Conceptos de Bioquímica y Metabolismo: Revisión Académica

Sección 1: Química General y Equilibrio de pH

Audio Matías Quezada

Preguntas de pH en neutro

Respuesta: El pH es igual a 7 en estado neutro. En agua pura, la concentración de H⁺ es igual a la de OH^–, siendo ambas de 10^-7 M.

¿Si aumentan los OH^–, qué pasa? ¿Se vuelve más ácido?

Respuesta: Si aumentan los OH^–, disminuye la concentración de H⁺ y la solución se vuelve más básica (pH mayor a 7). Por lo tanto, no se vuelve más ácido.

El oxígeno y lo que necesita para completar su última capa

Respuesta: El oxígeno tiene 6 electrones de valencia y necesita ganar 2 electrones para completar el octeto, formándose el ion O^2-.

¿Cuántos electrones o cómo queda con su carga completa los halógenos?

Respuesta: Los halógenos (grupo 7) tienen 7 electrones de valencia y ganan 1 electrón para completar el octeto, formando aniones con carga -1.

Oxígeno y agua: ¿Qué pasa con el dipolo-dipolo?

Respuesta: El agua es una molécula polar (dipolo) debido a la alta electronegatividad del oxígeno. Forma puentes de hidrógeno, que son un tipo fuerte de interacción dipolo-dipolo.

Ácidos: ¿De qué está conformado la base o el ácido?

Respuesta: Los ácidos son sustancias que aumentan la concentración de H⁺. Las bases aumentan la concentración de OH^– o aceptan protones.

Muchas preguntas de ácido

Respuesta: Un ácido es una sustancia que aumenta la concentración de H⁺. Los ácidos fuertes se disocian completamente, mientras que los débiles lo hacen parcialmente.

Sección 2: Metabolismo de Carbohidratos y Energético

¿Dónde ocurre la glucólisis?

Respuesta: Ocurre en el citoplasma (citosol) de la célula.

¿Dónde ocurre el ciclo de Krebs?

Respuesta: En la matriz mitocondrial.

¿Qué pasaba con el piruvato (descarboxilación)?

Respuesta: En condiciones aerobias, el piruvato entra a la mitocondria y sufre una descarboxilación oxidativa por el complejo piruvato deshidrogenasa para formar Acetil-CoA, produciendo NADH y CO₂.

¿Qué hace el piruvato cuando se combina con la hexoquinasa?

Respuesta: La hexoquinasa no actúa sobre el piruvato; actúa sobre la glucosa en el primer paso de la glucólisis, convirtiéndola en glucosa-6-fosfato.

¿Cuándo entra al ciclo de Krebs con citrato?

Respuesta: El Acetil-CoA proveniente del piruvato se combina con el oxalacetato mediante la enzima citrato sintasa para formar citrato, siendo este el primer paso del Ciclo de Krebs.

Preguntas de gluconeogénesis

Respuesta: Es la ruta que sintetiza glucosa a partir de precursores no glucídicos (lactato, glicerol, aminoácidos glucogénicos). Ocurre principalmente en el hígado y se activa en ayuno por la acción del glucagón y la adrenalina. Es importante notar que no se puede sintetizar glucosa a partir de Acetil-CoA.

Oxidación

Respuesta: Es la pérdida de electrones, ganancia de oxígeno o pérdida de hidrógeno. En el metabolismo, la oxidación de glucosa y ácidos grasos genera NADH y FADH₂.

Sección 3: Metabolismo de Lípidos

¿Qué pasa antes de la beta-oxidación?

Respuesta:

• Lipólisis: La lipasa sensible a hormonas libera ácidos grasos.
• Activación: Conversión a Acil-CoA.
• Transporte: Ingreso a la mitocondria mediante la carnitina (formando acil-carnitina).

¿Cuál era más soluble en agua? (Cadenas de CH, una termina en ácido carboxílico y otra en alcohol)

Respuesta: La que termina en ácido carboxílico (-COOH) es más soluble porque es más polar y tiene mayor capacidad de formar puentes de hidrógeno.

