novo y la fase de elongación.

A. Síntesis de novo B. Fase de elongación

1. Ocurre en el citosol. 1. Ocurre en fracción microsomal.

2. Comienza con acetil-CoA. * 2. Comienza con palmitoíl -CoA.

3. Su principal producto final es palmitoíl-CoA (C16)

3. Su principal producto final es estearoíl-CoA (C18)

4. Utiliza NADPH procedente del ciclo de las pentosas. ** 4. Utiliza NADPH

5. Produce ácidos grasos de C4, 6, 8, 10, 12, 14 y 16.

5. Produce ácidos grasos de C18, 20, 22, 24 y 26.

0.

*La principal fuente del acetil-CoA a partir del cual se inicia la síntesis de ácidos grasos la constituyen

citrato e isocitrato procedentes del ciclo de Krebs. Esto ocurre debido a que el acetil-CoA no puede

atravesar la membrana mitocondrial interna.

**El NADPH proviene principalmente del ciclo de pentosas, pero también puede provenir de la

conversión de malato a piruvato.

6. La síntesis de novo es llevada a cabo por el complejo de la sintetasa de los ácidos grasos, formado por

dos cadenas de siete enzimas. Durante este proceso se alarga el acetil-CoA siete veces, agregándole 2

carbonos por vuelta.

UNIDAD 3: Lípidos

159

7. El citrato sale de la mitocondria y por acción de la enzima citrato liasa se descompone en OAA y

acetil-CoA. Este proceso ocurre debido a una alta concentración de citrato a nivel mitocondrial, al

igual que por la inactivación de la isocitrato DHasa por la alta concentración de ATP, la cual provoca

la acumulación de citrato e isocitrato. Es un proceso de activación que requiere ATP como fuente de

fosfato, Mg2+ o Mn2+ como cofactor y una quinasa.

8. El acetil-CoA es precursor del malonil-CoA a través de la enzima acetil-CoA carboxilasa, la cual

requiere de la presencia de ATP y CO2/HCO3- y como coenzima a la vitamina biotina. Además, es

activada por la insulina vía una proteína de unión denominada SREBP-1 y es inhibida por la AMP-K.

9. La enzima acetil-CoA carboxilasa es activada alostéricamente por el citrato. A su vez es inhibido

alostéricamente por palmitoíl-CoA, el cual será el producto final de la reacción.


160

UNIDAD 3: Lípidos

161

C. FASE DE ELONGACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS


162

1. Palmitoíl-CoA pasa al retículo endoplásmico liso (REL).

2. En este se le adicionan dos moléculas de carbono provenientes del malonil-CoA y el NADPH es el

que aporta los electrones.

3. El cerebro posee la capacidad de alargamiento adicional que le permite producir los ácidos grasos de

cada muy larga (más de 22 carbonos) necesarios para las síntesis de lípidos cerebrales.

4. En el REL, las enzimas insaturadas introducen dobles enlaces a los ácidos grasos. Por ejemplo: El

ácido esteárico puede ser transformado a ácido oleico o el ácido palmítico en ácido palmitoleico. La

reacción de instauración requiere NADH, citocromo b5 y su reductasa unida al FAD.

5. El ser humano es incapaz de insaturar más allá de los enlaces del C9, por ello los ácidos linoleico y

linolénico poliinsaturados son nutrientes esenciales en la dieta. En los que puede introducir

insaturaciones son C9, C6, C5 y C4.

UNIDAD 3: Lípidos

163


164

IV. TRIACILGLICEROLES Y FOSFOGLICÉRIDOS

Los mono-, di- y triacilgliceroles son moléculas formadas por el cuerpo de uno, dos o tres ácidos grasos

esterificados a una molécula de glicerol. Estos lípidos se forman siguiendo vías comunes donde se obtiene

el ácido fosfatídico o diacilglicerol fosfato. Existen dos vías para formar triacilgliceroles (TAG) y

fosfoglicéridos (FG).

A. VÍA DEL GLICEROL

1. Esta vía solo ocurre en el hígado y consiste en la formación de TAG y FG a partir de glicerol.

2. Necesita la enzima glicerol quinasa, que solo está presente en el hígado; por lo tanto no puede ocurrir

en el tejido adiposo.

B. VÍA DE LA DIHIDROXIACETONA FOSFATO

1. Ocurre tanto en el hígado como en el tejido adiposo y es la vía mediante la cual los hidratos de carbono

(glucosa) forman triacilgliceroles cuando hay un exceso.

UNIDAD 3: Lípidos

165

2. El almacenamiento de los triglicéridos en los adipocitos se debe a su alta insolubilidad en agua.

Representa la mayor fuente de energía en el cuerpo.

V. CUERPOS CETÓNICOS

Los cuerpos cetónicos son: ácido acetoacético (acetoácido), β-hidroxibutírico (3-hidroxibutírico) y

acetona.

A. CETOGÉNESIS

1. Es la síntesis de cuerpos cetónicos a partir de acetil-CoA, el cual procede de ácidos grasos,

aminoácidos y otros compuestos.

2. Ocurre de manera activa en las mitocondrias del hígado.

3. El más importante de los cuerpos cetónicos y el primero que se forma es el acetoácido, a partir del

cual se obtienen los otros dos:

‒ El ácido β-OH-butírico por acción de la enzima β-hidroxibutírico-DHasa

‒ La acetona formada por descarboxilación espontánea (no enzimática)

4. Durante la cetogénesis se forma el ácido β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA (HMG-CoA), metabolito de

encrucijada que conecta esta vía metabólica con la colesterogénesis.

5. En la síntesis de una molécula de ácido acetoácido intervienen tres moléculas de acetil-CoA.

6. El ayuno, la inanición, dietas altas en proteínas y lípidos y bajas en hidratos de carbono activan la

cetogénesis.


166

UNIDAD 3: Lípidos

167

B. CETÓLISIS

1. Es la degradación de los cuerpos cetónicos ácido acetoacético y β-hidroxibutírico hasta acetil-CoA,

el cual puede continuar su oxidación en el ciclo de Krebs.

2. La acetona prácticamente no se metaboliza sino que se elimina por la orina y por su naturaleza volátil,

también se elimina por el pulmón, siendo el responsable del aliento cetónico ("olor a manzana

podrida") que presentan los pacientes con cetoacidosis diabética.

3. Los cuerpos cetónicos son utilizados por los tejidos extrahepáticos como fuente de energía (el hígado

ni los eritrocitos pueden oxidar cuerpos cetónicos) y en la inanición constituyen la principal fuente

energética del cerebro, el cual se ha adaptado al ayuno prolongado.

4. Antes de oxidarse, los cuerpos cetónicos deben ser activados, lo cual ocurre comúnmente por acción

de la enzima tioforasa, muy activa a nivel renal.

5. La energía neta obtenida por una molécula de ácido β-hidroxibutírico es aproximadamente 21.5 ATP,

de los cuales 20 proceden del ciclo de Krebs (2 moléculas de acetil-CoA), 2.5 ATP producidos por la

oxidación de NADH + H+ generados en la reacción de β-hidroxibutírico a acetoacetato, menos 1 ATP

consumido transferencia de la coenzima A del succinil~CoA al acetoacetil-CoA.

6. Durante el ayuno los cuerpos cetónicos actúan sobre el hipotálamo para calmar la sensación de hambre.


168

C. CETOSIS O CETOACIDOSIS

1. Condición clínica caracterizada por:

‒ Acidosis metabólica: (pH <7.40)

UNIDAD 3: Lípidos

169

‒ Cetonemia (aumento de cuerpos

cetónicos en sangre)

‒ Cetonuria (cuerpos cetónicos en orina)

‒ Aliento cetónico (acetona en aire

espirado)

2. Se produce cuando la cantidad de cuerpos cetónicos sintetizados por el hígado sobrepasa la capacidad

de los tejidos extrahepáticos para metabolizarlos.

3. Entre las causas tenemos:

‒ Diabetes mellitus descontrolada

‒ Dieta rica en lípidos y proteínas, pero pobre en hidratos de carbono

‒ Ayuno e inanición

4. En la diabetes mellitus la falta de insulina reduce la disponibilidad de glucosa intracelular por lo cual:

‒ Hay poco oxalacetato disponible

‒ Hay un aumento en la producción de Acetil-CoA procedente de la β-oxidación y del catabolismo

proteico.

‒ El exceso de Acetil-CoA como no puede utilizarse en el ciclo de Krebs se deriva para la síntesis

de cuerpos cetónicos.

‒ Los cuerpos cetónicos pasan a la sangre y liberan y liberan H+ que deben ser neutralizados por el

HCO3- plasmático, el cual disminuye en el plasma conduciendo a una acidosis metabólica.

‒ La acetona aparece en la orina y aire espirado, mientras que los otros cuerpos cetónicos se excretan

por la orina provocando deshidratación.


170

VI. COLESTEROL

A. GENERALIDADES

1. El colesterol es un compuesto muy hidrófobo conformado por cuatro anillos de hidratos de carbón

fusionados. Sus núcleos se han denominado “núcleos esteroideos” nombrados de la A-D. Presenta una

cadena hidrocarbonada ramificada de 8 carbonos unida al carbono 17 del anillo D. El A tiene un grupo

hidroxilo en el carbono 3, y el anillo B posee un enlace doble entre el carbono 5 y el carbono 6.

2. El colesterol es un esterol de origen animal sintetizado en el organismo a partir de acetil-CoA.

3. La colesterogénesis es muy activa a nivel hepático.

4. La enzima reguladora de la colesterogénesis es la β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA reductasa (HMG-

CoA reductasa), la cual es inhibida por el propio colesterol endógeno o exógeno.

5. El colesterol circula como parte de las lipoproteínas plasmáticas y se encuentran en forma libre (20%)

y esterificado con ácidos grasos (80%).

1. Las lipoproteínas de alta densidad (HDL) transportan el colesterol (HDL-colesterol) desde la

periferia hacia el hígado para ser metabolizada, por lo tanto el HDL-colesterol tiene un papel

protector contra la aterosclerosis y por esto se ha llamado “colesterol bueno”.

2. Las lipoproteínas de baja densidad (LDL) transportan el colesterol (LDL-colesterol) en dirección

opuesta favoreciendo su precipitación en las parees vasculares y aterosclerosis, por lo tanto, se ha

llamado “colesterol malo”.

