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4.E: Cómo obtienen energía las células (ejercicios)

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    4.1: Energía y Metabolismo

    Las células realizan las funciones de la vida a través de diversas reacciones químicas. El metabolismo de una célula se refiere a la combinación de reacciones químicas que tienen lugar dentro de ella. Las reacciones catabólicas descomponen los químicos complejos en otros más simples y están asociados con la liberación de energía. Los procesos anabólicos construyen moléculas complejas a partir de otras más simples y requieren energía. Al estudiar la energía, el término sistema se refiere a la materia y al medio ambiente involucrados en las transferencias de energía.

    Preguntas de revisión

    ¿Cuál de los siguientes no es un ejemplo de transformación energética?

    A. Calentar la cena en un microondas
    B. Paneles solares en el trabajo
    C. Formación de electricidad estática
    D. Ninguna de las anteriores

    Contestar

    D

    ¿Cuál de los siguientes no es cierto sobre las enzimas?

    A. Son consumidos por las reacciones que catalizan.
    B. Suelen estar hechos de aminoácidos.
    C. Disminuyen la energía de activación de las reacciones químicas.
    D. Cada uno es específico del sustrato o sustratos particulares a los que se une.

    Contestar

    A

    Respuesta Libre

    ¿El ejercicio físico para aumentar la masa muscular implica procesos anabólicos y/o catabólicos? Dé pruebas para su respuesta.

    Contestar

    El ejercicio físico implica procesos anabólicos y catabólicos. Las células del cuerpo descomponen los azúcares para proporcionar ATP para hacer el trabajo necesario para el ejercicio, como las contracciones musculares. Esto es catabolismo. Las células musculares también deben reparar el tejido muscular dañado por el ejercicio construyendo nuevo músculo. Esto es anabolismo.

    Explique en sus propios términos la diferencia entre una reacción espontánea y una que ocurre instantáneamente, y qué causa esta diferencia.

    Contestar

    Una reacción espontánea es aquella que tiene un ∆G negativo y así libera energía. Sin embargo, una reacción espontánea no necesita ocurrir rápida o repentinamente como una reacción instantánea. Puede ocurrir durante largos periodos de tiempo debido a una gran energía de activación, lo que evita que la reacción ocurra rápidamente.

    Con respecto a las enzimas, ¿por qué son necesarias las vitaminas y minerales para una buena salud? Dar ejemplos.

    Contestar

    La mayoría de las vitaminas y minerales actúan como cofactores y coenzimas para la acción enzimática. Muchas enzimas requieren la unión de ciertos cofactores o coenzimas para poder catalizar sus reacciones. Dado que las enzimas catalizan muchas reacciones importantes, es fundamental obtener suficientes vitaminas y minerales de la dieta y los suplementos. La vitamina C (ácido ascórbico) es una coenzima necesaria para la acción de las enzimas que construyen el colágeno.

    4.2: Glicólisis

    ATP funciona como la moneda de energía para las células. Permite que las células almacenen energía brevemente y la transporten dentro de sí mismas para soportar reacciones químicas endergónicas. La estructura del ATP es la de un nucleótido de ARN con tres grupos fosfato unidos. Como el ATP se usa como energía, se separa un grupo fosfato y se produce ADP. La energía derivada del catabolismo de la glucosa se utiliza para recargar ADP en ATP. La glucólisis es la primera vía utilizada en la descomposición de la glucosa para extraer energía.

    Opción Múltiple

    La energía se almacena a largo plazo en los enlaces de _____ y se utiliza a corto plazo para realizar trabajos a partir de una molécula (n) _____.

    A. ATP: glucosa
    B. una molécula anabólica: molécula catabólica
    C. glucosa: ATP
    D. una molécula catabólica: molécula anabólica

    Contestar

    C

    La moneda energética utilizada por las células es _____.

    A. ATP
    B. ADP
    C. AMP
    D. adenosina

    Contestar

    A

    La glucosa que ingresa a la vía de la glucólisis se divide en dos moléculas de _________.

    A. ATP
    B. fosfato
    C. NADH
    D. piruvato

    Contestar

    D

    Respuesta Libre

    Tanto los organismos procariotas como los eucariotas llevan a cabo alguna forma de glucólisis. ¿Cómo apoya o no ese hecho la afirmación de que la glucólisis es una de las vías metabólicas más antiguas?

    Contestar

    Si la glucólisis evolucionara relativamente tarde, probablemente no sería tan universal en los organismos como lo es. Probablemente evolucionó en organismos muy primitivos y persistió, con la adición de otras vías del metabolismo de los carbohidratos que evolucionaron más tarde.

