Ejercicios: El anabolismo heterótrofo

Define anabolismo heterótrofo y pon dos ejemplos concretos de procesos anabólicos de una célula humana (síntesis de proteínas, de ácidos grasos o de glucógeno), indicando qué consumen esos procesos (ATP, NADPH y precursores).

Para fabricar sus proteínas, una célula necesita aminoácidos, energía e información. Explica de dónde obtiene una célula humana cada una de esas tres cosas.

Explica qué es el glucógeno, en qué órganos se sintetiza principalmente y a partir de qué precursor se forma, indicando si el proceso consume o libera energía.

La transaminación permite a las células fabricar aminoácidos no esenciales. Explica en qué consiste esta reacción y cómo los intermedios del ciclo de Krebs (como el α-cetoglutarato o el oxalacetato) sirven de punto de partida para sintetizar aminoácidos.

Razona por qué los aminoácidos esenciales deben aportarse obligatoriamente con la dieta mientras que los no esenciales no, y explica qué problema metabólico aparece cuando una dieta es pobre en proteínas completas.

Cuando sobra glucosa, la célula sintetiza ácidos grasos en el citosol a partir de acetil-CoA. Explica de dónde procede ese acetil-CoA, cómo llega al citosol y qué papel desempeña el NADPH en esta síntesis.

En un cultivo de hepatocitos sometidos a una dieta hipercalórica rica en glúcidos, se observa una intensa síntesis citosólica de ácidos grasos y, de forma coordinada, la síntesis de aminoácidos no esenciales. El esquema muestra el ciclo de Krebs funcionando como eje metabólico central.

1. a) Deduce razonadamente la identidad del intermediario ?1 que abandona la mitocondria y explica qué problema de permeabilidad de membrana resuelve su salida para hacer posible la síntesis de ácidos grasos en el citosol.
2. b) Identifica los intermediarios ?2 y ?3 precursores del glutamato y el aspartato (u oxalacetato para gluconeogénesis) y justifica por qué la extracción continua de estas moléculas detendría la oxidación del acetil-CoA si no intervinieran las «reacciones anapleróticas».
3. c) A partir de lo anterior, justifica por qué calificar el ciclo de Krebs como una vía meramente catabólica es un error biológico.

Un recién nacido con una enfermedad metabólica congénita presenta hipoglucemia en ayunas, acidosis láctica grave y una concentración elevada de alanina plasmática. Las pruebas enzimáticas demuestran un déficit total de piruvato carboxilasa mitocondrial, mientras que el complejo piruvato deshidrogenasa presenta una actividad normal.

1. a) Escribe la reacción catalizada por la piruvato carboxilasa y explica por qué se clasifica como reacción anaplerótica.
2. b) Justifica por qué la carencia de esta enzima bloquea tanto la gluconeogénesis a partir de piruvato como la capacidad de las mitocondrias para oxidar acetil-CoA procedente de la $\beta$-oxidación de los ácidos grasos.
3. c) Predice qué le sucederá a la concentración celular de acetil-CoA y explica la causa bioquímica por la que este paciente acumula cantidades patológicas de ácido láctico en sangre.

Fabricar biomasa cuesta energía. Razona por qué un adolescente en crecimiento necesita un aporte energético mayor que un adulto de su mismo peso y actividad física, relacionándolo con el costo del anabolismo (síntesis de proteínas, membranas y ADN) y con el origen de los precursores y del ATP que esas síntesis requieren.