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Questions and Answers
¿Cuál de los siguientes compuestos se convierte en acetil-coenzima A durante el metabolismo?
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¿Cuál es el metabolito que es común en varias vías metabólicas antes de su oxidación final en el ciclo del ácido cítrico?
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Las rutas metabólicas de cuales alimentos convergen hacia vías similares en el organismo?
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¿Qué proceso convierte monosacáridos y glicerol en piruvato?
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¿Qué compuesto resulta de la degradación de carbohidratos, lípidos y proteínas que puede usarse en diferentes síntesis?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la regulación de la síntesis de proteínas es correcta?
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¿Qué factor influye en la concentración de una proteína en la célula?
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¿Qué se entiende por 'etapas limitantes' en el contexto de la regulación metabólica?
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¿Cómo se regula la síntesis de glucógeno y su degradación?
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¿Qué se entiende por 'ciclos fútiles' en el contexto de la bioquímica?
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¿Qué vía metabólica no está directamente relacionada con la glucosa-6-fosfato?
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Los aminoácidos cetogénicos son aquellos que pueden convertirse en:
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¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor un mecanismo de regulación metabólica?
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¿Cuál de estos metabolitos es un precursor esencial en la síntesis de ácidos grasos?
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La regulación de la actividad enzimática puede ser afectada por:
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¿Cuál es la función principal de la glucógeno fosforilasa en el proceso de degradación del glucógeno?
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¿Qué ocurre con la fosforilasa b cuando se activa por adición de fosfato?
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¿Cómo se activa la fosforilasa b quinasa en su forma a?
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¿Cuál es la principal diferencia en la regulación de la glucógeno fosforilasa entre músculos e hígado?
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¿Cuál es el efecto de los niveles elevados de Ca²⁺ en la fosforilasa b quinasa?
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¿Cuál es la función principal del acetil-CoA en la regulación del ciclo del ácido cítrico?
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¿Qué efecto tiene el ATP en la actividad de la piruvato quinasa?
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¿Cómo afecta la relación ATP/ADP a la piruvato carboxilasa?
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¿Cuál es el efecto de la fructosa-2,6-bisfosfato en las vías metabólicas?
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¿Cuál es la principal diferencia entre el efecto Pasteur y el efecto Warburg?
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¿Cómo afecta el glucagón a la producción de fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEP carboxiquinasa)?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el efecto Pasteur es correcta?
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¿Cuál es el efecto de la glucosa en la fosforilasa a en los hepatocitos?
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¿Qué acción realiza la proteína fosfatasa 1 (PP1) en el proceso de glucogenogénesis?
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¿Cuál es el efecto del AMP cíclico en la regulación de la glucógeno sintasa?
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¿Cómo se activa la glucoquinasa en los hepatocitos después de una comida rica en carbohidratos?
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¿Qué papel juega la glucosa-6-fosfato en la regulación de la glucógeno sintasa?
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¿Cuál es la función principal de la fructosa-2,6-bisfosfato en el metabolismo de la glucosa?
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¿Cómo afecta el glucagón en el metabolismo de la glucosa?
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¿Qué efecto tiene la insulina en el metabolismo de la glucosa?
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¿Cuál es el papel de la piruvato carboxilasa en el organismo?
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¿Qué regulación ocurre en la actividad de la fosfofructoquinasa 1 (PFK-1)?
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¿Qué papel tiene la xilulosa-5-fosfato en el metabolismo?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre la regulación de la glucólisis en músculo y cerebro?
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¿Qué sucede si las reacciones de la fosfofructoquinasa 1 y la fructosa-1,6-bisfosfato fosfatasa no son controladas?
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Study Notes
Integración Metabólica
- Los metabolismos de carbohidratos, lípidos y aminoácidos están interconectados, no funcionan de forma aislada.
- Los productos finales de estas vías pueden generar compuestos distintos, evidenciando la convergencia metabólica.
- Por ejemplo, los monosacáridos y el glicerol se convierten en piruvato que, a su vez, se transforma en acetil-CoA.
- El acetil-CoA es un metabolito central, utilizado en el ciclo del ácido cítrico y en la síntesis de ácidos grasos, colesterol y cuerpos cetónicos.
- Los equivalentes de reducción de distintos sustratos alimentan la cadena respiratoria, finalizando como agua y atrapando energía en ATP.
Interconversión de Compuestos
- Los carbohidratos pueden convertirse en triacilgliceroles; la glucosa se transforma en acetil-CoA.
- El glicerol se origina de la dihidroxiacetonafosfato, un intermediario de la glucólisis.
- Aminoácidos pueden ser clasificados en glucogénicos y cetogénicos; ambos pueden ser convertidos en glucosa o cuerpos cetónicos.
