Módelos Didácticos.

Respiración Celular
      Mitocondria

Fotosintesis
Cloroplasto

                                                                          

                                                                                                                          

Actividad Especial (Metabolismo).

                                           ACTIVIDAD ESPECIAL

BIOLOGIA CELULAR

1. Por qué se llama al citoplasma “Encrucijada de Vías Metabólicas”.

     Se le lama así, porque es en el citoplasma donde se realizan la mayoría de las reacciones del metabolismo celular, y el citoplasma es el medio de donde parten las principales vías metabólicas y se producen las transformaciones generadoras de diversos movimientos celulares.

2. Clasifica los materiales que conforman el hialoplasma.

     El hialoplasma constituye el medio interno de la célula. En él se encuentran inmersos el núcleo y todos los orgánulos celulares. Se compone de una fracción soluble, el citosol, y un complejo entramado molecular, el citoesqueleto. El hialoplasma está compuesto por el agua con un término medio de 85%, las proteínas son más abundantes formando complejos enzimáticos y también gotas lipídicas. Así mismo, contiene otros materiales que lo conforman como lo es el ARN (ARNT, ARNM), azucares, nucleosidos y nucleótidos.

3. Diagrama La Vía de las Pentosas (ambas vías). 

En la vía no oxidativa no se genera ATP. En tanto que en la vía oxidativa por la acción de la deshidrogenasa de glucosa – 6 – fosfato y del acido – 6 – fosfogluconico por acción de estas deshidrogenasa se produce NADH es decir el agente reductor produce 2 moléculas de NADPH. Estas moléculas de NADPH son importantes para la síntesis de ácidos grasos e la producción de leche en las glándulas mamarias, la Ribosa puede jugar un papel importante en las estructuras de los ácidos nucleicos particularmente en el ARN.

4. Respecto a la Glucólisis indica: etapas en las que se invierte ATP, etapas en la que se genera ATP (a nivel de substrato), Coenzimas reducidas  a ser “cobradas” o reoxidadas. En todos los casos indica la enzima. 

Se invierte ATP:

  En el primer paso de la glucolisis, se une un azúcar con un grupo fosfato, a expensas de una molécula de ATP, el uso de ATP en esta etapa puede considerarse una inversión metabólica. Seguidamente en el paso 2 y 3, la glucosa – 6 – fosfato se convierte en fructosa 6- fosfato y luego en fructosa 1,6 – difosfato en detrimento de una segunda molécula de ATP.

            Se genera ATP:

      El ATP se forma de dos maneras distintas, en los paso 6 y 7, la conversión de gliceraldehido 3 fosfato en 3- fosfoglicerato, la reacción general es la oxidación de un aldehído en un ácido carboxílico, y ocurre e 2 pasos catalizados por enzimas diferentes, La primera de estas enzimas requiere un cofactor no proteico (una coenzima) llamada dinucleotido de adenina y nicotinamida NAD para catalizar a reacción. La forma reducida de la coenzima es NADH. Una enzima que cataliza este tipo de reacción se conoce como deshidrogenasa, la enzima que cataliza la reacción previa es la deshidrogenasa 3 – fosfato.

     En el segundo paso de esta reacción total. Un grupo fosfato se transfiere del 1,3 – difosfoglicerato al ADP, para formar una molécula de ATP, la reacción esta catalizada por la enzima cinasa de fosfoglicerato. Esta vía directa para la formación de ATP, se conoce como fosforilación a nivel del sustrato porque ocurre por la trasferencia de un grupo fosfato de uno de los sustratos.

5. Explica el papel de la Aldolasa y la isomerasa en la Glucólisis.

     La aldolasa tiene como función desdoblar a la Fructosa-1,6-P en dos triosas que son Gliceradehido-3-P (PGAL) y Deshidroxiacetona Fosfato (DHAP).

La isomerasa tiene  como función transformar o isomerizar la Deshidroxiacetona Fosfato a Gliceraldehido-3-fosfato, cabe destacar que en la glucólisis la glucosa-6-fosfato es atacada por la enzima Fosfoglucoisomerasa, la cual, isomeriza a este convirtiéndolo en fructosa-6-fosfato.