UNIDAD 3: Lípidos

171

6. El colesterol es importante porque:

‒ Estabiliza las membranas biológicas.

‒ Precursor de ácidos biliares

‒ Precursor de hormonas sexuales y otros esteroides (glucocorticoides y mineralocorticoides)

‒ A nivel de la piel los rayos UV del sol convierten el colesterol en vitamina D3 (colecalciferol)

7. En el ser humano, el colesterol se sintetiza prácticamente en todos los tejidos, siendo los principales

para su reserva: hígado, intestino, corteza suprarrenal y tejidos reproductores (ovario, placenta y

testículo).

8. La síntesis del colesterol ocurre en el citoplasma y los microsomas a partir del grupo acetato de dos

carbonos denominado acetil-CoA, al cual se le añadirán dos moléculas más de acetil-CoA para formar

β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA (HMG-CoA).


172

B. EL PROCESO DE SÍNTESIS OCURRE POR LOS SIGUIENTES PASOS

1. Reducción de HMG-CoA a 5-pirofosfomevalonato 5C

2. Descarboxilación de 5-pirofosfomevalonato a isopentenil pirofosfato (IPP) 5C

3. Isomerización de isopentenil pirofostafo a dimetilalil pirofosfato (DPP) 5C

4. Condensación de “IPP” y “DPP” a geranil pirofosfato (GPP) 10C

5. Condensación de una segunda molécula de IPP + GPP a farnesil pirofosfato (FPP) 15C

6. Condensación de una segunda molécula de FPP a Escualeno30C

7. Hidroxilación de escualeno a lanosterol 30C.

8. La conversión de lanosterol en colesterol se da mediante un proceso de múltiples etapas cuyo resultado

es acortamiento de la cadena carbonada de 30 a 27 carbonos, la eliminación de los 2 grupos metilo en

C4, la migración del enlace doble del C8 al C5 y la reducción del enlace doble entre C24 Y C25.

C. REGULACIÓN DE LA SÍNTESIS DE COLESTEROL

1. El punto de control más importante en la biosíntesis del colesterol es la enzima llamada HMG-CoA

reductasa, considerada la enzima limitante de la velocidad.

2. Fosforilación/desfosforilación independiente de esteroles: la actividad de la HMG-CoA reductasa

está controlada covalentemente por las acciones de la proteincinasa (AMPc), la cual es activada por el

monofosfato de adenosina (AMP) y de una fosfoproteinfostatasa.

3. Regulación hormonal: la cantidad de la HMG-CoA reductasa está controlada por hormonas. Un

aumento de insulina y tiroxina favorece la intensificación de la expresión del gen de la HMG-CoA

reductasa. El glucagón y los glucocorticoides tienen el efecto contrario.

4. Inhibición por fármacos: el uso de fármacos empleados para reducir los niveles de colesterol en

plasma en pacientes con hipercolesterolemia, por ejemplo: las estatinas (atorvastatina, fluvastatina,

UNIDAD 3: Lípidos

173

pravastina, etc.). Dichos fármacos son inhibidores competitivos reversibles de la HMG-CoA

reductasa.

D. HORMONAS ESTEROIDEAS

1. El colesterol es el precursor de todas las clases esteroideas:

‒ Glucocorticoides (cortisol)

‒ Mineralocorticoides (aldosterona)

‒ Hormonas sexuales (andrógenos, estrógenos y progestágenos)

2. La síntesis y secreción de hormonas esteroideas producidas en:

‒ Corteza suprarrenal a aldosterona, andrógenos y cortisol

‒ Ovarios y placenta a estrógenos y progestágenos

‒ Testículos a Testosterona

3. Siendo transportadas por la sangre desde sus orígenes hasta sus órganos de acción. Debido a su

hidrofobicidad deben ser transportadas formando un complejo con una proteína plasmática. Ejemplo:

‒ La albumina plasmática actúa de transportador inespecífico y lleva aldosterona (3).

‒ La transcortina (unión de un corticoesteroide y una globulina), transporta el cortisol.

E. ACCIÓN DE LAS HORMONAS ESTEROIDEAS

1. Corteza suprarrenal

1. Aldosterona: estimula la reabsorción renal de NA+ y la excreción de K+.

2. Cortisol: aumenta la gluconeogénesis, acción antiinflamatoria, descomposición de proteínas en

el musculo.

2. Ovario


174

1. Estrógenos: controlan el ciclo menstrual, promueve el desarrollo de las características sexuales

secundarias femeninas.

2. Progesterona: fase secretora del útero y de las glándulas mamarias, implantación y maduración

del óvulo fertilizado

3. Testículo

1. Testosterona: estimula la espermatogénesis, promueve el desarrollo de las características sexuales

secundarias, promueve el anabolismo y masculinización del feto.

UNIDAD 3: Lípidos

175

VII. LIPOPROTEÍNAS

Debido a la naturaleza hidrofóbica y esencialmente insoluble en el agua de la sangre, el colesterol y los

esteres de colesterol, como los triacilgliceroles y los fosfolípidos, deben ser transportados por el torrente

sanguíneo empaquetados como lipoproteínas. Estas moléculas sin son solubles en agua (5).

Los mayores transportadores de lípidos son:

‒ Quilomicrones

‒ VLDL (forma IDL y LDL)

‒ HDL

A. QUILOMICRONES

1. Son las más grandes de las lipoproteínas y las menos densas por su contenido rico en triacilgliceroles.

2. Se sintetizan de los lípidos de la dieta entre las células epiteliales del intestino delgado, luego son

secretados a los vasos linfáticos y entran al final al torrente sanguíneo por la vena subclavia.

3. Las apolipoproteínas de mayor relevancia en los quilomicrones son apoB48, apoC-II y la apoE. La

apoC-II es la encargada de activar la lipoproteína lipasa (LPL) que es la encargada de hidrolizar los

quilomicrones (5).

B. VLDL

1. Llamadas también lipoproteínas de muy baja densidad

2. Este se forma en el organismo cuando la cantidad de carbohidratos que se ingieren de la dietan exceden

las necesidades del hígado y estos son transformados en triacilgliceroles. Luego estos con el colesterol

libre y esterificado, fosfolípidos y la apoB100 son empaquetados en forma de VLDL naciente.

3. Cuando pasan al torrente, aceptan la apoC-II y apoE del HDL circulante y son transformados en VLDL

maduro.

4. La LPL hidroliza los triacilgliceroles de las VLDL y los que no son hidrolizados quedan como

remanentes de VLDL.


176

5. Aproximadamente 50% de este remanente no está a cargo del hígado, sino que tienen núcleo extra de

triacilgliceroles removidos formando así las IDL (tipo especial de VLDL remanente). Las LDL

(lipoproteína de baja densidad) se forman a partir de IDL.

6. Los LDL, también llamados colesterol “malo” son ricos en colesterol y esteres de colesterol. El 60%

del LDL regresa al hígado y el otro 40% se encuentra fuera del hígado en regiones como en la corteza

suprarrenal donde usa el colesterol que lleva dentro para sintetizar hormonas esteroideas como el

cortisol, aldosterona y hormonas sexuales.

C. HDL

1. También llamadas lipoproteínas de alta densidad o colesterol “bueno”

2. Tiene la habilidad de recoger el colesterol de las membranas celulares, además de intercambiar

apoproteínas y lípidos con otras lipoproteínas en el torrente sanguíneo. Estas se forman en la sangre

mediante la adición de los lípidos a la apo A-1, que es producida en el hígado y en el intestino y que

posteriormente pasa a la sangre.

3. Estas lipoproteínas desempeñan distintitas funciones entre las que tenemos:

‒ Ser fuente de reserva de apolipoproteínas: principalmente de apoC-II (activadora de la LPL)

‒ Captar colesterol NO esterificado: aquí ellas captan el colesterol de tejidos extrahepáticos y lo

devuelven al hígado como esteres de colesterilo.

‒ Participan en la esterificación del colesterol: desde que el colesterol es captado por las HDL,

inmediatamente pasa a ser esterificado por medio de la enzima LCAT (Lecitina colesterol

aciltransferasa).

‒ Funciona como transporte inverso del colesterol: esto consiste en el flujo de salida del colesterol

desde las células periféricas a las HDL. Esto ayuda a comprender y además es la base de la relación

inversa que existe entre la concentración de HDL y la aterosclerosis.

UNIDAD 3: Lípidos

177

D. CORRELACIÓN CLÍNICA


178

1. Aterosclerosis: es una enfermedad en la que surgen depósitos de grasa llamadas placas ateromatosas

en las superficies internas de las paredes vasculares. Esto normalmente ocurre por un aumento de las

lipoproteínas de baja densidad (LDL).

2. También se puede dar por hipercolesterolemia familiar en donde estas personas heredan genes

defectuosos para la formación de los receptores de los LDL en la superficie de las membranas

celulares.

3. Para combatir la aterosclerosis normalmente se recomienda subir la proporción de HDL los cuales se

encargan de evitar la adhesión de las LDL del endotelio vascular.

4. Factores que predisponen a la aterosclerosis:

‒ Inactividad física

‒ Obesidad

‒ Diabetes mellitus

‒ Hipertensión

‒ Hiperlipidemia

‒ Tabaquismo

UNIDAD 3: Lípidos

179

VIII. CASO CLÍNICO: CETOSIS DIABÉTICA

Paciente femenina, 35 años de edad, es traída al hospital en estado de semi coma. Ha sido tratada de su

diabetes durante los últimos 12 años. Al examen físico la paciente tenía la mucosa oral seca, la piel

inelástica y persistencia del pliegue cutáneo al pelliscamiento, además presenta hendimiento de los globos

oculares, hipotensión arterial, pulso rápido, pérdida de peso corporal, la respiración era profunda y tenía

un aliento cetónico. Se le tomo una muestra de orina mostrando la presencia de azúcar reductor

(glucosuria) y cuerpos cetónicos. Una muestra de sangre fue tomada reportando los siguientes resultados:

Compuesto en plasma Paciente Valores de referencia

HCO3 (mmol/L) 12 24-35

pH 7.1 7.35-7.40

Urea (mmol/L) 8 2.5-7.5

Osmolaridad mOsm/L) 385 285-295

Sodio (mmol/L) 1.36 138-150

Potasio (mmol/L) 5.8 3.9-5.6

Cuerpos cetónicos Mg/dl) 350 0-3

Glucemia (Mg/L) 500 70-110

‒ La orina reportó crecimiento de Escherichia coli en un cultivo, siendo tratada con antibiótico.

