Caso integrador bioenergetica

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Universidad de San Carlos de Guatemala 
Facultad de Ciencias Médicas 
Carrera de Médico y Cirujano 
Centro Universitario del Norte 
García Hernandez Fatima Dulce María 
201945082 
 
SEMANA 7,8, 9: BIOENERGÉTICA 
Para realizar el movimiento que posibilita a los niños hacer malabares es importante el 
metabolismo de las biomoléculas, puesto que son ellas las que aportan energía en sus 
enlaces y que, al ser degradadas vía catabólica, la liberan y la transfieren a moléculas de 
alta energía, las cuales permiten las actividades enzimáticas que son básicas para el 
movimiento, así como la contracción y relajación de las fibras musculares y su comando 
neuronal. 
 
1. Describa el metabolismo catabólico y compare con el metabolismo anabólico. 
 
Anabolismo y catabolismo son las partes en las que se divide el metabolismo. 
El catabolismo es la parte del proceso metabólico que consiste en la degradación 
de nutrientes orgánicos transformándolos en productos finales simples, con el fin 
de extraer de ellos energía química y convertirla en una forma útil para la célula. 
 
El catabolismo es una reacción degradativa donde se libera energía. Mientras el 
anabolismo construye moléculas grandes a partir de otras más pequeñas, el 
catabolismo es una reacción de reducción donde se convierte una molécula 
compleja en otra más simple. 
 
 
2. ¿Al hacer malabarismo que ruta catabólica están utilizando los niños? Menciones 
5 moléculas de esa ruta y qué función tiene cada una. 
 
Catabolismo, ya que el niño al hacer malabares está liberando energía. 
 
Glucosa – ADP + P – NAD – PIRUVATO 
 
NAD: es una coenzima que se halla en las células vivas y que está compuesta por un 
dinucleótido, es decir, por dos nucleótidos, unidos a través de grupos fosfatos: uno de 
ellos es una base de adenina y el otro, una nicotinamida. Su función principal es el 
intercambio de electrones y protones y la producción de energía de todas las células 
 
ADP: Su función esencial es la de almacenar energía para las actividades vitales básicas 
de las células. El ADP es una molécula que proviene de la molécula de ATP (adenosina 
trifosfato). 
 
Cuando un ATP se utiliza pierde un fosfato y se convierte en ADP que posteriormente 
gana otro fosfato y se vuelve ATP de nuevo y así sucesivamente. Un ADP también se 
puede utilizar como fuente de energía se convirtiéndose en un AMP (Adenosina 
monofosfato). 
 
Glucosa: una de sus funciones es la producción de ATP. a producción de ATP se consigue 
por medio de la oxidación de moléculas de glucosa. En el proceso de oxidación, se extraen 
electrones de la molécula de glucosa y son utilizados para reducir NAD+ 
 y FAD 
 
En la glucólisis, una molécula de glucosa compuesta por seis carbonos, es dividida en dos 
moléculas de tres carbonos llamadas piruvato. Estas moléculas de tres carbonos son 
oxidadas para producir NADH y ATP. 
 
Piruvato: El ácido pirúvico es un compuesto orgánico clave en el metabolismo. Es el 
producto final de la glucólisis, en la que la glucosa se escinde en dos moléculas de 
piruvato y se origina energía (2 moléculas de ATP). 
 
3. ¿En qué proceso se formaron estas moléculas? 
 
La primera reacción de la glucólisis es la fosforilación de la glucosa, para activarla 
(aumentar su energía) y así poder utilizarla en otros procesos cuando sea necesario. 
Esta activación ocurre por la transferencia de un grupo fosfato del ATP, una reacción 
catalizada por la enzima hexoquinasa,5 la cual puede fosforilar. Esta reacción posee 
un ΔG negativo, y por tanto se trata de una reacción en la que se pierde energía en 
forma de calor. 
Glucosa + ATP →Glucosa-6-fosfato + ADP 
 
Se agregará un grupo fosfato al producto de esta reacción, y cuando se creen dos 
moléculas de gliceraldehido que finalmente serán las precursoras del piruvato.1 En 
esta reacción, la glucosa-6-fosfato se isomeriza a fructosa-6-fosfato, mediante la 
enzima glucosa-6-fosfato isomerasa. 
EL ATP es el cofactor DADOR de GRUPOS FOSFATO Y el ADP es el RECEPTOR 
de GRUPOS FOSFATO EL NAD + acepta electrones procedentes de los sustratos 
que se oxidan y él se reduce a NADH 
 
 
 
 
 
 
Mientras el grupo aldehído se oxida, el NAD+ se reduce, lo que hace de esta reacción 
una reacción redox. El NAD+ se reduce por la incorporación de algún [H+] dando 
como resultado una molécula de NADH de carga neutra. 
 
