Guía Para Examen Extraordinario De Biología Iii - Unam

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADESPLANTEL SURTEMA I. Bases moleculares del metabolismo:Carbohidratos, lípidos, proteínas y nucleótidos.APRENDIZAJE. El alumno: Relaciona los carbohidratos, lípidos, proteínas ynucleótidos con los procesos metabólicos de transformación de energía.Elaborado por Marina Ruíz Boites.Los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los nucleótidos son moléculasorgánicas o biomoléculas que son parte de la estructura principal de losorganismos vivos. Estos compuestos orgánicos comparten la característica detener en su estructura carbono, el cual puede compartir electrones con otrocarbono o con otros elementos como el hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre yfósforo para formar compuestos más complejos y variados.Como viste anteriormente, el metabolismo es una serie de reacciones bioquímicasque involucran la transformación de materia y energía dentro de la célula. Todaactividad celular y del organismo requiere de energía, pero también de nutrientesespecíficos, estos son, las biomoléculas, las cuales deben moverse a través demembranas, lo que implica un gasto de energía.CarbohidratosLa glucosa es el principal combustible para la mayoría de los organismos, envertebrados, esta biomolécula se transporta en la sangre por todo el cuerpo y sedegrada por la vía glucolítica. Las moléculas de glucosa que no se requieren paraproducir energía inmediata se almacenan en forma de glucógeno en el hígado yen los músculos.La glucólisis es un conjunto de reacciones que ocurren en todas las células, dondepor cada molécula de glucosa (6 carbonos) se obtienen dos moléculas de piruvato(3 carbonos cada una), utilizando enzimas como mediadoras entre cada reacción,esto es, son reacciones que permiten oxidar parcialmente la glucosa para formar11

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADESPLANTEL SURpiruvato con el objeto de liberar energía para sintetizar ATP (Audersirk y Audersirk,2008).Esta ruta metabólica ocurre enel citoplasma celular, y puedenconsiderarse dos fases: 1) lafase preparativa y 2) la faseproductora de energía, dondese genera el ATP (Fig.1.).En condiciones anaerobias seproducirán dos ATP y encondicionesaerobiassegenerarán de 36 a 38 ATP.La glucólisis y el ciclo deKrebs son consideradas lasvíasmetabólicaseje,participan en la degradaciónde casi todos los componentesque la célula es capaz dedegradar y proveen el poderreductor y los materiales as biosintéticas de laFig.1. En la fase preparativa la glucosa es activada y se emplean dosATP y en la fase productora se lleva a cabo la generación de colisis.htmConsultada el 13 de octubre de 2018.célula (Becker et al., 2009).LípidosLos lípidos son compuestos orgánicos insolubles en agua los cuales cumplendiversas funciones biológicas en el cuerpo como: la absorción y transporte devitaminas liposolubles, en el almacenamiento de energía, como fuente de energía12

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADESPLANTEL SURo en la formación de hormonas. La necesidad de sintetizarlas o degradarlas haceque el metabolismo de lípidos sea esencial para todos los organismos vivos.El resultado del metabolismo de los lípidos es la energía de ATP y la producciónde sustancias necesarias para el organismo, por lo que su consumo es de vitalimportancia, sin embargo, en grandes cantidades y una vida sedentaria puedeprovocar problemas de salud (Campbell y Reece, 2007)Los lípidos más importantes que intervienen en la absorción y metabolismo son(Audersirk, T. y Audersirk, G, 2008):A) Ácidos grasos: son cadenas de hidrocarburos de longitud variable, con lapresencia de un grupo carboxilo en su extremo y que pueden ser saturadoso insaturados. Este tipo de lípidos corresponden a una fuente de energíaimportante para las células, ya que se oxidan hasta obtener ATP.B) Triacilgliceroles: son compuestos formados por tres ácidos grasos unidos auna molécula de glicerol, y por medio de la hidrólisis se obtiene glicerol yácidos grasos, lo que producen grandes cantidades de energía.C) Lípidos de membrana o lípidos complejos: componentes principales de lasmembranas celulares que participan en la estructura, fluidez, transporte yseñalización para llevar a cabo las funciones de manera correcta en lacélula.D) Otros lípidos: pueden ser hormonas esteroides, vitaminas liposolubles ycolesterol, los cuales cumplen una función reguladora y que derivan deácidos grasos esenciales.Una de las formas en que se pueden metabolizar los lípidos, es por ejemplo en loshumanos, en los que se absorben los lípidos por el intestino delgado, y seproducen los procesos catabólicos y anabólicos como:13