‒ La paciente recibió una solución salina fisiológica (Na-Cl 9%) e insulina, mejorando dos días más

tarde por lo cual fue dada de alta luego de estabilizar su dosis de insulina.


1. ¿En qué consiste la diabetes mellitus? ¿Tipos? ¿Qué tipo padece la paciente?

2. ¿Cuál es el papel de la insulina en el metabolismo de los hidratos de carbono?

3. Explique el mecanismo por el cual la infección de las vías urinarias descompensó la diabetes

provocando una cetoacidosis?


180

4. ¿En qué consiste la cetoacidosis diabética?

5. Explique la causa de cada signo o síntoma clínico subrayado

6. ¿Qué significa pH = 7.1 y HCO3 = 12mmol/L en plasma?

7. ¿Por qué hay un aumento en plasma de urea y potasio, mientras que el sodio está casi normal a pesar

de su perdida por la orina ya que la paciente tiene una diuresis aumentada?

8. ¿Por qué la paciente mejoro con insulina y solución salina?

9. ¿Cómo calcularía usted la osmolaridad plasmática?

10. ¿Cuál es la base genética de la diabetes mellitus?

CASOS CLÍNICOS: KAPLAN MEDICAL (2013)

Abetalipoproteinemia es un desorden genético caracterizados por malabsorción de los lípidos de la dieta, esteatorrea, acumulación de triglicéridos intestinal, e hipolipoproteinemia.

1. Una deficiencia en la producción de cual apoproteina es más probable que sea responsable por este cuadro clínico?

A. ApoB – 100

B. ApoB – 48

C. ApoC – II

D. ApoA – I

E. ApoE

2. Pacientes con abetalipoproteinemia presentan anormalidades de membrana en sus eritrocitos con producción de acantocitos. Estas células rojas mofologicamente inusuales cual es el mas probable resultado de malabsorción de:

A. Acido palmítico

B. Ácido ascórbico

C. Acido araquidónico

D. Ácido fólico

UNIDAD 3: Lípidos

181

E. Ácido linoleico

3. Un paciente con historia de recurrentes ataques de pancreatitis, xantomas eruptivos, y elevados niveles de triglicéridos en plasma (2,000 mg/dL) asociados a los quilomicrones, mas probable tenga una deficiencia de:

A. Lipoproteína lipasa

B. Receptores de LDL

C. HMG – CoA reductasa

D. ApoB – 48

E. Receptores ApoB – 100

4. Un niño de 3 años de edad, se queja de dolor y debilidad muscular, mientras que en el patio de recreo y es admitido en el hospital para un examen. Las pruebas revelan una ligera hepatomegalia y cardiomegalia. Una biopsia de hígado muestra cambios grasos extremas pero no específicas, y una biopsia de músculo contiene grandes cantidades de vacuolas citoplasmáticas que contienen lípidos neutros. Un ayuno de un día se realiza y muestra una caída en los niveles de glucosa en sangre sin una producción correspondiente de cuerpos cetónicos. El pH de la sangre es normal. ¿Cuál de los siguientes diagnósticos podría explicar los problemas de este niño?

A. Deficiencia del transportador bilirrubina diglucurónido

B. Deficiencia de Glucosa 6 - fosfatasa

C. Mitocondrial 3 - hidroxi - 3 - metilglutaril CoA sintasa

D. Deficiencia sistémica de carnitina

5. Una mujer de 40 años de edad, con antecedentes de hemorragia y pancitopenia ahora se presenta con dolor en las piernas. Ella describe un profundo dolor sordo de aumento de la gravedad que requiere medicación para el dolor, La tomografía computarizada examen revela la erosión y el adelgazamiento de la cabeza femoral. Una biopsia de médula ósea se realiza para confirmar el diagnóstico de la enfermedad de Gaucher. ¿De qué material se encontraría acumulando anormalmente en los lisosomas de las células de su?

A. Mucopolisacaridos

B. Gangliosida

C. Ceramida


182

D. Cerebrosida

E. Sultida

6. Un niño de 4 años de edad con bajo peso se presenta semicomatoso en la sala de emergencia a las 10 am Plasma glucosa, urea, y la glutamina son anormalmente bajos; acetoacetato es elevada; y lactato es normal. Es admitido en la UCI, donde un aumento de la glucosa en la sangre se logró mediante la infusión controlada de glucagón o alanina. ¿Qué ruta metabólica es más probable deficiente en este niño?

A. Gluconeogénesis hepática

B. Glucogenolisis de musculo esquelético

C. Deficiencia de glucocerebrosidasa

D. Deficiencia de hexoaminidase A

E. Deficiencia de Distrofia miotonica proteinquinasa

UNIDAD 3: Lípidos

183


1. Todo lo siguiente es correcto acerca de los lípidos, excepto:

a. Los triacilgliceroles son los lípidos más abundantes de la dieta.

b. Los lípidos se absorben a través de micelas por la vena porta.

c. Los quilomicrones son removidos de la circulación por la enzima lipoproteína-lipasa.

d. La falta de apoproteína-CII es causa de hipertrigliceridemia.

e. La lipoproteína-lipasa es activada por insulina y heparina.

2. Los triacilgliceroles de cadena media:

a. Son emulsificados por las sales biliares.

b. Son transportados hacia los tejidos en forma de quilomicrones.

c. No requieren carnitina para entrar a la mitocondria.

d. Abundan en el aceite de soya y de maíz.

e. Requieren de la lipasa pancreática para absorberse.

3. Todo lo siguiente es correcto acerca de la digestión de los lípidos de la dieta, excepto:

a. La lipasa gástrica requiere un pH neutro para ser activa.

b. En los adultos la digestión comienza en el estómago.

c. Las sales biliares emulsifican as grasas y favorecen la hidrólisis enzimática.

d. Los triacilgliceroles de la dieta son desdoblados en 2 ácidos grasos, 2-monoacilglicerol.

e. Si bloqueamos la circulación entero-hepática de las sales biliares disminuye el colesterol sanguíneo.

4. Todo lo siguiente es correcto acerca de la beta oxidación de los ácidos grasos, excepto:

a. La activación requiere la coenzima A y consume dos enlaces de alta energía.

b. Al final de cada vuelta se liberan acetil-CoA y se produce acil-CoA acortado.

c. La falta de carnitina en un músculo esquelético puede ocasionar debilidad muscular y mioglobinemia porque los ácidos grasos no pueden oxidarse.


184

d. La oxidación completa de una molécula de ácido láurico (12 C) produce una energía neta igual a 23 ATP.

e. Es un proceso aeróbico localizado en la mitocondria.

5. Todos los siguientes ácidos grasos son productos de la síntesis de novo, excepto:

a. Butírico (4 C)

b. Palmítico (16 C)

c. Mirístico (14 C)

d. Esteárico (18 C)

e. Cáprico (6 C)

6. La fase de elongación de los ácidos grasos se caracteriza por todo lo siguiente, excepto:

a. Ocurre en el citosol.

b. Su principal producto final es el ácido esteárico.

c. Comienza con ácido palmítico.

d. La conversión de palmítico (16 C) en araquídico (20 C) consume 4 NADPH +H+.

e. Generalmente no libera CO2.

7. Principal fuente del acetil CoA utilizado para la síntesis de ácidos grasos:

a. Oxalacetato

b. Citrato

c. Beta oxidación

d. Síntesis de novo

e. Piruvato

8. Reacción de control de la Síntesis de Novo de los ácidos grasos:

a. Acetil-CoA → malonil-CoA

b. Citrato → oxalacetato + acetil-CoA

c. Acetil-CoA → acetoacetil-CoA

d. Crotonil-CoA → butiril-CoA

e. Acetoacetil-CoA → β-OH-butiril CoA

9. Enzima reguladora de la Síntesis de Novo de los ácidos grasos:

a. Acetil CoA-carboxilasa b. Citrato liasa

UNIDAD 3: Lípidos

185

c. Beta-cetoacil-CoA sintetasa

d. Enoil-CoA reductasa

e. Beta-cetoacilCoA reductasa

10. ¿Cuántas moléculas de NADPH + H+ se necesitan para sintetizar una molécula de ácido palmítico a partir de Acetil CoA?

a. 7

b. 14

c. 16

d. 8

e. 33

11. ¿Cuántas moléculas de CO2 se liberan durante la síntesis de una molécula de ácido palmítico a partir de acetil CoA?

a. 7

b. 8

c. 2

d. 1

e. Ninguno

12. Energía neta obtenida al degradar una molécula de ácido esteárico (18 C) hasta Acetil CoA:

a. 43 ATP

b. 38 ATP

c. 40 ATP

d. 9 ATP

e. 8ATP

13. La beta oxidación de los ácidos grasos requiere las siguientes coenzimas, excepto:

a. NAD

b. FAD

c. Coenzima-A

d. NADP+

e. Ninguno

14. La beta oxidación de los ácidos grasos de número impar de carbonos se caracteriza por todo lo siguiente, excepto:

a. El acetil-CoA obtenido en la última vuelta es propionil-CoA

b. Propionil-CoA entra en el ciclo de Krebs en forma de succinil-CoA.

c. La conversión de propionil-CoA a succinil-CoA requiere fosfato de piridoxal (B6PO4).

d. La degradación de propionil-CoA en el ciclo de Krebs produce una energía neta igual a 5ATP.

e. La conversión de propionil-CoA a succinil-CoA requiere biotina y desoxiadenosil cobalamina.

15. Todo lo siguiente es correcto acerca de la síntesis de triacilgliceroles, excepto:

a. Durante este proceso se forma ácido fosfatídico, metabolito común a la síntesis de triacilgliceroles y fosfoglicéridos.

b. En el tejido adiposo los triacilgliceroles se forman a partir de glicerol más tres ácidos grasos.

c. Es activada cuando la relación insulina/glucagón es baja.


186

d. Los triacilgliceroles formados en el hígado son transportados hacia el tejido adiposo en forma de lipoproteína de muy baja densidad.

e. En el hígado y el tejido adiposo la glucosa puede convertirse en triacilgliceroles.