6. Diagrama el destino del Piruvato en condición a) Anaeróbica y b) Aeróbica.

7. Explica los dos posibles orígenes de la Coenzima A.

Esta coenzima posiblemente se origina a través de la descarboxilación oxidativa del ácido piruvico o por la beta oxidación de los ácidos grasos. En primer lugar, en la descarboxilacion oxidativa las moléculas de piruvato que se producen en la glucilisis son transportadas a la matriz, allí se va a descarboxilar y se va a formar un grupo acetilo de dos carbonos los cuales se unirán a la CoA para formar acetil-CoA, durante esta reacción el NAD+ oxidado se reduce a NADH+ +H+, catalizado por la reacción del complejo enzimático deshidrogenasa de piruvato.

Además también como se señalo anteriormente, la Coenzima A se puede originar de la beta oxidación de los ácidos grasos, la cual tiene lugar en la matriz de las mitocondrias, en este caso las enzimas remueven dos átomos de carbono que componen a un ácido graso y unen el fragmento de dos carbonos llamado grupo acetilo a la Coenzima A y así formar acetil Coenzima A que ingresa en el ciclo de Krebs.

    

 8. Diagrama el Ciclo del Ácido Cítrico-Ácidos tricarboxilicos: en el mismo destaca la formación de NADH, FADH, GTP Y CO2.

 9. Compara la cadena de Transporte de electrones (indicando cada transportador) con las Bombas de Protones  (indicando cada transportador). Destaca la entrada de cada coenzima reducida (NADH Y FADH) en el determinado transportador. Sigue la ruta de la Fuerza protón Motriz  hasta la ATP sintetasa  hasta la Síntesis de ATP.

      La cadena de transporte de electrones es una serie de transportadores de electrones que se encuentran en la membrana plasmática de bacterias, en la membrana interna mitocondrial o en las membranas tilacoidales, que mediante reacciones bioquímicas producen trifosfato de adenosina (ATP), que es el compuesto energético que utilizan los seres vivos. Sólo dos fuentes de energía son utilizadas por los organismos vivos: reacciones de óxido-reducción (redox) y la luz solar (fotosíntesis). La cadena de transporte de electrones mitocondrial utiliza electrones desde un donador ya sea NADH o FADH ₂ y los pasa a un aceptor de electrones final, como el O₂, mediante una serie de reacciones redox. Estas reacciones están acopladas a la creación de un gradiente de protones generado por los complejos I, III y IV. Dicho gradiente es utilizado para generar ATP mediante la ATP sintasa.

     EL NADH proveniente de ciclo de Krebs sede 2e- estos entran a la cadena a partir del NADH+, este se oxida a NAD y FMN se reduce FNM2. El NAD permite el paso de los 2e- al complejo I, primero 1e- y luego el 2e-, este primer complejo tiene el mononucleótido de flavina (FMN) y cinco o más centros hierro azufre (FE-S), siendo estos los transportadores que forman la bomba o complejo I. luego de que los e- pasan del complejo I al complejo III la ubiquinona (UQ) se reduce a ubiquinol quedando FMN oxidado. Cuando el complejo I se oxida queda una energía cinética por lo que se dice que es una reacción exergónica y esta es utilizada para bombear 2 protones al espacio Intramenbranoso. El complejo III está compuesto por citocromo bc1 y centro de hierro azufre que son los transportadores. En este complejo III quedan 2e- retenidos que pasan de la ubiquinona reducida (ubiquinol), donde el complejo tiene el citocromo c proteico periférico que al parecer es móvil. Este citocromo c pasa al complejo IV (oxidasa de citocromo). Liberando 2 Protones en el complejo III, actuando como bomba. El complejo IV se catalizala reducción de O2 por cada molécula de oxigeno reducido por la oxidasa del Citocromo se captan electrones 2 de ellos se consumen .en la formación de 2 Moléculas H2O. El FADH entra al mismo tiempo que el NADH, hacia el complejo III por medio de la ubiquinona el cual reduce quedando una energía cinética. Por lo que se dice que es una reacción exergónica y esta es utilizada para Bombear 2 protones al espacio intramenbranoso. Debido a la alta concentración de protones, existe una saturación en el espacio intermenbranoso que crea una fuerza protón motriz y obliga a esos protones a pasar por el canal ATP sintetasa donde el ADP se une a un fosforo y sintetiza al ATP.

