Bioquímica de Lípidos y Ácidos Nucleicos: Estructura, Metabolismo y Funciones

1. Estructura y Clasificación de los Lípidos

Escribe la estructura química del ácido mirístico y láurico e indica cuáles son las funciones que desarrollan los lípidos, así como su clasificación.

Las estructuras químicas solicitadas son:

• Ácido mirístico: CH₃-(CH₂)₁₂-COOH
• Ácido láurico: CH₃-(CH₂)₁₀-COOH

Los lípidos cumplen funciones biológicas fundamentales en el organismo, tales como:

• Almacenamiento de energía: Reserva energética a largo plazo.
• Estructura celular: Formación de membranas biológicas.
• Aislamiento térmico: Protección contra las bajas temperaturas.
• Protección mecánica: Amortiguación de órganos vitales.
• Señalización: Participación en procesos de señalización hormonal.

Los lípidos se clasifican en tres grandes grupos:

1. Simples: como las grasas y ceras.
2. Compuestos: como los fosfolípidos y glucolípidos.
3. Derivados o esteroides: como el colesterol y las hormonas sexuales.

2. Sustratos y Enzimas de la Beta Oxidación

Indica los sustratos que participan en la beta oxidación.

Durante la beta oxidación, los principales sustratos que participan son los ácidos grasos previamente activados, que se transforman en acil-CoA. En cada ciclo participan coenzimas esenciales como FAD, NAD⁺ y Coenzima A, además de un complejo enzimático específico:

• Acil-CoA deshidrogenasa.
• Enoyl-CoA hidratasa.
• Hidroxiacil-CoA deshidrogenasa.
• Tiolasa.

El proceso da como producto una molécula de acetil-CoA y un acil-CoA más corto, que vuelve a entrar al ciclo hasta completarse.

3. Balance Energético del Ácido Cáprico (C8:0)

Desarrolla el balance energético total de la oxidación de una molécula de ácido cáprico (ácido octanoico, C8:0).

La oxidación completa del ácido cáprico (también llamado ácido octanoico, que posee 8 carbonos) produce energía mediante tres vueltas de beta oxidación. Este proceso genera:

• 4 moléculas de acetil-CoA: Ingresan al ciclo de Krebs produciendo 40 ATP.
• 3 FADH₂: Equivalentes a 4.5 ATP.
• 3 NADH: Equivalentes a 7.5 ATP.

Sumando todos los componentes, la energía total obtenida de la oxidación del ácido cáprico es de 52 ATP.

4. Oxidación de Ácidos Grasos de Cadena Impar

Desarrolla la secuencia de las reacciones de la última etapa de un ácido de cadena impar con sus sustratos y enzimas correspondientes.

Cuando se oxidan ácidos grasos con un número impar de carbonos, al final del proceso queda una molécula de propionil-CoA. Esta se convierte en succinil-CoA mediante tres pasos metabólicos:

1. Carboxilación: La propionil-CoA se carboxila para formar metilmalonil-CoA, reacción que requiere biotina.
2. Isomerización: La metilmalonil-CoA se convierte finalmente en succinil-CoA con la intervención de la enzima metilmalonil-CoA mutasa, la cual requiere vitamina B12.

El succinil-CoA resultante ingresa posteriormente al ciclo de Krebs.

5. Diferencias entre Alfa y Beta Oxidación

Indique las diferencias, si las hay, entre alfa y beta oxidación.

La alfa oxidación y la beta oxidación son procesos metabólicos distintos con las siguientes diferencias clave:

• Sustratos: La alfa oxidación se encarga principalmente del metabolismo de ácidos grasos ramificados (como el ácido fitánico), mientras que la beta oxidación degrada ácidos grasos lineales.
• Localización: La alfa oxidación ocurre en los peroxisomas; la beta oxidación ocurre principalmente en la mitocondria.
• Fragmentación: En la alfa oxidación se elimina un solo carbono por ciclo, mientras que en la beta oxidación se eliminan fragmentos de dos carbonos en forma de acetil-CoA.

6. El Proceso de la Cetogénesis

¿En qué consiste la cetogénesis? Desarrolle brevemente con sus correspondientes intermediarios y productos finales.

La cetogénesis es un proceso metabólico que ocurre en el hígado ante la escasez de glucosa (ayuno prolongado o diabetes). Su función es producir cuerpos cetónicos a partir del acetil-CoA derivado de la beta oxidación. La secuencia de intermediarios es la siguiente:

1. Condensación de dos moléculas de acetil-CoA para formar acetoacetil-CoA.
2. Adición de una tercera molécula de acetil-CoA para formar HMG-CoA.
3. Descomposición del HMG-CoA en acetoacetato.
4. El acetoacetato puede transformarse en beta-hidroxibutirato o en acetona.

Los cuerpos cetónicos resultantes son utilizados como fuente de energía alternativa por tejidos periféricos y el cerebro.

7. Diferencias Fundamentales entre Ácidos Nucleicos (ADN y ARN)

Indique 5 diferencias entre los ácidos nucleicos.

Existen cinco diferencias principales entre el ADN y el ARN:

1. Azúcar pentosa: El ADN contiene desoxirribosa, mientras que el ARN contiene ribosa.
2. Bases nitrogenadas: El ADN utiliza timina; el ARN utiliza uracilo.
3. Estructura molecular: El ADN presenta una estructura de doble hélice, mientras que el ARN es generalmente una cadena sencilla.
4. Localización celular: El ADN se localiza predominantemente en el núcleo; el ARN se encuentra en el núcleo, el citoplasma y los ribosomas.
5. Función biológica: El ADN almacena la información genética de forma permanente; el ARN participa directamente en la síntesis de proteínas y la transmisión de mensajes genéticos.