16. El principal tejido donde hay síntesis activa de ácidos grasos:

a. Tejido adiposo

b. Intestino

c. Hígado

d. Músculo

e. Glándulas mamarias

17. Todas las condiciones siguientes son causa de hígado graso, excepto:

a. Desnutrición

b. Dieta baja en proteínas

c. Falta de colina

d. Alcoholismo

e. Ninguno

18. Enzima cuya deficiencia es causa de hipoglucemia y muerte súbita en lactantes:

a. Acil-CoA tioquinasa

b. Acil-CoA deshidrogenasa de cadena media

c. Acil-CoA deshidrogenasa de cadena corta

d. Glucoquinasa

e. Lipoproteína lipasa

19. Todos los procesos metabólicos siguientes ocurren en el hígado, excepto:

a. Glucólisis

b. Ciclo de Krebs

c. Cetólisis

d. Cetogénesis

e. Beta oxidación

20. La cetogénesis se caracteriza por todo los siguiente, excepto:

a. Se activa durante el ayuno prolongado.

b. Es inhibida por la provisión de hidratos de carbono.

c. Los cuerpos cetónicos constituyen la principal fuente de energía del cerebro en la inanición.

d. Ocurre activamente en el hígado cuando hay más acetil-CoA que oxalacetato.

e. Se requieren dos moléculas de Acetil-CoA para formar una molécula de ácido acetoacético.

21. Metabolito de encrucijada que conecta la cetogénesis y la colesterogénesis:

UNIDAD 3: Lípidos

187

a. Acetil-CoA

b. Beta-OH, beta metil-glutaril-CoA (HMG-CoA)

c. Mevalonato

d. Acetoacetil-CoA

e. Acil-CoA

22. Enzima que convierte el ácido acetoacético en acetona:

a. Ácido acto descarboxilasa

b. Acetona sintetasa

c. Beta-OH-butírico-deshidrogenasa

d. Tioforasa

e. No se necesita enzima

23. Una dieta baja en grasa puede provocar deficiencia de todas las enzimas siguientes, excepto:

a. Vitamina K

b. Vitamina D

c. Vitamina C

d. Vitamina A

e. Vitamina E

24. Enzima reguladora de la cetogénesis:

a. HMG-CoA sintetasa mitocondrial

b. Tioquinasa

c. Tiolasa

d. HMG-CoA reductasa

e. HMG-CoA citosólica

25. La cetogénesis ocurre en el siguiente órgano:

a. Intestino

b. Hígado

c. Corazón

d. Cerebro

e. Eritrocito

26. La diabetes mellitus tipo 1 es una causa frecuente de cetoacidosis, condición clínica caracterizada por:

a. Disminución de bicarbonato plasmático

b. Aumento de cuerpos cetónicos en sangre

c. Eliminación de cuerpos cetónicos por orina

d. Aliento cetónico

e. Todos

27. Una deficiencia de apoproteína B-48 es causa de baja producción de:

a. Lipoproteínas de muy baja densidad

b. Quilomicrones

c. Lipoproteínas de alta densidad

d. Lipoproteínas de baja densidad


188

e. Todos

28. Energía neta al degradar una molécula de ácido acetoacético hasta CO2 + H2O:

a. 27 ATP

b. 24 ATP

c. 30 ATP

d. 29 ATP

e. Ninguno es correcto

29. La poza (“pool”) metabólica del colesterol hepático está constituida por:

a. Colesterol de la dieta

b. Síntesis hepática de Novo

c. Síntesis extra hepática

d. A y B

e. Todos

30. Todas las siguientes son vías de eliminación del colesterol hepático, excepto:

a. Colesterol-VLDL

b. Sales biliares

c. Colesterol libre en la bilis

d. Remanentes de quilomicrones

e. Colecalciferol

31. Enzima reguladora de la colesterogénesis:

a. HMG-CoA sintetasa

b. HMG-CoA reductasa

c. Colesterol esterasa

d. Colesterol sintetasa

e. HMG-CoA liasa

32. Todos los siguientes compuestos inhiben la síntesis endógena de colesterol, excepto:

a. Colesterol de la dieta

b. Colesterol endógeno

c. Insulina

d. Glucagón

e. Lovastatina

33. Todo lo siguiente es correcto acerca del colesterol, excepto:

a. Se sintetiza en el citosol.

b. Se degrada hasta acetil-CoA.

c. Es un estabilizador de las membranas celulares.

d. Las bacterias intestinales lo reducen a coprostanol y colestanol.

e. Es un precursor de ácidos biliares primarios (cólico y quenodesoxicólico) y hormonas.

UNIDAD 3: Lípidos

189

34. Cantidad diaria de sales biliares segregadas por el hígado hacia el duodeno para emulsificar las grasas de la dieta:

a. 500 mg

b. 15-30 mg

c. 25 mg

d. 300 mg

e. 1 g

35. Todo lo siguiente es cierto acerca de las lipoproteínas de alta densidad, excepto:

a. Constituyen un reservorio de APO-C II requerida para activar la lipoproteína lipasa.

b. Remueven el colesterol libre de los tejidos extrahepáticos.

c. Se sintetizan en el endotelio vascular de los tejidos periféricos.

d. Transportan ésteres de colesterol hacia el hígado.

e. Transfieren ésteres de colesterol a las VLDL y LDL intercambiándolo.


190

I. Metabolismo de las proteínas

A. Proteínas de la dieta

1. Origen animal son completa y alto valor biológico.

2. Origen vegetal: son incompletas y de mediano valor biológico. Al incluir en la dieta alimentos ricos en proteínas (carnes, leche, queso, pescado, huevo, leguminosa etc.) pensamos en que nos proveen aminoácidos requeridos para:

a) Formar y reparar tejidos.

Compuestos Nitrogenados

U N I D A D

4

UNIDAD 3: Lípidos

191

b) Síntesis de hormonas y enzimas.

c) Formación de anticuerpos.

d) Formación de neurotransmisores, receptores y transportadores membranales.

e) Formación de purinas y pirimidinas.

Nunca pensamos en energía, aunque las proteínas pueden ser utilizadas como fuente de ATP en condiciones o situaciones particulares. Las proteínas producen 4Kcal/g.

B. Digestión:

1. La digestión de las proteínas comienza en el estómago donde la pepsina degrada estos nutrientes hasta péptidos de longitud variable.

2. La desnaturalización de las proteínas por el proceso de cocción o centrifugación facilita la digetion enzimática.

3. Los péptidos de longitud variable son hidrolizados en el intestino delgado por tripsina, quimiotripsina, carboxipeptidasa, amimopeptidasa y elastasas hasta aminoácidos y ologoptidos (di-y/ tripeptidos)


192

C. Absorción intestinal

1. Oligopeptidos: más eficientes, mejor, más rápida.

2. Aminoácidos libre.

4. Se absoven entrado por la vena porta para llegar al hígado y metabolizarse. Los oligopeptidos al llegar al enterocito, son hidrolizados por oligopeptidasa (di-y/ tripeptidos) liberando aminoácidos que llegaran al hígado también.

D. Metabolismo de aminoácidos

1. Cuando los aminoácidos se degrada liberan amoniaco (NH3), una sustancia toxica que debe ser eliminada del organismo y ocurre por tres rutas básicas:

1.1. Ciclo de la urea:

- Es la principal vía para eliminar el amoniaco intracelular.

- Ocurre en el hígado y sus reacciones se localizan en la mitocondria (reacciones 1 y 2) y en el citosol (3,4 y 5).

- La formación de urea comienza con la formación del carbamil-(P) mitocondrial a partir de CO2, NH3 y H2O por la acción de la enzima: carbamil-(P)-sintetasa-1.

UNIDAD 3: Lípidos

193

- Al final del ciclo, la arginasa actúa sobre la arginina liberando urea que pasa a la sangre para ser eliminado por el riñón, constituyendo el principal compuesto nitrogenado no proteico.

1.2. La vía de la glutamina: principal ruta utilizada por el cerebro (SNC) para excretar el amoniaco intracelular, ocurre también en el hígado.

a) El ácido glutamico se une al NH3 para formar glutamina por la enzima glutamina sintetasa.

b) La glutamina llega al riñón y por acción de la glutamina se convierte en glutámico liberando el NH3 (excretado por la orina).


194

1.3. Eliminación directa: el NH3 a nivel renal se une a un H+ formando amonio (NH4+) excretado por la orina, regulando así el equilibrio acido-base (pH).

E-Clasificación de los aminoácidos.

1. Glucogénicos: son formadores de glucosa y glucógeno. Ejs: aspártico, glutámico, glicina, alanina, prolina, etc.

2. Cetogénicos: formadores de cuerpos cetónicos. La leucina es el único aminoácido cetogénicos puro y estricto.

3. Glucocetogénicos: son formadores de glucosa, glucógeno y cuerpo cetónicos. Ej.: isoleucina, fenilamina, tirosina, triptófano.

4. Aminoácidos indispensables (esenciales): son aquellos que el organismo no puede sintetizar en cantidades adecuadas, por lo cual debe ser administrados en la dieta, ellos son: triptófano,

UNIDAD 3: Lípidos

195

fenilalanina, lisina, treonina, valina, metionina, leucina e isoleucina, arginina e histidina son semi-indispensables.

E. Compuesto derivados de los aminoácidos

1. Purinas y pirimidas.

2. Glucosa y glucógeno.

3. Creatina y (P) creatina.

4. Neurotransmisores.

5. Enzimas y hormonas.

6. Vitaminas.

F. Aminas derivadas de aminoácidos

La descarboxilacion de los aminoácidos produce aminas simples, biogenas o toxicas, esta reacción es catalizada por una descarboxilasa especifica que requiere fosfato de piridoxal (B6PO4) como coenzima.

Aminoácidos Amina derivada Importancia biológica

1) Ácidos aspártico B-alanina Precursor de coenzimas.

2) Ácido glutamico Acido Gamma-amino butírico (GABA)

Amina depresora del SNC.

3) Triptófano (5-OH-triptofano)

5-OH-triptamina (serotonina)

Amina vasopresora estimulante del SNC.

4) Fenilalanina (dihidroxifenil-alanina-DOPA)

Dopamina Amina vasopresora precursora de adrenalina y noradrenalina.

5) Histidina Histamina Amina vasodilatadora liberada en reacciones alérgicas.