10. Compara la Glucogénesis con la Glucogenólisis.

Glucogénesis	Glucogénolisis
-          Catabólico -          Desciende de una molécula compleja a una molécula más simple. -          Almacena glucosa.             -          Se lleva a cabo mayormente en el hígado y en menor medida en el músculo.	-          Anabólico. -          Parte de una molécula simple a una compleja. -          Degrada glucosa. -          Se lleva a cabo en el citosol.

11. Describe brevemente la GlucoNeoGénesis.

Es una reacción anabólica. Es la vía que permite la síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos (ni provienen ni son glucosa). Es muy importante en animales. Permite ver la regulación de las vías metabólicas. Es necesaria porque muchos tejidos de los animales no necesitan glucosa, mientras que otros son completamente  glucosadependientes (cerebro, eritrocitos, médula renal...). Es imprescindible tener siempre glucosa disponible.

12. A qué se llama ciclo de cori.

Consiste en un acoplamiento de dos rutas metabólicas (glucólisis y glucogénesis) en dos órganos distintos (músculo e hígado), que permite a las células musculares poder disponer de la energía que necesitan en todo momento. Este ciclo involucra la utilización del lactato, producido en la glucólisis en tejidos no-hepáticos (como el músculo y los eritrocitos) como una fuente de carbono para la glucogénesis hepática.

    Algunos tejidos, como el cerebro, el riñón, la córnea del ojo y el músculo requieren de un aporte continuo de glucosa, obteniéndola a partir del glucógeno proveniente del hígado. Pero el hígado sólo puede satisfacer dichas necesidades de 10 a 18 horas. Después de este periodo o cuando el individuo realiza actividad extenuante, el glucógeno almacenado en el hígado disminuye drásticamente. Debido a ello comienza la formación de glucosa a partir de sustratos diferentes al glucógeno.

Mitosis..

La mitosis es un proceso continuo, que convencionalmente se divide en cuatro etapas: profase, metafase, anafase, telofase.

	Profase (pro: primero, antes). Los cromosomas se visualizan como largos filamentos dobles, que se van acortando y engrosando. Cada uno está formado por un par de cromátidas que permanecen unidas sólo a nivel del centrómero. En esta etapa los cromosomas pasan de la forma laxa de trabajo a la forma compacta de transporte. La envoltura nuclear se fracciona en una serie de cisternas que ya no se distinguen del RE, de manera que se vuelve invisible con el microscopio óptico. También los nucleolos desaparecen, se dispersan en el citoplasma en forma de ribosomas.
	Metafase (meta: después, entre). Aparece el huso mitótico o acromático, formado por haces de microtúbulos; los cromosomas se unen a algunos microtúbulos a través de una estructura proteica laminar situada a cada lado del centrómero , denominada cinetocoro. También hay microtúbulos polares, más largos, que se solapan en la región ecuatorial de la célula. Los cromosomas muestran el máximo acortamiento y condensación, y son desplazados por los microtúbulos hasta que todos los centrómeros quedan en el plano ecuatorial. Al final de la metafase se produce la autoduplicación del ADN del centrómero, y en consecuencia su división.
	Anafase (ana: arriba, ascendente). Se separan los centrómeros hijos, y las cromátidas, que ahora se convierten en cromosomas hijos. Cada juego de cromosomas hijos migra hacia un polo de la célula. El huso mitótico es la estructura que lleva a cabo la distribución de los cromosomas hijos en los dos núcleos hijos. El movimiento se realiza gracias a la actividad de los microtúbulos cromosómicos, que se van acortando en el extremo unido al cinetocoro.  Los microtúbulos polares se deslizan en sentido contrario, distanciando los dos grupos de cromosomas hijos.
Hay drogas específicas que influyen experimentalmente en la formación y descomposición de los microtúbulos. La colquicina o colchicina es un alcaloide extraído de Colchicum autumnale que inhibe la polimerización de moléculas de tubulina. Cuando se aplica  a células en división, impide la formación de los microtúbulos, por lo tanto no se forma el huso mitótico, y la consecuencia es que se duplica el número de cromosomas de la célula.
	Telofase (telos: fin). Comienza cuando los cromosomas hijos llegan a los polos de la célula. Los cromosomas hijos se alargan, pierden condensación, la envoltura nuclear se forma nuevamente a partir del RE rugoso y se forma el nucleolo a partir de la región organizadora del nucleolo de los cromosomas SAT.
Preparado histológico: gentileza de Guillermo Seijo

Imagen tomada de Berg (1997)