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADESPLANTEL �lisis:grasos Ocurre en periodos de exceso Es el proceso metabólicohansido calórico en el que se sobre por el cual los lípidos delmetabolizados dentro pasa el consumo energético y organismodelassoncélulas los ácidos grasos que son transformadosparaintestinales pasan a la sintetizados por el hígado son producir ácidos grasos ycirculación y en la almacenadosmitocondriase triacilgliceroles en el tejido necesidades energéticas.degradanformarcomo glicerol para cubrir lashasta adiposo como reserva cuandoATP.procesoLaEste haya carencia de géticoproporcionade la beta-oxidacióndoblees un proceso quedemetabólicaproduce gran aporteenergía(ATP)porparte de los organismosenergético.aeróbicos.ProteínasLas proteínas son biomoléculas formadas por la unión de aminoácidos, cióndeestructuras,transportadoras, enzimáticas, reguladoras, entre otras, lo cual es muy importantepara la formación de células nuevas y son fundamentales en el metabolismo. Alcontrario de los carbohidratos y lípidos, estos no se almacenan en el cuerpo, elcuerpo mantiene una reserva de aminoácidos, ya que los tejidos se degradan ysintetizan de manera constante.Los aminoácidos se pueden ingerir en la dieta diaria, el exceso de estos sedegrada parcialmente para dejar esqueletos de carbono para la biosíntesis o sedegradan totalmente para producir energía (Biggs, 2007). Son la principal fuente14

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADESPLANTEL SURde nitrógeno, además se utilizan para sintetizar las proteínas de los tejidos.Además, estos pueden ser sintetizados por el cuerpo por un proceso llamadotransaminación, el cual consiste en que un aminoácido dona su grupo amino al αcetoglutarato (ver ciclo de Krebs) formando un α-cetoácido y glutamato. Laregeneración del α-cetoglutarato se consigue mediante la desaminación oxidativadel glutamato catalizada por la glutamato deshidrogenasa unida al NAD. Sólo lalisina, treonina, prolina e hidroxiprolina no sufren transaminación.El amoniaco que resulta de la desaminación de aminoácidos se transforma enurea en el hígado para desintoxicarlo, y en algunos órganos la glutamina es eltransportador del exceso de nitrógeno. En el músculo esquelético se realiza elciclo glucosa-alanina para transportar el amoniaco al hígado bajo la forma dealanina.La formación de urea involucra una serie de pasos de la ornitina en arginina. Laurea se forma a partir de la arginina. El ciclo de la urea utiliza cinco enzimas:argininosuccinato sintasa, arginasa, arginosuccinato liasa (las tres se encuentranen el citosol), ornitina transcarbamoilasa y carbamoil fosfato sintasa (presentes enla mitocondria).Fig.2. Ciclo de la urea. ia/novedadesavances-ciclo-urea Consultada el 13 de octubre de 2018.15

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADESPLANTEL SURÁcidos nucleicosLos ácidos nucleicos son polímerosformados por nucleótidos formados porun azúcar, bases nitrogenadas y ungrupo fosfato (Fig.3.). En este grupo seencuentran el Ácido Desoxirribonucleico(ADN) y el Ácido Ribonucleico (ARN).El primero se encuentra formado por unFig.3. Composición de un m/p/azúcar llamada desoxirribosa, un grupoapuntes.html Consultada el 15 de octubrefosfato y bases nitrogenadas como lade 2018.Adenina (A) y la Guanina (G) ambasbases púricas, y la Timina (T), Citosina (C) como bases pirimidínicas, en elsegundo caso el ARN se encuentra formado por un azúcar llamada ribosa, ungrupo fosfato y comparte las bases nitrogenadas con el ADN, sin embargo, estano presenta Timina y en lugar de ello tiene Uracilo (U) como base pirimidínica(Fig.4.).Fig.4. Bases púricas: adenina y guanina y bases pirimidínicas timina, uracilo y Estruadn/estruadn.htm Consultada el 15 deoctubre de 2018.16

