1) Suponga que en una ruta metabólica una enzima sigue una cinética michaeliana con Vmax = 100 U y Km = 0,05 mM. ¿Cuál será la elasticidad de esta enzima respecto de su sustrato a S = 0,03 mM y a S = 0,25 mM? (pruebe con una estimación gráfica).

2) Suponga un inhibidor competitivo de una enzima michaeliana cuya Vmax = 1; Km = 1 y la Ki por el inhibidor = 1 (los valores han sido llevados a escala con las respectivas unidades y concentraciones y por ello son adimensionales). ¿Cuál es la elasticidad de esta enzima respecto del inhibidor a una concentración del inhibidor I = 1 para concentraciones de sustrato S = 0,5 y S = 5,0? (pruebe con una estimación gráfica de ln v vs ln [I]).

3) considere, en la ruta glicolítica, las enzimas sucesivas fosfofructokinasa (PFK) y aldolasa (Ald):

F6 P ® F1,6 2P ® DHAP + GAP

La elasticidad de PFK respecto de la fructosa 1,6 bifosfato (F1,6 2P), e (PFK,F1,6 2P) es -0,01, mientras que la elasticidad de la aldolasa respecto del mismo metabolito, e (Ald,F1,6 2P) es 2,5 en una célula particular.

a) ¿Cuál es la relación de los coeficientes de control de flujo de estas dos enzimas en la glicolisis?

b) ¿Cuál es el el coeficiente de control de flujo de la aldolasa si e (PFK,F1,6 2P) = 0?

4) La citrulina se sintetiza en las mitocondrias mediante las reacciones:

(a) NH4+ + HCO3- + 2 ATP ® carbamoil fosfato + 2 ADP + Pi

(b) carbamoil fosfato + ornitina ® citrulina + Pi

La reacción (a) está catalizada por la carbamoil fosfato sintasa (CPS) y la reacción (b) por la ornitina transcarbamoilasa (OTC). Si las elasticidades de estas dos enzimas respecto del carbamoil fosfato (CP) son: e (CPS,CP) = -0,011 y e (OTC,CP) = 0,92, ¿cuáles son los valores relativos de sus coeficientes de control de flujo?.

 1) En la ruta biosintética de la serina se encuentra la siguiente secuencia de reacciones:

3-fosfoglicerato®fosfoserina®serina

                        1                  2

En el hígado de conejos sometidos a una dieta baja en proteínas, donde la concentración de Pser es aproximadamente 0,4 mM, la elasticidad de la primera etapa, e (1,Pser) es -1,43 (esta primera etapa está catalizada, en realidad, por dos enzimas, pero la elasticidad es la "combinada" para ambas, de modo que puede considerarse una única etapa). La elasticidad de la segunda etapa (catalizada por la fosfoserina fosfatasa), e (2,Pser) es 0,041.

a) ¿Cuáles son los coeficientes de control de flujo, C(J,1) y C(J,2) de las dos etapas?

b) Si las elasticidades respecto del primer sustrato (3 PG) y el producto final (ser) son, respectivamente: e (1,3PG) = 2,43 y e (2,ser) = -0,65; calcule, con los valores de los coeficientes de control de flujo hallados en a) los coeficientes de respuesta.

c) ¿Cómo cree que el nivel de proteínas en la dieta modificará el flujo a través de esta ruta en conejos, tomando en cuenta que el primer sustrato es el 3PG, compartido con la ruta glicolítica?.

d) En la Fig. 4.25 se muestra el gráfico de vo vs S para la fosfoserina fosfatasa (etapa 2) en presencia de distintas concentraciones de serina (línea llena: en ausencia de serina; línea interrumpida: en presencia de serina 1mM; línea punteada: en presencia de serina 6 mM).

d1) ¿Qué clase de efecto produce la serina sobre la fosfoserina fosfatasa?.

d2) Los datos de elasticidad mencionados anteriormente ¿son coherentes con esta gráfica?

d3) Con esta gráfica y los valores de coeficientes de control obtenidos, haga un modelo de cómo es la regulación de la síntesis de serina en estas condiciones. Discuta si el modelo es típico o anómalo respecto de los ejemplos que encuentra en la bibliografía

Figura 4.25

2) Se ha determinado cómo la velocidad de síntesis fotosintética de sacarosa en el citosol de hojas de espinaca depende de dos grupos de enzimas. El grupo 1 consiste en la aldolasa y la fructosa bifosfatasa y convierte triosas fosfato (provenientes de los cloroplastos) en hexosas fosfato. El grupo 2 contiene la fosfoglucosa isomerasa, fosfoglucomutasa, UDPG sintasa, sacarosa fosfato sintasa y sacarosa fosfatasa y convierte hexosa fosfato a sacarosa. Las elasticidades de los dos grupos de enzimas fueron determinadas como e (1,hexosa P) = -0,8 para el primer grupo y e (2,hexosa P) = 1,0 para el segundo grupo.

a) ¿Cuáles son los coeficientes de control C(J,1) y C(J,2) del flujo hacia sacarosa?

b) Se ha determinado que aumentando la presión parcial de CO2 alrededor de las hojas los cloroplastos responden liberando mayor cantidad de triosa fosfato. La elasticidad se ha determinado como e (1,triosa P) = 1,6. ¿Cuál es el coeficiente de respuesta para el efecto de la triosa fosfato sobre el flujo a sacarosa?.

c) De acuerdo a sus resultados, ¿cree que provocar un aumento de CO2 sería un método eficaz para obtener espinaca con mayor concentración de hidratos de carbono?

3) En un estudio sobre el control metabólico en la respiración, se usó mitocondrias tratadas con oligomicina a las que se suministró succinato como fuente de electrones. Se dividió al proceso en dos bloques: cadena de transporte de electrones, que produce una fuerza protomotriz (D m ), la cual es consumida por la disipación de protones, siendo D m considerada como el "metabolito" central en una estrategia "de arriba a abajo" (Fig. 4.26). Se midieron los flujos en términos de la tasa de consumo de oxígeno, Jo que acompañaba la oxidación del sustrato. Posteriormente, se determinaron las elasticidades del transporte de electrones (te) y de la disipación de protones (dp) respecto de la fuerza protomotriz, resultando los siguientes valores: e (te,D m ) = -15,2 y e (dp,D m ) = 7,9.

a) Interprete el esquema experimental de la Fig. 4.25

b) Calcule los coeficientes de control de flujo C(Jo,te) y C(Jo,dp).

c) ¿Qué conclusiones puede obtener acerca de cómo sería el control de la respiración por parte de la cadena de transporte de electrones y por parte de la fosforilación?

Figura 4.26

4) En experimentos de análisis "de arriba a abajo" de la cetogénesis, el par acetil-CoA/CoA puede considerarse como el metabolito central, producido por la b -oxidación y utilizado por la cetogénesis. Ambas etapas pueden modularse simultáneamente usando piruvato para alterar el nivel acetil-CoA, dando los resultado que se muestran en la Tabla 4.12

Tabla 4.12

a) Realice dos gráficos log-log de los flujos frente a [acetil-CoA]/[CoA] y mida las pendientes para determinar las elasticidades.

b) Determine los coeficientes de control de flujo del bloque productor de acetil-CoA y del bloque consumidor.

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