Sección 4: Enzimología y Proteínas

Diferencia entre cetoquinasa y aldolasa

Respuesta: Son enzimas diferentes. La aldolasa es una enzima de la glucólisis que corta la fructosa-1,6-bisfosfato en dos moléculas de tres carbonos (dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído-3-fosfato). La cetoquinasa (o fructoquinasa) fosforila la fructosa en el hígado convirtiéndola en fructosa-1-fosfato usando ATP, siendo el primer paso del metabolismo de la fructosa.

¿Qué pasa con la cisteína?

Respuesta: Su cadena lateral (R) tiene un grupo tiol (-SH). Forma puentes disulfuro (S-S) que estabilizan la estructura terciaria de las proteínas. Es un aminoácido glucogénico.

Cadena R eléctricamente negativa y condiciones de pH óptimas

Respuesta: Las cadenas R de los aminoácidos ácidos (Aspartato y Glutamato) tienen un grupo carboxilo (COO^–) con carga negativa a pH fisiológico (aproximadamente 7).

Sección 5: Regulación Hormonal y Estados Metabólicos

¿Qué promovía la insulina?

Respuesta: Promueve el almacenamiento y la utilización de glucosa: glucólisis, glucogenogénesis y lipogénesis. Activa enzimas como la hexoquinasa, piruvato quinasa y glucógeno sintasa.

¿Qué rutas metabólicas se encuentran en ayuno?

Respuesta: Glucogenólisis, gluconeogénesis, lipólisis, beta-oxidación, cetogénesis y proteólisis. En este estado, el glucagón y la adrenalina presentan niveles altos.

Sección 6: Soluciones y Ósmosis

En un medio hiposmótico, ¿qué pasa con la célula?

Respuesta: El medio tiene menor concentración de solutos que el interior celular; por lo tanto, entra agua a la célula por ósmosis. La célula se hincha y puede llegar a la lisis.

¿Cuánto volumen hay en una solución de 4% v/v?

Respuesta: Significa que hay 4 mL de soluto en 100 mL de solución total.

4% m/v: 4 g de soluto en 100 mL de solución

Respuesta: Significa que hay 4 g de soluto en 100 mL de solución.

AUDIOS ELÍAS

Sección 7: Química Biológica y Estructura Molecular

Diferencia entre ácido y base

Respuesta: Un ácido es una sustancia que aumenta la concentración de H⁺ o dona protones. Una base es una sustancia que aumenta la concentración de OH^– o acepta protones.

pH y Ka

Respuesta: El pH es la medida de acidez (-log[H⁺]). El Ka es la constante de disociación ácida; cuanto mayor es el Ka, más fuerte es el ácido.

Ósmosis y tonicidad

Respuesta: La ósmosis es el movimiento de agua a través de una membrana semipermeable de menor a mayor concentración de solutos. La tonicidad describe el efecto de la solución en el volumen celular: hipotónica (hincha), isotónica (igual) e hipertónica (encoge).

Catión vs. Anión

Respuesta: Un catión es un ion con carga positiva (pierde electrones). Un anión es un ion con carga negativa (gana electrones).

Glucosa alfa y beta

Respuesta: Son anómeros de la glucosa en forma cíclica. La forma alfa tiene el grupo -OH del carbono anomérico en posición trans respecto al -CH₂OH, mientras que la forma beta lo tiene en posición cis.

Enlace peptídico

Respuesta: Es un enlace covalente entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino de otro, con la liberación de una molécula de agua.

Niveles estructurales de las proteínas

• Primario: Secuencia lineal de aminoácidos.
• Secundario: Alfa hélice u hoja beta.
• Terciario: Plegamiento tridimensional global.
• Cuaternario: Unión de varias subunidades proteicas.

Saturado vs. Insaturado

Respuesta: Los saturados tienen solo enlaces simples entre carbonos (cadena recta, sólidos a temperatura ambiente). Los insaturados tienen dobles enlaces (cadena doblada, líquidos a temperatura ambiente).

Grasas trans

Respuesta: Son grasas insaturadas con configuración trans (hidrógenos en lados opuestos del doble enlace), lo que las hace más estables y sólidas, similares a las saturadas.

Sección 8: Dinámica Metabólica Avanzada

Función de las enzimas

Respuesta: Son catalizadores biológicos que aceleran las reacciones químicas al disminuir la energía de activación, sin consumirse en el proceso.

