celulas

EJERCICIOS METABOLISMO ENERGÉTICO.
BIOQUÍMICA II

EJEMPLO. CÁLCULOS ENERGÉTICOS EN EL METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS.

Un organismo requiere 1000 kJ de energía al día. Para esto se alimenta con glucosa, que tiene un peso molecular de 180 g/mol.
1. Cuántos gramos de glucosa necesita diariamente sabiendo que:
Cada mol de ATP producido puede teóricamente entregar 31 kJ de energía
Lalanzadera predominante en el organismo es la Malato-Aspartato.
2. Si se alimenta con 500 g de glucosa al día, cuánta energía podría obtener?

SOLUCIÓN

Siempre se debe saber, en las condiciones en que se encuentra el organismo, cuántas moles de ATP se pueden producir a partir de una mol de glucosa (o del carbohidrato suministrado).

Se sabe ya que a partir de una mol de glucosa se tiene:GLUCÓLISIS: 2 ATP netos
2 (NADH + H+) en citosol

Las dos moles de piruvato entran a la mitocondria y en condiciones aerobias se convierten en acetilCoA.

PIRUVATO DESHIDROGENASA: 2 (NADH + H+) en matriz mitocondrial

Cada mol de acetilCoA entra a Ciclo de Krebs, por lo que se darán dos ciclos de Krebs por cada mol de glucosa

1 CICLO DE KREBS: 1 ATP
1 FADH2
3 (NADH + H+)
Todoesto en la matriz mitocondrial

Los NADH + H+ y los FADH2 que estén en la mitocondria pueden aprovecharse en cadena respiratoria para formar ATP por fosforilación oxidativa. 1 NADH + H+ representa aproximadamente 3 ATP y un FADH2 representa aproximadamente 2 ATP.

Hasta ahora se tendría entonces:

1 mol de glucosa:
GLUCÓLISIS: 2 ATP
2 NADH + H+ en el citosol
PIRUVATODESHIDROGENASA: 2 NADH + H+ (en matriz) = 2 * 3 ATP = 6ATP
CICLOS DE KREBS (2): 1 ATP = 2 (Ciclos) * 1 ATP = 2 ATP
1 FADH2 = 2(ciclos) * 1 FADH2 * 2 ATP = 4 ATP
3 (NADH + H+) = 2(ciclos) * 3 (NADH + H+) * 3 ATP = 18 ATP
TOTAL: 2 + 6 + 2 + 4 + 18 = 32 ATP

Sin embargo, aun hay dos NADH + H+ en el citosol que no se han podido aprovechar por no estar en la matriz mitocondrial. Esta molécula nopuede atravesar la membrana interna mitocondrial y por lo tanto los equivalentes reductores que contienen no pueden llegar directamente a la cadena respiratoria. Para llevar estos equivalentes reductores se utiliza uno de dos sistemas denominados Lanzaderas.

Lanzadera Malato-Aspartato: El NADH + H+ que se encuentra en el citosol entrega los equivalentes reductores al malato y por una serie dereacciones, son entregados en últimas a un NADH + H+ que se encuentra en matriz mitocondrial. Así, por esta lanzadera, un NADH + H+ citosólico es equivalente a un NADH + H+ mitocondrial y se podrán obtener 3 ATP por cada NADH + H+ producido en glucólisis.

Lanzadera Glicerol-fosfato: El NADH + H+ que se encuentra en el citosol entrega los equivalentes reductores a la DHAP y ésta altransportarlos a la mitocondria los entrega al FADH2 en el espacio intermembrana. Así, por esta lanzadera, un NADH + H+ que se encuentra en el citosol representa un FADH2 mitocondrial y se podrán obtener sólo 2 ATP por cada NADH + H+ producido en glucólisis.

Como el ejercicio plantea que sólo se usa la lanzadera Malato-Aspartato, los 2 NADH + H+ citosólicos representan 2 * 3ATP = 6 ATP adicionales.

Elprimer paso está listo: se han calculado los ATP producidos por una mol de glucosa!!
TOTAL: 32 + 6 ATP = 38 ATP

1. Para calcular cuántos gramos de glucosa se necesitan para alcanzar una energía requerida se debe tener en cuenta que en este caso cada glucosa va a producir 38 ATP y que cada ATP va a producir 31 kJ de energía, además, que cada mol de glucosa pesa 180 g. Los cálculos puedenhacerse por reglas de tres simples o por medio del siguiente esquema de cálculo, partiendo de los datos conocidos (en este caso, se conocen los requerimientos energéticos):

Respuesta: Se requieren 152 g de glucosa

2. Para calcular la energía producida por cierta cantidad de glucosa, se procede de forma similar, ahora el dato conocido son los gramos de glucosa:

Respuesta: Se obtienen...