196

II. Reacciones generales del metabolismo de los aminoácidos

La degradación de los aminoácidos en el organismo incluye varias reacciones generales: diseminación oxidativa, transaminacion, transdesaminacion y descarboxilacion.

1. Diseminación oxidativa: es la eliminación del grupo alfa-amino de un aminoácido en forma de amoniaco (NH3) por acción de una deshidrogenasa específica NAD-dependiente.

a) El aminoácido al ser desaminado se convierte en alfa-cetoácido:

UNIDAD 3: Lípidos

197

b) El ácido L-glutamico es el más activo en la diseminación oxidativa, convirtiéndose en alfa-cetoglutarato un alfa-cetoácido que pasa por el ciclo de Krebs y sigue la reserva de glucolisis para formar glucosa.

c) NADH+H (equivalente reductor) liberando llevara los hidrógenos hacia la cadena respiratoria mitocondrial para formar agua oxidativa y 3ATP por fosforilación oxidativa.

d) El amoniaco (NH3) liberado puede excretarse siguiendo varias rutas, ciclo de la urea, vía de la glutamina y eliminación directa.

e) La alanina al desminarse oxidativamente se convierte en piruvato por acción de la enzima Alanina-DHASA.


198

2. Transaminacion: es la transferencia del grupo alfa-amino desde un aminoácido hacia un alfa-cetoácido, convirtiéndose este último en un nuevo aminoácido; mientras que el aminoácido inicial se convierte en alfa-cetoácido.

a. Esta reacción es catalizada por una transaminasa específica que requiere de la coenzima fosfato de piridoxal (B6PO4).

b. Esta reacción general sirve para las síntesis endógenas de aminoácidos a partir de un esqueleto hidrocarbonado (alfa-cetoacido) y amoniaco.

c. El ácido L-glutamico es el más activo en las reacciones de transaminación.

d. El ácido L-glutamico puede transaminarse con el ácido pirúvico y con el ácido oxalacetico con la participación de dos transaminasa de importancia clínica: transaminasa Glutamico-piruvico (TGP) o Alanina amino transferasa (ALT) y transaminasa glutámico-oxalacetico (TGO) o aspártico amino transferasa (AST).

e. La transaminación es un proceso muy activo a nivel hepático por lo cual las enzimas TGP y TGO sirve como marcadores bioquímicos de la función hepática.

UNIDAD 3: Lípidos

199


200

3. Trandesaminación : es una combinación de transaminación y desaminación oxidativa, donde participa las enzimas y coenzimas específicas de cada una de estas acciones.

4. Descarboxilación: es la eliminación del grupo alfa-caroxilo de un aminoácido dando origen a una amina: simple biógena (vital) o toxica.

a) Esta reacción es catalizada por una descarboxilasaespecifica que utiliza la coenzima B6PO4.

b) La histamina es una amina vasodilatadora liberada en reacciones alérgicas y se obtiene por descrboxilación del aminoácido histidina.

c) El ácido Gamma-amino butírico (GABA) se obtiene por descarboxilación del ac.glutamico por acción de la enzima L-glutamico descarboxilasa. El GABA es una amina depresoara del sistema nerviosa central (SNC).

d) La serotonina(5-OH-TRIPTAMINA) se obtiene por descarboxilacion del 5-OH-TRIPTOFANO. La serotonina es una amina vasopresora por lo cual eleva la presión arterial; además estimula el sistema nervioso central evitando el síndrome depresivo.

UNIDAD 3: Lípidos

201

e) La Dopamina: es una amina vasopresora de uso común en las unidades de cuidados intensivos (UCI) derivada de la dihidrofenilalanina (DOPA) por acción de la enzima DOPA-Descarbixilasa.

f) Finalmente la B-alanina se obtiene por descarboxilación del ácido aspártico por la enzima aspártico descarboxilasa. La beta-alanina formar parte de la coenzima-A un transportador de ácidos grasos.


202

III. Metabolismo de fenilalanina y tirosina

1. Estos aminoácidos se metabolizan utilizando la misma vía metabólica, pues la fenilalanina por acción de la enzima fenilalanina hidroxilasa se convierte en tirosina.

2. Durante este proceso se forma dihidrofenilalanina (DOPA) que por acción de la enzima DOPA- descarboxilasa (utilizando fosfato de piridoxal-B6PO4 se convierte en Dopamina.

3. La Dopamina se hidroxilada convirtiéndose en noradrenalina que por acción de una metiltransferasa da origen a la adrenalina.

a. S-adenosil metionina (SAM) es la molécula donadora del grupo metilo.

b. El catabolismo de la catecolaminas (adrenalina y noradrenalina) produce ácido vanilimandelico que se elimina por la orina.

4. Estos aminoácidos son gluco-cetogenicos:

a. Producen glucosa y glucógeno via fumarato.

UNIDAD 3: Lípidos

203

b. Producen acetoacetato precursor de los otros cuerpos cetónicos.

5. La degradación de estos aminoácidos produce también melanina (pigmentos responsables del color de los ojos, piel y pelo).

ENFERMEDADES METABOLICAS

La falta de algunas de estas enzimas que participan en el metabolismo de los aminoácidos, provoca

trastornos metabólicos, tales como:

Enfermedades Metabólicas Enzima Ausente

1. Fenilcetonuria (PKU)

2. Albinismo

3. Tirosinosis

4. Alcaptonuria

1. Fenilalanina hidroxilasa

2. Tirosina

3. AC. Hidroxifenilpirubico oxidasa

4. Ac. Homogentisico oxidasa

1. Metabolismo del Triptófano.

El triptófano es un aminoácido esencial que al igual que la lisina su metabolito final por catabolismo es

el ácido α-cetoadípico. La degradación del triptófano se caracteriza por:

1. Vía catabólica muy regulada.


204

2. La primera enzima que actúa la triptófano oxigenasa es inducida por cortisol en el hígado.

3. La protección contra la degradación de esta enzima se debe a grandes cantidades de triptófano.

4. Parte de la molécula del triptófano produce alanina y en una vía secundaria lleva a cabo la formación

de Ácido nicotínico.

5. El producto final de esta vía degradativa es el Acetoacetil- CoA. Por esta razón y la producción de alanina por este aminoácido, es considerado glucogénico y cetogénico.

Las mujeres que toman anticonceptivos orales (ACO) y las enfermas de tuberculosis, tratadas con isoniacida pueden tener depresión por interferencia con el uso de la B6PO4. Es recommendable que estas personas reciban suplementos de piridoxina.

UNIDAD 3: Lípidos

205

Existe otra vía metabólica para el triptófano que origina la producción de dos derivados de gran

importancia fisiológica:

1. la serotonina que es una molécula implicada en la regulación del apetito.

2. la melatonina que es la hormona de la glándula pineal y se le atribuye capacidad para retrasar el

envejecimiento.

3. Esta reaccion requiere de B6PO4 (pridoxal amino) como coenzima. Su deficiencia causa sindrome

depresivo por falta de dopamina.

4. En el intestino la flora intestinalactúa sobre el triptófano produciendo:

a) Niacina o Ácido Nicotínico (vitamina B3): esta síntesis es inefienciente porque se necesita 60

mg de triptófano para sintetizar 1 mg de niacina.

b) Indol y Escatol: sustancias que le dan olor característico a las heces.

5. La serotonina por acción de la enzima monoamino-oxidasa (MAO) se transforma en 5-OH-indol

acético el cual es eliminado por la orina. Los inhibidores de la monoamino-oxidasa (IMAO) son

fármacos antidepresivos porque aumentan la disponibilidad de serotonina pero pueden elevar la

presión arterial por el efecto vasoconstrictor de esta amina.


206

II. METABOLISMO DE LOS NUCLEOTIDOS.

Las células que se dividen rápidamente necesitan grandes cantidades de ADN y ARN, para lograr esto

tienen grandes requerimientos de nucleótidos. En el organismo no hay reserva de nucleótidos

(Apróximamente 1% disponible) y la absorción intestinal de bases es mínima (un 5% de los presentes en

la dieta), por tanto es necesario la síntesis de novo y de recuperación de estos nucleótidos.

A. Nucleótidos Piridímicos.

En la aciduria orotica hereditaria, el ácido orotico es excretado por la orina porque la enzima que lo convierte en UMP (Orotato fosforibosil transferasa y orotidina 5-fosfato descarboxilasa) están defectuosa. Por tanto, la pirimidina no podrá ser sintetizada y se produce el retraso del crecimiento. La administración oral de uridina sobrepasa el bloqueo del metabolismo y provee al cuerpo una fuente de pirimidinas.

UNIDAD 3: Lípidos

207

1. La base piridimica es sintetizada antes de la adicción del resto de la ribosa. En la primera reacción,

la glutamina reacciona con y 2 ATP para formar carbamoil fosfato. Esta reacción es análoga de la

primera reacción del ciclo de la urea. Sin embargo, para la síntesis piridimica, la glutamina le provee

el nitrógeno y la reacción ocurre en el citosol, donde es catalizada por la enzima carbamoil fosfato

sintetasa II, la cual es inhibida por UTP.

2. La molécula completa de aspartato se añade a la carbamoil fosfato. La molécula se cierra para

producir un anillo, que se oxida, formando orotato.

3. Orotato reacciona con PRPP, produciendo orotidina 5-fosfato, la cual es descarboxilada para

producir uridina monofosfato (UMP).

4. UMP es fosforilado a UTP, la cual adquiere un grupo amino de la glutamina para formar GTP. UTP

y GTP son utilizados para la síntesis de ARN.

5. El resto de la molécula de ribosa de CDP es reducido a desoxirribosa, formando dCDP. La enzima

en este caso es la ribonucleótido reductasa.

a. dCDP es desaminado y desfosforilado para formar dUMP.

b. dUMP es convertida en dTMP por metileno-FH4.

c. La fosforilación produce dCTP y dTTP, las cuales son precursoras del ADN.


208

6. En la degradación pirimidica el carbono produce y el nitrógeno produce urea.

B-Metabolismo de las purinas.

1. Las bases puricas se sintetizan en el resto de ribosa. La 5- fosforibosil 1’- pirofosfato(PRPP)que es

la que aporta el resto de ribosa, reacciona con la glutaminapara formar fosforibosilamina. Este paso

en la biosíntesis de purinas produce N9 del anillo purico y es inhibido por AMP y GMP.

a. La molécula entera de glicina es adherida al precursor creciente de purina. Luego C8 es

adherido por Formil-FH4, N3 es adherido por glutamina, C6 por , N1 por aspartato, y C2 por

Formil-FH4.

b. Es generado IMP que contiene una base hidroxantina. IMP se escinde en el hígado y su base

libre o de nucleósido, viaja a diversos tejidos donde se reconvierte al nucleótido.