- La glucosa-6-fosfato, piruvato y acetil-CoA son metabolitos clave que conectan varias vías metabólicas.
Regulación Metabólica
- La actividad de las enzimas metabólicas se regula para mantener niveles constantes de metabolitos intermedios.
- La concentración del sustrato y la unión de metabolitos regulatorios modifican la actividad enzimática.
- Existen dos mecanismos de regulación: modificación de actividad de enzimas preexistentes y control del número de moléculas de enzima.
Modificación de la Actividad Enzimática
- La velocidad de reacción está relacionada con la concentración del sustrato.
- Metabolitos alostéricos pueden aumentar o disminuir la afinidad de la enzima por el sustrato.
- La modificación covalente, como la fosforilación, puede alterar la actividad enzimática rápidamente.
Síntesis y Degradación de Proteínas
- La concentración de enzimas depende del balance entre su síntesis y degradación.
- La síntesis se regula principalmente a nivel de transcripción de ADN a ARN mensajero.
Ejemplos de Regulación Metabólica
- En la degradación y síntesis de glucógeno, caminos distintos evitan ciclos inútiles (ciclos fútiles).
- En condiciones altas de glucosa y ATP, se activa la síntesis de glucógeno, mientras que la degradación se estimula cuando la glucemia disminuye.
- La glucógeno fosforilasa es la enzima clave en la degradación del glucógeno, con formas activa (a) e inactiva (b).
Activación de la Glucógeno Fosforilasa
- La activación de la glucógeno fosforilasa es un proceso en cascada iniciado por hormonas como adrenalina y glucagón.
- El AMP cíclico, producido como consecuencia, actúa como segundo mensajero que amplifica la respuesta metabólica.
- La glucógeno fosforilasa hepática se inhibe por altos niveles de glucosa, actuando como sensor de glucosa.
Importancia de la Regulación
- La regulación asegura que el metabolismo se ajuste a las necesidades energéticas del organismo, evitando el despilfarro energético.
- Diferencias en la regulación entre músculo y hígado reflejan sus roles en el metabolismo energético.### Regulación de la Glucógeno Sintasa
- Existen dos formas de glucógeno sintasa: activa (a, desfosforilada) e inactiva (b, fosforilada).
- La proteína fosfatasa 1 (PP1) convierte la forma b en a y desactiva la glucógeno fosforilasa.
- La PP1 es activa cuando está desfosforilada.
Hormonas y Activación de Enzimas
- Hormonas como adrenalina y glucagón activan adenilato ciclasa, formando AMP cíclico a partir de ATP.
- El AMP cíclico activa la proteína quinasa A, que fosforila y desactiva la glucógeno sintasa.
- La proteína quinasa A también activa un inhibidor endógeno de la PP1 (I-1).
Efectores Alostéricos y Regulación Metabólica
- La glucosa-6-fosfato actúa como efector alostérico positivo de la glucógeno sintasa.
- El glucógeno ejerce acción inhibitoria directa sobre la forma activa de la enzima.
Función de la Glucoquinasa
- La glucoquinasa cataliza la conversión de glucosa en glucosa-6-fosfato, activo en condiciones de alta glucosa.
- Se presenta baja actividad en condiciones de suministro de glucosa limitado debido a su alta Km.
Regulación de la Glucólisis y Gluconeogénesis
- Tres etapas de la vía de Embden-Meyerhof son irreversibles y están controladas por diferentes enzimas en glucólisis y gluconeogénesis.
- La fosfofructoquinasa 1 es el principal regulador de la glucólisis y es activada por AMP y Pi, mientras que el ATP actúa como inhibidor.
Control de Fructosa-2,6-bisfosfato
- La fructosa-2,6-bisfosfato se forma a partir de fructosa-6-fosfato por acción de la fosfofructoquinasa 2.
- Actúa como un fuerte activador de la fosfofructoquinasa 1 e inhibidor de la fructosa-1,6-bisfosfato fosfatasa.
- La glucagón reduce los niveles de fructosa-2,6-bisfosfato, promoviendo gluconeogénesis y suprimiendo glucólisis.
Efecto Pasteur y Efecto Warburg
- Efecto Pasteur: presencia de oxígeno inhibe la utilización de glucosa en procesos anaerobios, promoviendo eficiencia energética.
- Efecto Warburg: células cancerosas utilizan más glucosa y producen menos ATP por oxidación, favoreciendo la glucólisis en lugar de la oxidación completa.
Descarboxilación Oxidativa de Piruvato
- La conversión de piruvato a acetil-CoA es irreversible; regulada por piruvato deshidrogenasa.
- La PDH es inhibida por acetil-CoA, NADH y ATP, y activada por piruvato y CoA-SH.
