S03-Glu2 - Guia de problemas de Glúcidos II - Gluconeogénesis, Pentosas Fosfato y Síntesis PDF

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Bioquímica II

Glúcidos II - Gluconeogénesis, Pentosas Fosfato y Síntesis de Glucógeno

Bioquímica II – Guía De Seminarios Glúcidos II - Gluconeogénesis, Pentosas Fosfato y Síntesis de Glucógeno Universidad Nacional de Quilmes Ejercicio 1 En el siguiente esquema de las rutas glucolítica/gluconeogénica, encierre en recuadros los “pools metabólicos”. Glucosa-1P DHAP Glucosa

Glucosa-6P

Fructosa 1,6BiP

Fructosa-6P

1,3BiPG

3PG

G3P

2PG

PEP

Piruvato

Oxlacetato

Recordando que los intermediarios, dentro de un pool metabólico, están en concentraciones cercanas al equilibrio, y que las reacciones pueden proceder en una u otra dirección como resultado de pequeños cambios en concentración (el flujo dentro de un pool está determinado por consideraciones termodinámicas), indique: A. ¿Qué características tienen los “segmentos” que conectan los pools? B. Escriba la ecuación desarrollada de las reacciones implicadas en el primer pool metabólico (hexosas fosfato). C. Calcule las concentraciones (como %) de los intermediarios, suponiendo que se encuentran en equilibrio.

[ G-6-P ] Keq =

[G-1-P ]

= 19

Keq =

[ G-6-P ] [F-6-P ]

=2

[ G-6-P ] + [F-6-P ] + [G-1-P ] = 100 % D. Indique, sobre el esquema, que rutas conducen al aumento o disminución de la concentración de cada intermediario de este pool. E. Escriba la ecuación desarrollada de las reacciones implicadas en el segundo pool metabólico (hexosa-triosas fosfato). La Keq, en el sentido de la condensación aldólica, es 1.104. F. Calcule las concentraciones (como %) de los intermediarios, suponiendo que se encuentran en equilibrio. Concentracion intracelular: [ F-1,6-bisP ] = 0,5mM

G. ¿Es realmente la Keq de la aldolasa desfavorable en el sentido glucolítico? H. Escriba la ecuación desarrollada de las reacciones implicadas en el tercer pool metabólico (fosfo-ácidos). I. Calcule las concentraciones (como %) de los intermediarios, suponiendo que se encuentran en equilibrio. Keq = 6 =

[Glicerato-3-P] [Glicerato-2-P]

Keq = 0,5 =

[ PEP ] [Glicerato-2-P]

[Glicerato-2-P] + [Glicerato-3-P] + [ PEP ] = 100 %

J. Escriba la ecuación general de la fermentación láctica, a partir de glucosa. K. Calcule la Keq de esta reacción: 1 mol glucosa → 2 moles lactato ΔG°°’ = - 47kcal/mol 1 mol ADP + 1 mol Pi → 1 mol ATP + 1 mol H2O Página 1 de 4.

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ΔG°°’ = 7,5kcal/mol El ΔG° está definido a 298K, para concentraciones 1M y 1atm de presión. En cambio ΔG°’ además está definido para pH=7. R = 0,082 (l · atm) / (K · mol) = 8,314 J / (K · mol) = 1,987 cal / (K · mol) Recuerde que ΔG = ΔG°° + RTln(Q) y que en equilibrio, ΔG = 0 y Q = Keq. L. Calcule cual sería la masa de lactato para que el sistema alcance el equilibrio con una molécula de glucosa en las condiciones celulares. ¿Qué conclusiones extrae? Condiciones intracelulares: [ATP] / [ADP] = 5 (aprox.) [Pi] = 10mM (aprox.) Ejercicio 2 En una célula que opera en anaerobiosis. ¿Cuál es el rendimiento energético en moléculas de ATP (o equivalentes en enlaces de alta energía) por glucosa convertida en lactato? Si la glucosa proviene de: A. glucosa libre. B. glucógeno. C. glucógeno, teniendo en cuenta el gasto para su síntesis. Para este caso indique cuáles son todos los compuestos que poseen enlaces de alta energía. Recuerde que la síntesis de glucógeno se produce por una vía que utiliza un intermediario azúcarnucleótido. Ejercicio 3 En el glucógeno aislado de un hígado de rata perfundido con alanina marcada con 14C en un único carbono, se encontró que las unidades de glucosa estaban marcadas en las posiciones 2 y 5. El CO2 producido por el hígado no poseía marcación apreciable. El hígado es capaz de convertir la alanina (ácido 2-amino-propanoico) en un compuesto presente en glucólisis/gluconeogénesis mediante una enzima (transaminasa) que cataliza el reemplazo del grupo amino por un ceto. En la misma reacción un grupo ceto de otro sustrato es reemplazado por el grupo amino. A. ¿En qué carbono estaba marcada la alanina? B. Detalle como llegó a esa conclusión y escriba las reacciones que puedan haber producido ese resultado. Ejercicio 4 Una muestra de glucógeno de un paciente con enfermedad hepática es incubada con ortofosfato, glucógeno fosforilasa y la enzima desramificante. La relación [glucosa-1-P]/[glucosa] obtenida es 10 veces mayor a la obtenida en una persona sin la enfermedad. En la figura se muestra un resumen de las vías de degradación de glucógeno. Glucógeno

Gluc. Fosforilasa

Glucógeno (n-1) Glucosa-1P FGM

Desramificante

Glucógeno(n-1) Glucosa

HK

Glucosa-6P

Glucolísis

¿Cuál es la deficiencia enzimática más probable en este paciente? Ejercicio 5 Un procedimiento común para determinar la efectividad de compuestos como precursores de glucosa en mamíferos es mantener a un animal sin comer hasta que los depósitos de glucógeno en el hígado sean completamente consumidos y entonces administrar el compuesto incógnita. Un sustrato que produce un aumento neto en el glucógeno hepático es llamado glucogénico, porque previamente debe ser convertido en glucosa-6-P. Indicar cuál de los siguientes compuestos es glucogénico, y escribir las reacciones que ocurren hasta entrar en la gluconeogénesis: A. Succinato B. Glicerol C. Acetil-CoA D. Piruvato Ejercicio 6 Página 2 de 4.