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADESPLANTEL SUREl proceso de anabolismo de los ácidos nucleico da como resultado la síntesis deADN (replicación) o síntesis de ARN (transcripción).La ruta de las pentosas fosfato enlaza el catabolismo de aminoácidos conanabolismo de ácidos nucleicos. Esta vía parte de una molécula de glucosa, queen lugar de formar ácido pirúvico va a formar ribosa, una molécula de cincocarbonos, siendo la base del ARN, si se modifica la ribosa quitando un grupoalcohol en el carbono 2 se obtendrá desoxirribosa, obteniendo el carbohidratoesencial del ADN. Las bases nitrogenadas se sintetizan mediante complejassecuencias de reacciones que parten de los diversos aminoácidos y el grupofosfato es un componente de la célula (Campbell y Reece, 2007).Durante el catabolismo de los ácidos nucleicos se realiza la renovación o elreciclaje de estos. Tanto el ADN como el ARN se hidrolizan primero por la acciónde enzimas nucleasas, los nucleótidos se rompen en pentosas, fosfatos y basesnitrogenadas para formar nuevas moléculas de ácidos nucleicos. La degradaciónde las bases puede formar urea o ácido úrico (púricas) o amoniaco o urea(pirimidínicas), las cuales serán desechadas. El grupo fosfato no experimentaninguna transformación, puede ser excretado en la orina o utilizado en proceso defosforilación (síntesis de ATP). La desoxirribosa se recicla y si no se puede va a laruta de la glucólisis.Actividades de aprendizajeA. Subraya la respuesta correcta1. Proceso por el cual los aminoácidos pueden ser sintetizados por el cuerpo:a) Transaminaciónb) Replicaciónc) Transcripciónd) Beta-oxidación2. Ruta por la cual a partir de una molécula de glucosa se forma una ribosa:a) Glucólisisb) Ciclo de Krebs17

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADESPLANTEL SURc) Pentosa fosfatod) Fermentación3. A partir de la degradación de bases púricas se obtiene:a) Úracilob) Timinac) Uread) FosfatoB. Relaciona correctamente las columnasa. Son compuestos formados por tres Lípidos de membrana ()ácidos grasos unidos a una moléculade glicerol, y por medio de la hidrólisisse obtiene glicerol y ácidos grasos, loque producen grandes cantidades deenergía.b. Componentes principales de las Ácidos grasos ()membranas celulares que participanen la estructura, fluidez, transporte yseñalización para llevar a cabo lasfunciones de manera correcta en lacélula.c. Son cadenas de hidrocarburos de Triacilgliceroles ()longitud variable, con la presencia deun grupo carboxilo en su extremo yquepuedensersaturadosoinsaturados.C. Describe con tus propias palabras la importancia que tienen los carbohidratos,lípidos, proteínas y ácidos nucleicos en el metabolismo.18

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADESPLANTEL SURCarbohidratosLípidosProteínasÁcidos nucleicosReferencias Audersirk, T. y Audersirk, G. (2008). Biología. (8ª Ed.). México: Prentice HallInternational. Becker, M. W., Kleinsmith, J. L. y Hardin, J. (2009). El mundo de la célula.(6ª ed.). España: Pearson Addison Wesley. Biggs, A. (2007). Biología. México: Mc Graw-Hill. Campbell, N. A. y Reece, J. B. (2007). Biología. (7ª ed.). México: MédicaPanamericana. Solomon, E. P., et al. (2008). Biología. (8ª Edición). México: Mc Graw Hill/Interamericana Editores.Imágenes Fig.1. sis.htm Consultadael 13 de octubre de 2018. Fig.2. ia/novedadesavances-ciclo-urea Consultada el 13 de octubre de 2018. Fig.3. html Consultada el15 de octubre de 2018. Fig.4. estruadn.htmConsultada el 15 de octubre de 2018.19