- Influenciada por el estado energético de la célula; elevada relación ATP/ADP inhibe la actividad del complejo.
Regulación de Piruvato Quinasa y Fosfoenolpiruvato
- La piruvato quinasa es inhibida por ATP y regula el flujo de metabolitos en glucólisis.
- La piruvato carboxilasa y la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa desempeñan roles clave en gluconeogénesis y son reguladas por diferentes metabolitos.
Efectos de Ácidos Grasos en Metabolismo
- Los ácidos grasos libres inhiben las quinasas clave de glucólisis, así como la actividad de la cadena de pentosa fosfato.
- La regulación de síntesis enzimática se realiza de manera concertada en respuesta a las condiciones metabólicas de la célula.### Regulación del ciclo del ácido cítrico
- Productos de oxidación de ácidos grasos como acetil-CoA, NADH y ATP inhiben a la piruvato deshidrogenasa (PDH).
- Estimula el ahorro de glucosa y aminoácidos, reservando glucosa para tejidos nerviosos dependientes de ella.
- El estado energético de la célula se refleja en la relación adenilatos (ATP, ADP, AMP) y la relación NADH/NAD+.
- La isocitrato deshidrogenasa, α-cetoglutarato deshidrogenasa y citrato sintasa son los principales puntos de control del ciclo.
- Isocitrato deshidrogenasa dependentemente de NAD se activa por ADP e inhibe por NADH.
- Citrato actúa como inhibidor de la citrato sintasa al aumentar su relación NADH/NAD+.
Metabolismo de ácidos grasos y lipólisis
- El tejido adiposo almacena grasas, que son movilizadas durante la lipólisis para proporcionar energía.
- La lipasa es activada por hormonas como catecolaminas, glucagón y ACTH, al aumentar AMP cíclico.
- La insulina suprime la lipólisis e incrementa la lipogénesis, favoreciendo la síntesis de TAG al aumentar transportadores GLUT4 para glucosa.
- En ayuno prolongado, se estimula la oxidación de ácidos grasos en el hígado hacia cuerpos cetónicos.
- Ácidos grasos son liberados de TAG por lipoproteína lipasa, que tiene diferentes afinidades en músculo y tejido adiposo.
β-oxidación y síntesis de ácidos grasos
- La carnitina-acil-transferasa I es la principal enzima regulatoria de β-oxidación, inhibida por malonil-CoA.
- Condiciones de alta glucosa activan síntesis de ácidos grasos y paralelamente inhiben su oxidación.
- Acetil-CoA carboxilasa es un sitio clave de regulación en la síntesis de ácidos grasos, afectada por fosforilación y desfosforilación.
- En estado alimentado, se activa la síntesis de ácidos grasos e inhibe su oxidación, favoreciendo el almacenamiento como TAG.
Regulación de la biosíntesis de colesterol
- La HMG-CoA reductasa es la enzima clave en la síntesis de colesterol, regulada por modificación covalente y control de transcripción.
- Insulina favorece la desfosforilación de HMG-CoA reductasa, aumentando su actividad.
- Elevados niveles de colesterol reducen la actividad de la enzima y su transcripción.
- SREBP controla la producción de la HMG-CoA reductasa en función de los niveles de colesterol intracelular.
Regulación del metabolismo de compuestos nitrogenados
- El ciclo de la urea depende de la ingesta de proteínas, con mayor actividad en dietas ricas en proteínas o en estados de inanición.
- La carbamilfosfato sintetasa I es activada alostéricamente por N-acetilglutamato.
- Ejemplos de inhibición de enzimas por productos finales son comunes en el metabolismo de aminoácidos.
Interacciones metabólicas
- El ciclo glucosa-ácidos grasos muestra cómo la oxidación de ácidos grasos inhibe la utilización de glucosa en el músculo.
- En el ciclo glucosa-alanina, la alanina transporta grupo amina y piruvato del músculo al hígado, donde se convierte en glucosa.
- La regulación de oxidaciones celulares implica la dependencia de ADP para la oxidación y la generación de ATP en la cadena respiratoria.
Papel regulador de los adenilatos
- La cantidad de energía en la célula se relaciona con los enlaces fosfato de alta energía en los adenilatos.
- El total de adenilatos (AMP, ADP, ATP) se mantiene constante, con proporciones variables según la demanda energética.
- El ADP estimula la respiración celular, facilitando la regeneración de ATP tras un trabajo celular.
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Description
Este cuestionario explora cómo los diferentes metabolismos de carbohidratos, lípidos, aminoácidos y otros compuestos están interconectados en el organismo. Es esencial comprender estas interrelaciones para una mejor comprensión del metabolismo en su conjunto. Descubre las dinámicas que unen estos procesos metabólicos.