UNIDAD 3: Lípidos

209

2. IMP es el precursor de AMP como de GMP.

a. Cada producto, por inhibición de la retroalimentación, regula su propia síntesis del IMP, así

como la rama puntual inhibe el paso inicial en la vía.

b. AMP y GMP pueden ser fosforilado al nivel trifosfato.

c. Los nucleótidos trifosfato (ATP y GTP) se pueden utilizar para la energía que requieren

ciertos procesos o para la síntesis de ARN.

3. La reducción del resto de ribosa a la desoxirribosa se produce a nivel difosfato y es catalizada por

la ribonucleótido reductasa, que requiere laproteína tiorredoxina.

a. Después de que los difosfatos son fosforilados, dATP y dGTP se pueden utilizar para la

síntesis de ADN.

4. Las bases de purina se pueden recuperar y convertir entre bases libres, nucleótidos, y nucleósidos

por una serie de reacciones.

5. La degradación de las purinas. En la degradación de los nucleótidos de purina, el fosfato y la ribosa

se eliminan primero; a continuación, la base nitrogenada se oxida.

a. La degradación de la guanina produce xantina.

b. La degradación de adenina produce hipoxantina, que se oxida a xantina, por la xantina oxidasa

la cual requiere molibdeno.

c. La xantina se oxida a ácido úrico por la xantina oxidasa.

d. El ácido úrico, que no es muy soluble en agua, se excreta por los riñones.


210

SINDROME DE LESCHNYHAN

a) Es otra causa metabólica de hiperuricemia.

b) Se debe a la falta de la enzima de rescate guanina-hipoxantina-fosforibosil transferasa (GHPRT).

c) La (GHPRT) escata las bases nitrogenadas guanina e hipoxantina y utilizando fosforibosil prifosfato

(PRPP) las convierte en GMP e IMP (respectivamente).

d) La deficiencia o falta de GHPRT provoca un aumento de guanina e hipoxantina que al degradarse

aumenta la producción de ácido úrico.

UNIDAD 3: Lípidos

211

e) Los pacientes afectados pueden presentar un retardo mental, agresividad, artritis y automutilaciones.

Gota o Artritis Primaria

Trastorno metabólico ocasionado por hiperactividad de la xantina oxidasa y se caracteriza por elevación

del ácidoúrico en sangre (Hiperuricemia). El ácidoúrico es poco soluble en agua pudiendo precipitar en

forma de cristales llamados TOFOS que aparecen en los tejidos blandos y en las articulaciones de manos

y pies provocando una artritis muy dolorosa.

a. La preferencia de los TOFOS por el dedo gordo del pie se cree que puede obedecer a unefecto

gravitacional o por la pobre circulación sanguínea local.

b. El alcohol (Etanol) desencadena crisis de artritis gotosa debido a que aumenta la producción de

NADH+ lo cual favorecela conversión del piruvato en lactato. El lactato al eliminarse por la

orina acidificando el pH interfiere con la excreción urinaria del ácido úrico.

c. La gota puede tratarse con Alopurinol, un análogo de hipoxantina que actúa como inhibidor

competitivo de la xantina oxidasa, disminuyendo la síntesis del ácidoúrico. Durante su


212

metabolismo el Alopurinol se transforma en oxopurinal, un inhibidor enzimático aúnmás

potente.

d. La dieta ofrece muy pocos beneficios a los enfermos de la gota, pues si eliminamos todos los

alimentos que contienen purinas, elácidoúrico sanguíneo solo se reduce de en 0.5-1.5 mg/dl.

e. Es una FALACIA eliminar de la dieta los alimentos siguientes pues los beneficios son muy

pobres: viceras, carnes rojas, anchoas, caviar, tomate, leguminosas, berenjenas, huevo, etc.

Deben comerse con moderación, y esto es una recomendación válida para la población en

general.

f. Los pacientes con gota deben evitar la obesidad, los ayunos muy prolongados, la actividad física

intensa y las bebidas alcohólicas (especialmente cervezas por su contenido de purinas).

g. Debe tomarse suficiente agua para favorecer la solubilidad del ácido úrico y su excreción

urinaria.

Todo lo que acidifique la orina puede provocar hiperuricemia como sucede con el ayuno prolongado

y el ejercicio físico intenso. Un ayuno de 24h puede elevar el ácidoúrico en sangre hasta 10 mg/dl.

h. Otra gran FALACIA es creer que el ácidoúrico es responsable de algunas vesículas pruriginosas

que aparecen en los espacios interdigitales de manos y pies. Además se cree por ignorancia que

el ácidoúricoes causa de algunas lesiones que aparecen en las palmas de las manos y en la planta

de los pies; pueden ser de origen micóticas (dermatofitosis o pie de atleta) o psoriasis.

i. La elevación del ácido úrico asocia a esta con dermatosis puede ser una consecuencia de estas

lesiones debido a la destrucción tisular. El catabolismo de proteico se asocia a hiperuricemia por

aumento en la síntesis extemporánea de purinas que a su vez son degradadas por el organismo

hasta ácido úrico.

UNIDAD 3: Lípidos

213

III-METABOLISMO DE LA PORFIRINAS:

A-GENERALIDADES

1. Las porfirinas son compuestos cíclicos que se unen a los iones metálicos (Metaloporfirinas),

especialmente al hierro en forma Ferrosa (Fe++) o Ferrica (Fe+++).

2. La principla metaloporfirina es el grupo hemo que constituye el grupo postético de ciertas

porfirino-proteínas, tales como:

a) Hemoglobina

b) Mioglobina

c) Citocromos

d) Catalasas

e) Triptofano Pirrolasa

3. Las porfino-proteínas o hemoproteínas juegan un papel muy importante en el organismo humano.

a) La Hemoglobina (Hb) transporta oxigeno molecular desde los pulmones hacia los tejidos para

activar el matabolismo aerobico, transporta 1.34 ml O2/g de homoglobina.

b) La Mioglobina constituye una reserva de oxígeno para utilizarse durante el metabolismo

muscular.

c) Los Citocromos (B, C, C1 Y AA3) son componentes de la cadena respiratoria mitocondrial e

intervienen en el transporte de elctrones.


214

d) El Citocromo P-450 participa en el metabolismo del Etanol, de ciertos fármacos y de esteroides

interviniendo en reacciones de hidroxilación. El sistema de Citocromo P-450 es muy activo a

nivel de la fracción microsomal del hepatocito y sirve para destoxificar ciertos fáramcos

haciéndolos más solubles para que puedan excretarse más rápidamente por el riñón.

e) Las Catalasas neutralizan el Peróxido de Hidrogeno (H2O2), uno de los radicales libres

formados durante el metabolismo aeróbico.nEstas enzimas descomponen el H2O2 en H2O +

O2.

f) La enzima Triptofano Pirrolasa participa en el metabolismo del Triptofano.

4. Existe un recambio rápido y constante entre la síntesis y la degradación de las hemproteínas.

Diariamente se sintetizan de 6-7 g de hemoglobina en el organismo para reemplazar la pérdida

del grupo hemo durante el catabolismo.

5. La síntesis y degradación del grupo hemo de la Hemoglobina es importante porque influye sobre

el balance nitrogenado del organismo.

B- ESTRUCTURA DEL GRUPO HEMO:

1. El Hemo es la principal porfirina y constituye el componente activo de la hemoglobina, la

mioglobina y los citocromos.

2. Está constituido por un anillo tetrapirrólico de protoporfirina IX, con un ion ferroso (Fe

++) en el centro.

3. El Fe ++ del hemo tiene dos enlaces de coordinación adicionales, que en el caso de la

hemoglobina y la mioglobina se une con la histidina.

SINTESIS DEL GRUPO HEMO

UNIDAD 3: Lípidos

215

1. La primera reacción en la biosíntesis del hem toma lugar en la mitocondria e involucra la

condensación de 1 glicina y 1 succinilCoA a través de la enzima ácido δ-aminolevulínico

sintasa (ALAS). Esta es la principal reacción de regulación:

a) Existen dos formas de ALAS. ALAS1 es considerada un gen de mantención y se expresa

en todas las células. ALAS2 es una enzima específica de los eritrocitos y se expresa sólo

en los hígados fetales y en la médula ósea en los adultos.

b) Deficiencias del ALAS2 resulta en un desorden conocido como anemia sideroblástica

2. Luego de la síntesis mitocondrial, el ALA es transportado al citosol donde la ALA dehidratasa

dimeriza a 2 moléculas de ALA para producir un compuesto de anillo de pirrol,

porfobilinógeno.

3. El siguiente paso en la vía involucra una condensación cabeza-cola de cuatro moléculas de

porfobilinógeno, que produce un intermediario lineal tetrapirrol, hidroximetilbilano. La enzima

requerida para esta condensación se denomina porfobilinógeno deaminasa.

4. El hidroximetilbilano tiene dos destinos principales. El más importante es una conversión a

uroporfirinógeno III, por una holoenzima conocida como uroporfirinógeno III co-sintasa.

5. En el citosol, el uroporfirinógeno III es descarboxilado por la enzima uroporfirinógeno

decarboxilasa. El producto de esta reacción tiene un grupo metil en lugar del acetato y se

conocen como coproporfirinógeno III.

6. El coproporfirinógeno III es transportado al interior de la mitocondria donde 2 residuos de

propionato son descarboxilados, produciendo 2 anillos de pirrol con sustituyentes de vinilo. El

producto incoloro es protoporfirinógeno IX.


216

7. En la mitocondria el protoporfirinógeno IX es convertido a protoporfirina IX a través de la

protoporfirinógeno IX oxidasa.

a) La reacción llevada a cabo por la oxidasa requiere oxígeno molecular y resulta en la

pérdida de 6 protones y 6 electrones, lo cual produce un sistema de anillo completamente

conjugado y es responsable del color rojo tan característico de los hemes.

8. La reacción final en la síntesis del heme también toma lugar en la mitocondria e involucra la

inserción de un átomo de hierro al sistema de anillo, generando un heme b. La enzima que

cataliza esa reacción se conoce como ferroquetalasa.