 
 
NAD+ NADH 
+ Pi + H+ 
 
Gliceraldehído-3-
fosfato 
deshidrogenasa 
 
Gliceraldehído-3-
fosfato 
+ Pi + NAD+ 
 
1,3-Bisfosfoglicerato 
+ NADH + H+ 
 
 
 
 
Por cada molécula de glucosa degradada se forman 2 de piruvato. se invierten 2 ATP 
en la fase preparatoria y se forman 2 ATP por cada piruvato en la fase de beneficios. 
Ademas la oxidación del gliceraldehido-3-P produce NADH; luego por cada glucosa 
degradada se generan 2 ATP + 2 NADH 
 
- Balance global: Glucosa + 2 ADP + 2 NAD+ ------> 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH 
 
- Recordar que cada NADH citoplasmático que entre en la cadena respiratoria 
mitocondrial producirá 3 ATP. 
 
- Balance energético: Glucosa + 2 ADP + 2 NAD+ ------> 2 piruvato + 8 ATP 
 
4. ¿Cuáles transformaciones energéticas se están llevando a cabo en el organismo del 
malabarista? 
Durante el esfuerzo el cual implica realizar malabares , el aparato respiratorio y el 
sistema circulatorio no pueden suministrar oxígeno a los músculos de los brazos 
con la rapidez suficiente para satisfacer la demanda de energía, por lo que la 
glucólisis debe proveer el ATP. En los músculos, la fermentación del ácido láctico 
sigue a la glucólisis cuando no hay oxígeno disponible. 
 
El ATP se sintetiza en las mitocondrias en las células. Algo de él también se sintetiza 
en el citoplasma. Los lípidos se analizan en los ácidos grasos, las proteínas en los 
aminoácidos, y los hidratos de carbono en la glucosa. 
 
Se experimenta una variedad de reacciones de la oxidación-reducción, en donde las 
mitocondrias degradan los ácidos grasos, los aminoácidos, y el piruvato. El piruvato 
es el producto final de la degradación de la glucosa en el citoplasma. La degradación 
final lleva a varias composiciones intermedias, así como en las coenzimas reducidas 
NADH y FADH2 de la onda portadora de electrón. 
 
Estas ondas portadoras de electrón reducidas ellos mismos se oxidan vía la cadena 
de transporte del electrón, con el consumo concomitante de oxígeno y de síntesis del 
ATP. Este proceso se llama la fosforilación oxidativa. 
 
Cada molécula del ácido graso libera sobre 100 moléculas de ATP y cada molécula 
del aminoácido libera casi cuarenta moléculas del ATP. Dos moléculas del ATP se 
sintetizan en el citoplasma vía la conversión de las moléculas de la glucosa al piruvato 
 El piruvato se convierte ya sea en lactato, o bien, en etanol y CO2 
 Algunas células fermentan el piruvato para formar ácidos. Las células de los músculos 
 humanos pueden llevar a cabo la fermentación. Las condiciones anaeróbicas 
 producidas cuando los músculos consumen el O2 más rápidamente de lo que puede 
 ser suministrado. 
 
 Toda la energía se libera en forma de calor 
 
5. ¿Cuál ley de la Termodinámica se está cumpliendo en dicho momento? 
Ley de conservación de la energía. la energía no puede crearse ni destruirse, solo 
transformarse. 
 
Esquema de reacciones catabólicas y anabólicas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 El esquema representa en la parte superior el catabolismo y en la inferior el 
anabolismo. 
Las flechas orientan el sentido en que se dan las reacciones. Escriba en los 
rectángulos cuáles son los sustratos y los productos del catabolismo y del 
anabolismo. El circulo con flechas representa las moléculas que se oxidan y se 
reducen en la transferencia de energía. Escriba en los cuadros internos del esquema 
dichas moléculas. 
 
6. ¿Por qué procesos transfieren la energía las moléculas del círculo? 
 
El ATP, alimenta reacciones necesitadas de la pérdida de uno de sus grupos de fósforo 
para formar ADP, pero se puede utilizar la energíade los alimentos en las 
 
 
 
Sustancias 
complejas 
Reacciones 
degradativas 
ADP 
+ Pi 
 
ATP 
Sustancias 
simples 
Reacciones 
restitutivas 
mitocondrias, para convertir el ADP de nuevo en ATP, y que la energía vuelva a estar 
disponible para realizar el trabajo necesario. 
7. Del metabolismo de la Glucosa, escriba tres ejemplos de reacciones endergónicas y 
3 exergónicas, que sean parte del Ciclo de Krebs (utilice el cuadro de abajo). 
 
 
 Endergónica Exergónicas 
1 carboxilación de difosfato de 
ribulosa para formar PGA. 
Fosforilción oxidativa 
2 carboxilación de difosfato de 
ribulosa para formar PGA. 
Degradación de la glucosa 
3 Regeneración de difosfato de 
ribulosa 
El ATP se hidroliza a ADP 
 
8. Respecto de la alimentación del malabarista, explique cuáles biomoléculas son 
indispensables en su alimentación para poder construir o sintetizar: 
a. Energía disponible inmediata: 
Carbohidratos. El sistema digestivo convierte los hidratos de carbono en la 
glucosa que utilizan lasa células, tejidos y órganos. 
b. Enzimas: Proteínas : verduras, legumbres, lácteos, granos, carnes 
c. Energía de reserva: Lípidos: grasas, aceites, lipoproteínas 
9. Describa la estructura de las enzimas y cómo actúan en el complejo enzima –
sustrato. 
 