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADESPLANTEL SURTEMA I. Bases moleculares del metabolismo:EnzimasAPRENDIZAJE. El alumno: Comprende el papel de las enzimas en las reaccionesmetabólicas.Elaborado por Laura Jimena Gutiérrez RamírezEn los sistemas vivos ocurren cientos de reacciones químicas que son necesariaspara el correcto funcionamiento y la sobrevivencia de las células. Estas reaccionesquímicas deben ocurrir bajo ciertas condiciones de pH, temperatura, presión, entreotras, en un tiempo razonable. Para ello las células utilizan catalizadores queaceleran las reacciones y provocan que estas ocurran miles de veces más rápido.A estos catalizadores se les llama enzimas, las cuales son proteínas que laspropias células producen.Las enzimas realizan una gran variedad de funciones dentro de la célula comodegradación de lípidos y aminoácidos, síntesis de carbohidratos y aminoácidos,copias del material genético, reconocen y transmiten señales del exterior y seencargan de degradar residuos tóxicos para la célula, entre muchas otrasfunciones vitales (Ramírez y Ayala,2014).En la siguiente imagen se muestra a laamilasa, la cual es una enzima digestivaresponsable de la hidrólisis de losazúcares.En las células la síntesis de productosrequiere de una secuencia de variasreacciones químicas, las cuales se lesconoce como rutas metabólicas y sonla serie de pasos que llevan a unsustrato a convertirse en productosFigura 1.Tomada dehttps://es.123rf.com/photo 55354654 is-del-almi.html el 24 de Octubre de201820

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADESPLANTEL SURútiles para la célula. Cada secuencia de reacción está controlada de tal maneraque no se acumulan ni faltan intermediarios o productos. Se producen reaccionesde una gran complejidad de mecanismos en rangos fisiológicos adecuados y a lavelocidad necesaria (Mathews, 2015).Como se muestra en lafigura 2, en las célulasocurrencientosdereacciones de manerasimultánea y son oductos requeridos.La sustancia sobre laqueenzimasactúanselasllamansustrato, los sustratosse unen a una regiónFigura 2. Rutas metabólicas Tomado de https://jlcastilloch.es/tag/rutametabolica/ el 24 de oct de 2017.concreta de la enzimallamada centro o sitioactivo. Cada enzima cataliza un solo tipo de reacción y casi siempre actúa sobreun sustrato único o sobre un grupo muy reducido de ellos. Una vez formado losproductos, la enzima puede comenzar un nuevo ciclo de reacción.21

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOESCUELA NACIONAL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADESPLANTEL SURFigura 3. Tomada de http://www.bionova.org.es/biocast/tema14.htm el 24 de octubre de 2018.La célula aprovecha hábilmente el hecho de que la mayoría de las reaccionesdeban estar catalizadas. En el complejo medio interno de la célula, hayinnumerables reacciones posibles entre moléculas. La célula se vale de la catálisisespecífica para canalizar las sustancias y formar productos que le sean útiles(Mathews et al., 2015).Modo de acciónLas enzimas son proteínas terciarias, es decir polímeros de aminoácido que danlugar a una estructura tridimensional fija. La parte de la enzima que se une alsustrato se conoce como sitio activo y en esta parte de la molécula se encuentranlos aminoácidos que entran en contacto directo con el sustrato y que estánimplicados en el mecanismo de reacción. La compleja estructura terciaria de lasenzimas hace posible que el ajuste al

que involucran la transformación de materia y energía dentro de la célula. Toda actividad celular y del organismo requiere de energía, pero también de nutrientes específicos, estos son, las biomoléculas, las cuales deben moverse a través de membranas, lo que implica un gasto de energía. Carbohidratos