UNIDAD 3: Lípidos

217

D-CATABOLISMO DEL GRUPO HEMO

1. En el adulto normalmente se destruyen 1-2 x10 8 eritrocitos por hora.

2. En el humano los eritrocitos tienen una duración de 120 dias. Estos eritrocitos viejos son

degradados por los macrófagos del sistema retículo endotelial a nivel de hígado, bazo y médula

ósea.

3. Cuando la hemoglobina es destruida por el organismo:

a) La globina es liberada y puede ser utilizada de nuevo como tal o en forma de Aminoácidos.

b) El hierro liberado del grupo hemo es oxidado y transportado por la transferrina hacia el pool

de Fe ++ para ser neutralizado.

c) El grupo porfirínico sin hierro es degradado en el sistema retículo-endotelial.

4. Aproximandamnete el 85% del hemo degradado procede de los globulos rojos. El otro 15% se

deriva del recambio de glóbulos rojos inmaduros y de los citocromos en los tejidos no eritroideos.

5. El catabolismo del grupo hemo ocurre en la fracción microsomal de las células

reticuloenndoteliales por un sistema de enzimático complejo llamado Hemo-oxigenasa.

a) Cuando el hemo es metabolizado por la Hemo-oxigenasa, el hierro se encuentra oxidado

formando hemina.

b) La hemina es entonces reducida por el NADPH + H de la fracción microsomal.

c) El hierro es oxidado de nuevo a su forma férrica y liberado para ser transportado como

transferrina y utilizarse en la médula ósea en la eritropoyesis.

d) También se libera monóxido de carbono (CO) quedando una cadena tetrapirrólica lineal

llamada Biliverdina (pigmento verde).

e) La Biliverdina es reducida por la biliverdina reductasa que utiliza NADPH + H,

convirtiéndose en un pigmento rojo-amarillento llamado Bilirrubina.

f) La degradación de 1 gramo de hemoglobina produce 35 mg de bilirrubina.

*UN adulto produce aproximadamente 250-300 mg de bilirrubina/dia.


218

ENTRADA DE BILIRRUBINA AL HÍGADO

a) La Bilirrubina indirecta es poco soluble en agua y en el plasma.

b) La Bilirrubina producida en otros tejidos diferentes al hígado (bazo y médula ósea) es transportada hacia el hígado unido a la albúmina sérica.

c) La albúmina parece que tiene un sitio de alta afinidad al cual se une fuertemente la bilirrubina (25mg de bilirrubina por 100ml de plasma).

d) Todo exceso de bilirrubina por encima de esta cantidad se une débilmente a otro sitio de baja afinidad en la albúmina, la cual puede desprenderse fácilmente y difundir hacia los tejidos.

e) Algunos fármacos (antibióticos, salicilatos y sulfonamidas) pueden desplazar a la bilirrubina de su unión en el sitio de baja afinidad de la albúmina. La bilirrubina liberada puede entrar al SNC provocando daños neurológicos.

f) Al llegar al hígado, la bilirrubina es removida en los sinusoides del hepatocrito, uniéndose a proteínas intracelulares, particularmente a la Ligandina.

7- CONJUGACIÓN DE LA BILIRRUBINA

a) En el hepatocrito la bilirrubina reacciona con dos moléculas de UDP-Glucorato formando un Diglucurónido de Bilirrubina (Bilirrubina Directa o Conjugada), la cual es muy soluble en agua por su naturaleza polar.

b) Esta reacción es catalizada por la enzima UDP-Glucoronil-Transferasa (presente también en la mucosa intestinal y en el riñón).

c) Los diglucurónidos de bilirrubina pueden formarse e los canalículos biliares de los hepatocitos.

8- EXCRECIÓN DE LA BILIRRUBINA POR LA BILIS

a) El diglucurónido de bilirrubina o bilirrubina conjugada es transportada activamentepor los canalículos biliares y segregada por la bilis.

b) En condiciones fisiológicas alrededor del 97% de la bilirrubina que se segrega en la bilis se encuentra en forma conjugada.

c) La bilirrubina no conjugada normalmente no se excreta.

UNIDAD 3: Lípidos

219

9- DESTINO DE LA BILIRRUBINA CONJUGADA EN EL INTESTINO

a) El diglucurónido de bilirrubina es hidrolizado y reducido por las bacterias intestinales dando origen a un nuevo compuesto incoloro llamado Urobilinógenoa nivel del íleon terminal e intestino grueso por acción de las B-glucoronidasas bacterianas.

b) La mayoría del urobilógeno formado en el colon es oxidado por el oxígeno del aire convirtiéndose enEstercobilina, pigmento que le confiere el color marrón a las heces.

c) Una pequeña porción del urobilinógeno intestinal se reabsorbe por la vena porta y es transportado hacia el riñón donde se convierte en Urobilina para ser excretado y darle el color característico a la orina.

ESQUEMA DE HÍGADO

ESQUEMA DEL CUADRITO!!

10- CICLO INTRAHEPÁTICO DE UROBILINÓGENO

a) En el íleon terminal e intestino grueso, una pequeña porción del urobilinógeno es reabsorbido y reexcretado a través del hígado.

b) Cuando se produce un exceso de pigmento biliar o una enfermedad hepática interfiere con este ciclo, el urobilinógeno puede excretarse por la orina.

E- ICTERICIAS

Las ictericias o Icteros consisten en una coloración amarillenta de la piel, escleras y conjuntiva oculares, debido al depósito de la bilirrubina, secundarios a una hiperbilirrubinemia.

TIPOS TRASTORONOS SÍNTOMAS

1. Ictericia Hemolítica

Mayor destrucción de glóbulos rojos (Falcemia, Malaria)

a) Bilirrubina indirecta

b) Estercobilinógeno en

heces

c) Uribilinógeno en orina


220

2. Ictericia Hepatocelular

Menor conjugación hepática de Bilirrubina (Cirrosis, Hepatitis)

a) Bilirrubina indirecta en

suero b) Estercobilinógeno en

heces (Acolia) c) Urobilinógeno en orina d) Náuseas y Anorexia

3. Ictericia Obstructiva

Obstrucción del conducto biliar (tumor hepático, cálculos de vías biliares)

a) Bilirrubina conjugada en

suero b) Estercobilinógeno en

heces (Acolia) c) Urobilinógeno en orina d) Bilirrubina directa en

orina e) Dolor abdominal, náuseas

a) Normalmente el organismo produce solo 300mg de bilirrubina al día.

b) La capacidad del hígado para conjugar y excretar bilirrubina es mayor de 3,000 mg/ día

F. PORFIRINAS

Son trastornos metabólicos hereditarios (a veces adquiridos) que afectan a la síntesis del grupo hemo. Por lo tanto, hay una acumulación de porfirinas o de sus precursores.

TIPOS TRASTORNOS SÍNTOMAS

1. Porfiria Cutánea tarda (más común Hepática)

Deficiencia de Uroporfirinógenodescarboxilasa

a) Acumulación de Uroporfirina en orina

b) fotosensibilidad

UNIDAD 3: Lípidos

221

2. Porfiria Aguda Intermitente (Hepática)

Deficiencia de Urofirinógeno-I sintetasa

a) Acumulación de Porfobilinógeno y ac. Delta Amino-levulínico en orina

b) Obscurecimineto de la orina frente a la luz o el aire

c) No hay fotosensibilidad

3. PorfiriaEritropoyética Congénita (Eritropoyética)

Deficiencia de Uroforfirinógeno-III cosintetasa

a) Acumulación de Uropofirinógeno-I y Coproporfirinógeno-I en orina

b) Fotosensibilidad

4. Coproporfiria Deficiencia de Coporporfirinógeno- oxidasa

a) Acumulación de Coproporfirinógeno-III en la orina

b) Fotosensibilidad

5. Intoxicación por plomo Inhibición de Ferroquelatasa y ALA-Deshidratasa por plomo

a) Acumulación de Coproporfirina-III y ac. Delta- aminolevulínico en orina.

b) Dolor abdominal

6. PorfiriaVariegata (Hepática)

Deficiencia de Protoporfirinógeno oxidasa

a) Dolor abdominal b) Fotosensibilidad c) Acumulación de

Uroporfirinaa en orina

7. Protoporfiria (Eritrohepática)

Deficiencia de Ferroquelatasa a) Acumulación de protoporfirina

b) Fotosensibilidad


222

CASO CLÍNICO: HIPERAMONEMIA

María, una niña de 9 meses, ha tenido un desarrollo normal hasta ser destetada a los 6 meses. Cuando recibió una dieta mixta, ella se puso irritable, menos alerta y comenzó a vomitar. Fue traída al hospital por presentar ataxia y dificultad para reconocer a sus padres. Deteriorándose su letargia progresivamente hasta el estado de coma, especialmente después de ingerir proteínas en la dieta. La circunferencia del cráneo era pequeña para su talla y su hígado estaba aumentado de tamaño. Las transaminasas séricas de suero estaban ligeramente elevadas indicando un daño hepático menor. La orina tenía una reacción neutra o alcalina debido a la excreción excesiva de amonio. En la orina también había glutamina, la cual se encontraba aumentado en el suero.

El amonio de la sangre estaba muy elevado, pero regresó a los niveles normales cuando se redujo la ingestión de proteínas. La urea de la orina también estaba reducida.

Cuando María recibió una dieta hipoproteica, su condición mejoró. El hígado alcanzó su tamaño normal, al igual que las transaminasas y la niña fue capaz de reconocer a sus padres de nuevo. Todas las enzimas del ciclo de la urea estaban normales, excepto la ornitíntranscarbamilasa, que no pude ser detectada en la biopsia hepática.

Preguntas:

1.¿Por qué la condición clínica de la paciente apareció cuando fue destetada y no antes?

2.¿Cuáles son las fuentes de amonio en el organismo?

3. ¿Cuáles son las diferentes rutas para eliminar el amoníaco intracelular?

4. Explique la base bioquímica de los síntomas.

5. Esquematice el ciclo de la urea, señalando las enzimas y localización celular de las reacciones. ¿Cómo está regulado este ciclo?

6. Explique el origen intestinal del amoníaco.

7. ¿Qué beneficio obtuvo la paciente de la dieta hipoproteica y por qué?