 
Las enzimas son grandes proteínas que aceleran las reacciones químicas. En su 
estructura globular, se entrelazan y se pliegan una o más cadenas polipeptídicas, que 
aportan un pequeño grupo de aminoácidos para formar el sitio activo, o lugar donde 
se adhiere el sustrato, y donde se realiza la reacción. Una enzima y un sustrato no 
llegan a adherirse si sus formas no encajan con exactitud. Este hecho asegura que la 
enzima no participa en reacciones equivocadas. La enzima misma no se ve afectada 
por la reacción. Cuando los productos se liberan, la enzima vuelve a unirse con un 
nuevo sustrato. 
 
Para catalizar una reacción, una enzima se pega (une) a una o más moléculas de 
reactivo. Estas moléculas son los sustratos de la enzima. En algunas reacciones, un 
sustrato se rompe en varios productos. En otras, dos sustratos se unen para crear una 
molécula más grande o para intercambiar partes. La parte de la enzima donde se une 
el sustrato se llama el sitio activo (ya que ahí es donde sucede la "acción" catalítica). 
 
 
10. Las enzimas se modifican y pierden su actividad catalítica ¿Qué factores pueden 
modificarlas? 
Las propiedades de los enzimas derivan del hecho de ser proteínas y de actuar como 
catalizadores. Como proteínas, poseen una conformación natural más estable que las 
demás conformaciones posibles. Así, cambios en la conformación suelen ir asociados 
en cambios en la actividad catalítica. Los factores que influyen de manera más directa 
sobre la actividad de un enzima son: 
• pH 
• temperatura 
• cofactores 
 Los enzimas poseen grupos químicos ionizables (carboxilos -COOH; amino -NH2; tiol 
-SH; imidazol, etc.) en las cadenas laterales de sus aminoácidos. Según el pH del medio, 
estos grupos pueden tener carga eléctrica positiva, negativa o neutra. Como la 
conformación de las proteínas depende, en parte, de sus cargas eléctricas, habrá un pH en 
el cual la conformación será la más adecuada para la actividad catalítica. 
 
En general, los aumentos de temperatura aceleran las reacciones químicas: por cada 10ºC 
de incremento, la velocidad de reacción se duplica. Las reacciones catalizadas por 
enzimas siguen esta ley general. Sin embargo, al ser proteínas, a partir de cierta 
temperatura, se empiezan a desnaturalizar por el calor. 
 
un enzima requiere para su función la presencia de sustancias no proteicas que colaboran 
en la catálisis: los cofactores. Los cofactores pueden ser iones inorgánicos. Casi un tercio 
de los enzimas conocidos requieren cofactores. Cuando el cofactor es una molécula 
orgánica se llama coenzima. Muchos de estos coenzimas se sintetizan a partir de 
vitaminas 
11. ¿Afectan los hallazgos físicos encontrados en el examen hospitalario de 
Oscarito, el funcionamiento enzimático? EXPLIQUE. 
 
12 Describa la importancia de la utilización de las enzimas en el metabolismo 
en general. 
 
Las enzimas funcionan como catalizadores, lo que significa que aceleran la velocidad 
a la que los procesos y reacciones metabólicas se producen en los organismos vivos. 
Son vitales para la vida y sirven a una amplia gama de funciones importantes en el 
cuerpo, tales como ayudar en la digestión y en el metabolismo. 
 
 
13. Relacione las moléculas NADH+H, FADH2, Y ATP, con el funcionamiento 
enzimático del malabarista. 
 
El piruvato se descompone en la matriz mitocondrial liberando más energía. 
Las mitocondrias degradan los ácidos grasos, los aminoácidos, y el piruvato. El piruvato 
es el producto final de la degradación de la glucosa en el citoplasma. La degradación final 
lleva a varias composiciones intermedias, así como en las coenzimas reducidas NADH y 
FADH2 de la onda portadora de electrón. Los intermedios incorporan el ciclo del ácido 
tricarboxílico (TCA) o el ciclo de ácido cítrico, también dando lugar al NADH y a 
FADH2. 
 
Estas ondas portadoras de electrón reducidas ellos mismos se oxidan vía la cadena de 
transporte del electrón, con el consumo concomitante de oxígeno y de síntesis del ATP. 
Este proceso se llama la fosforilación oxidativa. 
 
Cada molécula del ácido graso libera sobre 100 moléculas de ATP y cada molécula del 
aminoácido libera casi cuarenta moléculas del ATP. Dos moléculas del ATP se sintetizan 
en el citoplasma vía la conversión de las moléculas de la glucosa al piruvato.