De Glucólisis a Krebs y Cadena Respiratoria

Respuesta: La glucólisis (citoplasma) produce piruvato. El piruvato se convierte en Acetil-CoA y entra al ciclo de Krebs (matriz mitocondrial). Krebs produce NADH y FADH₂, que entregan electrones a la cadena de transporte (membrana interna mitocondrial) para producir ATP.

NADH y FADH₂

Respuesta: Son transportadores de electrones. El NADH genera aproximadamente 3 ATP y el FADH₂ genera aproximadamente 2 ATP en la cadena respiratoria.

Lipólisis vs. Lipogénesis

Respuesta: La lipólisis es la degradación de triglicéridos para obtener energía. La lipogénesis es la síntesis de triglicéridos para almacenamiento a partir de exceso de glucosa.

Efectos de la insulina

Respuesta: Disminuye la glucosa en sangre. Promueve la glucogenogénesis, lipogénesis y glucólisis, mientras inhibe la gluconeogénesis, lipólisis y glucogenólisis.

Alcalosis respiratoria

Respuesta: Aumento del pH sanguíneo (mayor a 7.45) debido a una disminución de CO₂ por hiperventilación.

Osmolaridad

Respuesta: Es la concentración total de partículas osmóticamente activas en una solución, expresada en osmoles por litro (Osm/L).

¿Qué proceso celular se ve beneficiado cuando una persona consume muchos carbohidratos?

Respuesta: La síntesis de energía mediante glucólisis y respiración celular, y el almacenamiento de energía como glucógeno o triglicéridos.

¿Qué se forma a partir de la glucosa?

Respuesta: Se puede formar piruvato, Acetil-CoA, CO₂, H₂O, ATP, NADH, FADH₂, glucógeno o triglicéridos, dependiendo de las necesidades de la célula.

Sección 9: Integración y Ciclos Finales

Grasas cis, trans y sus solubilidades

Respuesta: Ambas son poco solubles en agua por ser apolares. Las cis tienen cadenas dobladas y puntos de fusión bajos (líquidas). Las trans son más rectas y tienen puntos de fusión más altos (sólidas).

Ciclo de la Urea y de Krebs

Respuesta: El Ciclo de Krebs produce energía a partir de Acetil-CoA en la mitocondria. El Ciclo de la Urea elimina el nitrógeno tóxico en forma de urea en el hígado, a partir del amonio.

Eritrocitos

Respuesta: Células rojas de la sangre especializadas en el transporte de oxígeno mediante la proteína hemoglobina.

¿Qué pasa si una persona está hiperventilada? ¿Aumenta o disminuye el pH y la concentración de CO₂?

Respuesta: La hiperventilación provoca una disminución de CO₂ y un aumento del pH sanguíneo, produciendo alcalosis respiratoria.

Ejemplos de enlaces iónicos, covalente polar y covalente apolar

• Iónico: Transferencia de electrones (Ej: NaCl).
• Covalente polar: Compartición desigual de electrones (Ej: H₂O).
• Covalente apolar: Compartición equitativa (Ej: CH₄ o enlaces C-C).

Localización de procesos metabólicos

• Glucólisis: Citoplasma.
• Ciclo de Krebs: Matriz mitocondrial.
• Cadena respiratoria: Membrana interna mitocondrial.
• Beta-oxidación: Matriz mitocondrial.
• Gluconeogénesis: Citoplasma e hígado.
• Glucogenogénesis: Hígado y músculo.

¿Cuál es el destino principal del grupo amino en la degradación de aminoácidos?

Respuesta: Se elimina como urea a través del ciclo de la urea para evitar la toxicidad del amoníaco.

En el ciclo de la urea: ¿Qué es transaminación y desaminación?

Respuesta: La transaminación es la transferencia del grupo amino de un aminoácido al alfa-cetoglutarato para formar glutamato. La desaminación oxidativa remueve el grupo amino del glutamato, liberando amonio (NH₄⁺).

¿Qué es un buffer?

Respuesta: Es un sistema amortiguador que resiste cambios bruscos de pH, formado generalmente por un ácido débil y su base conjugada.

¿Qué cambia en una solución de igual concentración de ácido y base al mezclarse con otra que tiene más ácido?

Respuesta: Una solución con igual concentración de ácido y base es neutra (pH 7). Al mezclarla con una solución predominantemente ácida, el pH final disminuye, volviéndose la mezcla más ácida.