8. ¿Qué relación existe entre el ciclo de la urea y el ciclo de Krebs?

9. Nombre otras causas de hiperamonemia

UNIDAD 3: Lípidos

223

10. ¿Cuáles serían los beneficios potenciales de esta paciente al recibir una dieta vegetariana?

CASO CLÍNICO: ALCOHOLISMO Y GOTA

El señor X sufrió un colapso. Al momento de su admisión en un centro de salud se encontraba ebrio. La concentración plasmática de alcohol resultó ser de 82 mmol/dl (17.4mmol/dl). La glicemia se encontraba baja, con un valor de 55mg/dl (70-110mg/dl). Los niveles de lactato estaban en 2.8mol/dl y el ácido úrico o (urato) en 0.6mmol/dl (o.54mmol/dl).

A las 2 a.m. del día siguiente el paciente tuvo un ataque de dolor en el dedo gordo del pie derecho. Más tarde y durante la mañana, el lactato plasmático se había normalizado, mientras que el ácido úrico se encontraba elevado (0.54mmol/dl).

Al ser interrogado el Sr. X admitió que era bebedor. Al examen físico presentó nódulos a nivel del lóbulo de la oreja y en la articulación de su dedo gordo (la cual se encontraba muy inflamada y dolorosa). El paciente fue tratado con alopurinol. Tres días más tarde se normalizó el ácido úrico por lo cual fue dado de alta con el diagnóstico de artritis gotosaexacerbada por alcoholismo crónico.

Preguntas:

1. ¿Cuáles son las dos vías (no reacciones) para metabolizar el alcohol, y cuales de ellas le confieren resistencia o tolerancia a la ingestión de alcohol?

2. ¿Cómo se forma el ácido úrico? Haga un esquema señalando las enzimas involucradas.


224

3. Explique por qué el alcohol provoca hipoglicemia.

4. ¿Por qué el paciente presenta aumento de lactato y ácido úrico?

5. ¿Qué es la gota y cuáles son las medidas dietéticas recomendadas para reducir la hiperuricemia?

6. ¿Cómo actúa el alopurinol para reducir la hiperuricemia?

7. Explique el mecanismo por el cual la ingestión del alcohol desencadena una crisis de artritis gotosa

UNIDAD 3: Lípidos

225

CASO CLÍNICO: KAPLAN MEDICAL (2013)

1. La reaccion catalizada por la fosfofructokinasa-1 hepatica, tiene un valor ΔG0 de -3.5 Kcal/mol. Este valor indica que bajo condiciones normales esta reacción:

A. Es reversible

B. Ocurre muy despacio

C. Produce un activador de piruvato kinasa

D. Es inhibido por ATP

E. Tiene lenta energía de activación

F. Su actividad desciende según desciende el pH

G. No puede ser utilizado para gluconeogénesis

H. Muestra substrato de unión cooperativa

I. Es directamente inhibido por glucagón

J. Es estimulado por fructosa 2, 6-biphosphate

2. La actividad de una enzima es medida por distintas concentraciones de substratos, y la información esta mostrada en la tabla de abajo:

[S] (mM) V0 (mmol/sec)

0.010 2.0

0.050 9.1

0.100 17

0.500 50

1.00 67

5.00 91

10.0 95

50.0 99


226

100.0 100 0.

Km para esta enzima es aproximadamente

A. 50.0

B. 10.0

C. 5.0

D. 1.0

E. 0.5

3. Varios complejos en la cadena de transporte de electrones mitocondrial contienen hierro no hemo. El hierro en estos complejos esta unido al grupo tiol de cual aminoácido?

A. Glutamina

B. Metionina

C. Cisteína

D. Tirosina

4. El péptido se trata con peptidasas para liberar todos los aminoácidos Ala- his - gly - Arg- glu. La solución se ajusta a pH 7, y la electroforesis se lleva a cabo. En el electroforetograma se representa a continuación , el ácido amino indicada por la flecha es más probable que sea:

A. Glicina

B. Arginina

C. Glutamato

D. Histidina

E. alanina

UNIDAD 3: Lípidos

227


228

UNIDAD 4: METABOLISMO DE LOS COMPUESTOS NITROGENADOS

1. Las proteínas de origen vegetal se caracterizan por todo lo siguiente, excepto:

a) Son proteínas incompletas

b) Son de mediano o bajo valor biológico

c) Una variedad de alimentos de origen vegetal puede proveer todos los aminoácidos indispensables (esenciales)

d) Sólo contienen aminoácidos dispensables

e) Abundan en cereales y leguminosas

2. La mayoría de los dominicanos ingerimos más proteínas de la que necesitamos por lo tanto:

a) Excretamos más de 5g/día de nitrógeno ureico por la orina

b) El exceso de proteínas se almacena aumentando la masa muscular

c) El exceso de proteínas se almacena aumentando las reservas celulares de aminoácidos

d) El exceso de proteínas se degrada aumentando la producción de urea

e) El exceso de proteínas se degrada para formar glucosa y lípidos

3. Cuál de las siguientes declaraciones es correcta acerca de las proteínas:

a) Los jóvenes que practican deportes o van al gimnasio necesitan suplementos de proteínas en su dieta

b) Una dieta hiperproteica puede ser causa de deshidratación, acidosis e hiperuricemia

c) Los ancianos necesitan una dieta hiperproteica para fijar el calcio en los huesos

d) Los hidratos de carbono y los lípidos son ahorradores de proteínas

e) Si en la dieta falta un aminoácido indispensable el organismo utiliza las proteínas ingeridas como fuente de energía y no en procesos anabólicos

4. La digestión de las proteínas dietéticas comienza en:

UNIDAD 3: Lípidos

229

a) Boca

b) Estómago

c) Duodeno

d) Yeyuno

e) Íleon

5. Cuál o cuáles de las enzimas siguientes que participan en la digestión de las proteínas son autocatalíticas:

a) Pepsina

b) Quimiotripsina

c) Elastasa

d) Tripsina

e) Carboxipeptidasas

6. Enzima que inicia la cascada de activación de las enzimas pancréaticas que participan en la digestión de las proteínas:

a) Tripsina

b) Enteroquinasa (enteropeptidasa)

c) Pepsina

d) Tripsinógeno

e) Elastasa

7. Es la forma más eficiente de absorción intestinal de las proteínas:

a) Aminoácidos

b) Dipéptidos

c) Tripéptidos

d) Polipéptidos

e) Proteínas


230

8. Cuál de las siguientes reacciones generales de los aminoácidos libera amoníaco?

a) Descarboxilación

b) Transminación

c) Trandesaminación

d) Desaminación oxidativa

e) Desaminación no oxidativa

9. Aminoácido (s) que cuando falta en una proteína de la dieta, impide la utilización de esta proteína en los procesos anabólicos del organismo:

a) Ac. Aspártico

b) Fenilalanina

c) Tirosiina

d) Triptófano

e) Valina

10. Todas las siguientes son aminas obtenidas por descarboxilación de los aminoácidos, excepto:

a) Dopamina

b) Glutamina

c) Histamina

d) Serotonina

e) Beta-alanina

11. Todo lo siguiente es correcto acerca del ciclo de la urea, excepto:

a) Ocurre en mitocondria y citosol

b) La arginasa convierte la arginina en ornitina y urea

c) Utiliza carbamil-p de origen citocólico

d) La urea es el principal producto final del catabolismo proteico

UNIDAD 3: Lípidos

231

e) En la insuficiencia hepática disminuye la producción de urea y aumenta el amoníaco y la glutamina circulante

12. Todos los compuestos siguientes se derivan de los aminoácidos Fenilalanina y Tirosina, excepto:

a) Melanina

b) Noradrenalina

c) Melatonina

d) Adrenalina

e) Glucosa y acetoaceto

13. La transaminación es una reacción general de los aminoácidos caracterizada por todo lo siguiente, excepto:

a) Requiere fosfato de piridoxal

b) Participa en la degradación de aminoácidos

c) El ácido glutámico es el más activo en esta reacción

d) Participa en la síntesis de aminoácidos

e) Produce amoníaco para la síntesis de urea

14. El uso prolongado de anticonceptivos orales puede ocasionar:

a) Hipertensión arterial por aumento de serotonina

b) Síndrome depresivo por bloqueo en la utilización de fosfato de piridoxal

c) Síndrome depresivo por aumento en la producción de Ac. Gama aminobutírico (GABA)

d) Anorexia por aumento de serotonina

e) Obesidad por agotamiento de noradrenalina

15. Todos los aminoácidos siguientes son productores de glucosa y glucógeno, excepto:

a) Alanina

b) Ac. Aspártico

c) Glicina


232

d) Leucina

e) Fenilalanina

16. Principal proceso metabólico utilizado por el sistema nervioso central para eliminar el amoniaco intracelular:

a) Ciclo de la urea

b) Vía de la glutamina

c) Excreción renal directa

d) Síntesis de purinas

e) Síntesis de pirimidinas

17. Enzima reguladora del ciclo de la urea:

a) Carbamil-p-sintetasa-I (CPS-I)

b) Carbamil-p-sintetasa-II (CPS-II)

c) Urea sintetasa

d) Arginasa

e) Ornitintranscarbamilasa

18. Cuál (es) de la siguientes declaraciones es (son) correcta (s) acerca del metabolismo de las purinas:

a) Su síntesis comienza con la formación de carbamil-p

b) La gota y el síndrome de Lesch-Nyhan cursan con hiperuricemia

c) Los enfermos de gota deben eliminar de su dieta: tomate, pan dulce, berenjena, leguminosas, carnes rojas, vísceras y café

d) La hiperuricemia provoca vesículas y descamación de la piel en manos y pies

e) Deben eliminarse de la dieta las bebidas alcohólicas, especialmente la cerveza

19. La intoxicación por plomo es causa de anemia debido a inhibición de la (s) enzima (s):

a) Delta amino-levulínicosintetasa (ALA-sintetasa)

b) Delta amino-levulínicodeshidratasa (ALA- deshidratasa)

UNIDAD 3: Lípidos

233

c) Ferroquelatasa

d) Hemooxigenasa

e) Hemosintetasa

20. Causa de la ictericia hemolítica o pre-hepática:

a) Deficiencia hepática

b) Cáncer de cabeza de páncreas

c) paludismo

d) Falcemia

e) Cáncer de vías biliares

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Bioquimica II