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Los siguientes son tres casos clínicos. En cada uno de ellos se debe determinar cuál es la enzima defectuosa y diseñar un tratamiento apropiado, a partir de la lista detallada más abajo. Caso A. La ingesta de leche provoca al paciente vómitos y diarrea. Se le hace un test de tolerancia a lactosa. El paciente ingiere una cantidad estándar de lactosa y luego se miden las concentraciones de galactosa y glucosa en plasma sanguíneo a varios intervalos. A. ¿Cuál es la enzima defectuosa y cuál es el tratamiento adecuado? B. En los individuos tolerantes a la lactosa, los niveles aumentan hasta llegar al máximo a la hora y luego disminuyen. Explicar por qué. C. Los niveles de galactosa y glucosa sanguíneos del paciente no aumentan durante el test. Explicar por qué. Caso B. El paciente desarrolla vómitos y diarrea luego de la ingesta de leche. En un ensayo se determinó que su sangre tiene bajos niveles de glucosa, pero en otro ensayo se detectó que los niveles de azúcares reductores son mucho más altos que los normales. Un análisis de orina revela la presencia de galactosa en la orina. D. ¿Cuál es la enzima defectuosa y cuál es el tratamiento adecuado? E. ¿Por qué los niveles de azúcares reductores son altos en sangre? F. ¿Por qué aparece galactosa en la orina? Caso C. El paciente es letárgico y su hígado se encuentra agrandado. Una biopsia hepática muestra excesivas cantidades de glucógeno. Además, los niveles de glucosa en sangre son más bajos que los normales. G. ¿Cuál es la enzima defectuosa y cuál es el tratamiento adecuado? H. ¿Por qué el paciente tiene los niveles de glucosa sanguíneos bajos? Lista de posibles enzimas defectuosas

Lista de posibles tratamientos

Fosfofructokinasa-1 muscular

Alimentación regularmente administrada.

Fosfomanosa isomerasa

Dieta libre de grasas

Galactosa-1-Fosfato uridil transferasa

Dieta baja en lactosa

Glucógeno fosforilasa hepática

Grandes dosis de niacina

Triosa kinasa Lactasa de células epiteliales intestinales Maltasa de células epiteliales intestinales

Ejercicio 7 ¿Cuáles son los cuatro posibles destinos metabólicos de la glucosa-6-fosfato? Ejercicio 8 La vía de pentosas fosfato es muy versátil y permite obtener distintos productos según las necesidades fisiológicas. Comente en qué situaciones y que reacciones utilizaría, la ruta de las pentosas fosfato priorizará la síntesis de uno u otro producto en los siguientes casos. A. Fabricación de NADPH y pentosas fosfato en cantidades aproximadamente iguales. B. Fabricación principal o única de NADPH. C. Fabricación principal o única de pentosas fosfato. Ejercicio 9 ¿Cuál es la principal diferencia entre la transcetolasa y la transaldolasa? Ejercicio 10 ¿En qué difiere la fosforólisis de la hidrólisis? Ejercicio 11 Suponga que va a realizar una caminata vigorosa y le aconsejan que consuma bastantes carbohidratos, por ejemplo pan y pastas, varios días antes. Sugiera un motivo para este consejo. Ejercicio 12 Los pasos de regulación de la glucólisis en células intactas pueden ser identificados estudiando el catabolismo de glucosa en tejidos enteros ú órganos. Por ejemplo, el consumo de glucosa por el músculo del corazón puede ser medido a través de la circulación artificial de sangre en un corazón intacto aislado y midiendo la concentración de glucosa antes y después de que la sangre pase a través del corazón.

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Si la sangre circulante es desoxigenada, el músculo del corazón consume glucosa a una velocidad estacionaria. Cuando el oxígeno es agregado a la sangre, la tasa de consumo de glucosa cae dramáticamente y luego es mantenida en una velocidad nueva e inferior. ¿Por qué? Ejercicio 13 La Vmáx de la enzima glucógeno fosforilasa del músculo esquelético es mucho mayor que la Vmáx de la misma enzima en el hígado. A. ¿Cuál es la función fisiológica de la glucógeno fosforilasa en el músculo esquelético? ¿y en el tejido hepático? B. ¿Por qué la Vmáx de la enzima muscular necesita ser mayor que la del hígado? Ejercicio 14 Un defecto congénito en la enzima hepática fructosa 1,6-bisfosfatasa resulta en niveles anormalmente altos de lactato en el plasma sanguíneo. ¿Por qué ocurre esto? Ejercicio 15 Una muestra de tejido fue obtenida post mortem del cuerpo de un paciente que se creía que era genéticamente deficiente en una enzima del metabolismo de carbohidratos. Un homogenato de la muestra de hígado tuvo las siguientes características: - Degrada glucógeno a glucosa-6-fosfato. - No sintetiza glucógeno a partir de ningún azúcar. - No puede utilizar galactosa como fuente de energía. - Es capaz de sintetizar glucosa-6-fosfato desde lactato. ¿Cuál de las siguientes enzimas es la deficiente? Justifique. A. Glucógeno Fosforilasa B. Fructosa 1,6-bis Fosfatasa C. UDP-Glucosa Pirofosforilasa CCC=[S3: BSHN]

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