    4.3: Ciclo del ácido cítrico y fosforilación oxidativa

    El ciclo del ácido cítrico es una serie de reacciones químicas que elimina electrones de alta energía y los utiliza en la cadena de transporte de electrones para generar ATP. Se produce una molécula de ATP (o un equivalente) por cada giro del ciclo. La cadena de transporte de electrones es la porción de respiración aeróbica que utiliza oxígeno libre como aceptor final de electrones para los electrones eliminados de los compuestos intermedios en el catabolismo de glucosa.

    Opción Múltiple

    ¿Qué hacen los electrones agregados a NAD +?

    A. Se convierten en parte de una vía de fermentación.
    B. Pasan a otra vía para la producción de ATP.
    C. Energizan la entrada del grupo acetilo en el ciclo del ácido cítrico.
    D. Se convierten en NADP.

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    B

    La quimiósmosis implica

    A. el movimiento de electrones a través de la membrana celular
    B. el movimiento de los átomos de hidrógeno a través de una membrana mitocondrial
    C. el movimiento de los iones de hidrógeno a través de una membrana mitocondrial
    D. el movimiento de la glucosa a través de la membrana celular

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    C

    Respuesta Libre

    Inhalamos oxígeno cuando respiramos y exhalamos dióxido de carbono. ¿Para qué se utiliza el oxígeno y de dónde proviene el dióxido de carbono?

    Contestar

    El oxígeno que inhalamos es el aceptor final de electrones en la cadena de transporte de electrones y permite que continúe la respiración aeróbica, que es la vía más eficiente para recolectar energía en forma de ATP a partir de moléculas de alimentos. El dióxido de carbono que exhalamos se forma durante el ciclo del ácido cítrico cuando se rompen los enlaces en los compuestos de carbono.

    4.4: Fermentación

    Si el NADH no puede metabolizarse a través de la respiración aeróbica, se usa otro aceptor de electrones. La mayoría de los organismos utilizarán alguna forma de fermentación para lograr la regeneración de NAD+, asegurando la continuación de la glucólisis. La regeneración de NAD+ en fermentación no va acompañada de producción de ATP; por lo tanto, no se utiliza el potencial de NADH para producir ATP usando una cadena de transporte de electrones.

    Preguntas de revisión

    ¿Cuál de los siguientes métodos de fermentación puede ocurrir en los músculos esqueléticos animales?

    A. fermentación de ácido láctico
    B. fermentación alcohólica
    C. fermentación ácida mixta
    D. fermentación propiónica

    Contestar

    A

    Respuesta Libre

    Cuando las células musculares se quedan sin oxígeno, ¿qué sucede con el potencial de extracción de energía de los azúcares y qué vías utiliza la célula?

    Contestar

    Sin oxígeno, la fosforilación oxidativa y el ciclo del ácido cítrico se detienen, por lo que el ATP ya no se genera a través de este mecanismo, que extrae la mayor cantidad de energía de una molécula de azúcar. Además, el NADH se acumula, evitando que la glucólisis avance debido a la ausencia de NAD +. La fermentación de ácido láctico utiliza los electrones en el NADH para generar ácido láctico a partir del piruvato, lo que permite que la glicólisis continúe y así una menor cantidad de ATP puede ser generada por la célula.

    4.5: Conexiones a otras vías metabólicas

    Las vías metabólicas deben considerarse porosas, es decir, las sustancias entran por otras vías y otras sustancias salen por otras vías. Estas vías no son sistemas cerrados. Muchos de los productos en una ruta particular son reactivos en otras vías.

    Opción Múltiple

    El colesterol sintetizado por las células utiliza qué componente de la vía glicolítica como punto de partida?

    A. glucosa
    B. acetil CoA
    C. piruvato
    D. dióxido de carbono

    Contestar

    B

    La oxidación beta es ________.

    A. la descomposición de azúcares
    B. el ensamblaje de azúcares
    C. la descomposición de ácidos grasos
    D. la eliminación de grupos amino de aminoácidos

    Contestar

    C

    Respuesta Libre

    ¿Describirías las vías metabólicas como inherentemente derrochadoras o inherentemente económicas, y por qué?

    Contestar

    Son muy económicos. Los sustratos, intermedios y productos se mueven entre vías y lo hacen en respuesta a bucles de inhibición de retroalimentación finamente sintonizados que mantienen el metabolismo en general en una quilla uniforme. Los intermedios en una vía pueden ocurrir en otra, y pueden moverse de una vía a otra de manera fluida en respuesta a las necesidades de la célula.


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