NOTA Y problemario BIOQUIMICA

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GUIA BREVE CURSO BIOQUIMICA.
Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Profesor-Investigador (Titular)
Universidad de Guanajuato, Campus Irapuato-Salamanca, División Ciencias
de la Vida
Tel: (01462) 624 2484, ext 130 josebar@dulcinea.ugto.mx
Tema 1. Introducción
1. Bioquímica: Describe la estructura, organización, y funciones de la materia viva
en términos moleculares.
Bioquímica, Biología celular, Genética→ Biología Molecular
2. Preguntas:
1. Como interaccionan esos componentes para organizar la estructura
molecular (células, tejidos, organismos)?
2. Como se extrae energía del medio?
3. Como se almacena la información genética y se hereda?
4. Que biomoléculas necesitamos para nuestra vida y de donde las
obtenemos (alimentos)?
3. Componentes de la materia viva
Átomos → moléculas → organelos (núcleo, ribosomas, aparato de golgi, etc) →
células → tejidos multicelulares → organismos
4/ Elementos químicos de la materia viva
Para entender bioquímica se requieren tener bases de quimica.
La vida depende principalmente de unos cuantos elementos (C, H, O, N), aunque
muchos otros son usados en menor cantidad.
1. Principalmente: Carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno,
2. En segundo término: Calcio, cloro, magnesio, fósforo, potasio, sodio, azufre.
3. En tercer término: Metales presentes en pequeñas cantidades, pero esenciales
para la vida: Cobalto, Cobre, Fierro, Manganeso, Zinc.
4. En cuarto término: Metales requeridos en pequeñas cantidades: Aluminio,
arsénico, boro, bromo, cromo, fluor, galio, yodo, molibdeno, níquel, selenio, silicio.
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Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
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5. Biomoléculas
Son biopolímeros constituidos de varias unidades llamados monómeros que están
presentes en los seres vivos. Compuestos con carbono que contienen una gran
variedad de grupos funcionales.
Ejemplos:
Polisacáridos: monosacárido + monosacáridos +monosacáridos...........
DNA: nucleótido + nucleótido + nucleótido + nucleótido +...................
Proteínas: aminoácidos + aminoácidos + aminoácidos +....................
Lípidos: No forman polímeros.
6/ Células
Unidad de organización biológica:
1/ Procariotes: bacterias verdaderas
(Archaebacterias)
(Eubacterias),
bacterias
ancianas
2/ Eucariotes: Plantas, animales, protozoarios, hongos, algas.
Problemas
1. Realiza un cuadro donde muestres la función de cada uno de los orgánelos y
estructuras presentes en las células eucariotas y procariotas.
2. a) ¿Cuantos cromosomas tiene una célula de la piel del ser humano?. b)
¿Cuantos “cromosomas” tiene Escherichia coli?. c) ¿Es posible tener bacterias
con mas de un cromosoma?.
3. Revisa en la biblioteca del ICA-UG y menciona al menos tres revistas científicas
que nos sen de divulgación que traten de temas bioquímicos.
4. a) Asume que Escherichia coli es un cilindro de 2 µm de longitud y 1 µm de
diámetro. El DNA del cromosoma de dicha bacteria mide 1.6 mm de longitud,
cuando está extendida y 20 °A (Amgstrom) de diámetro. ¿Cuántas veces en
longitud es mas grande el DNA que E. coli?, ¿Que fracción de E. coli es ocupada
por su DNA?. b) Una célula humana tiene 600 veces mas DNA que E. coli, y es
típicamente esférica con un diámetro de 20 µm. ¿Qué fracción de la célula
humana es ocupada por su DNA?. (Voet)
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5. Considerando que Escherichia coli DH5αF´ (bacteria comúnmente empleada en
Ingeniería Genética) presenta la forma de un cilindro con las siguientes
dimensiones: 2 µm de longitud y 0.8 µm de diámetro, y que la fórmula del cilindro
es πr2h contesta las siguientes preguntas.
a) Si la densidad promedio de la bacteria es 1.1 x 103 g/L, ¿cual es la masa de
una célula simple.
b) E. coli tiene una membrana celular de 10 nm de grosor. Cual es el porcentaje
que ocupa la membrana con relación al volumen total.
c) E. coli es capaz de multiplicarse rapidamente debido a que contiene 15000
ribosomas esféricos (diámetro 18 nm) los cuales llevan a cabo la síntesis de
proteínas. ¿Que porcentaje del volumen celular ocupan los ribosomas?
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TEMA 2: Agua y Equilibrio ácido base.
1. El agua:
1. Considerada disolvente universal (aunque no disuelve todo).
2. Excelente disolvente debido a su naturaleza polar y a su capacidad de
formar puentes de hidrógeno.
3. Mas del 70% de nuestro organismo es agua y casi todas las reacciones
bioquímicas son llevadas en un medio acuoso.
2. Ácido-base
1/ Desde un punto de vista práctico el concepto mas fácil de entender (
aunque no es aplicable para todos los casos), es el concepto de Bronsted-Lowry.
Acido: Donador de protones HCl →H+ + Cl(Acido clorhídrico → hidrógeno o protón + cloruro)
Base: Aceptor de protones
NH3 + H+ → NH4+
2/ Escala de pH
_______________________________________________________________ pH
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

←Aumenta la acidez
Neutro Aumenta lo básico o alcalino→
3/ La carga de una molécula depende del pH. Esto indica que si cambia el
pH de medio en que se encuentra una molécula, puede cambiar su carga y por lo
tanto su actividad biológica puede ser afectada.
H
I
I
+
HOOC-C-NH 3
I
H
pH
2
H
I
→ OOC-C-NH+3 →
I
H
10
H
I
OOC-C-NH2
I
H
4. Sistemas reguladores = Reguladores= Tampón: Impiden cambio bruscos de
pH. Tienen un rango de amortiguación.
Formados de un ácido débil y su base conjugada.
CH3COOH → CH3COOÁcido débil Base conjugada
Buffer de acetatos: CH3COOH/CH3COONa:
4
+
H+
Ácido acético/acetato de sodio
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Problemas Equilibrio Acido-base
1. a) A pH 5 que buffer será mejor, el ácido fosfórico o el ácido succínico.
b) A pH 9 quién es mejor solución reguladora: amonio o piperidina.
c) A pH 7.5, quíen es major solución tampón: HEPES o Tris.
2. Indicar que especies iónicas predominan a pH 4, 8 y 11 para el ácido fosfórico.
3.Calcular el pH de 1 L de solución que contiene a) 10 mL de NaOH 5 M, b) 50 mL
de HCl 3M c) 100 mL de Ácido acético 0.8 M d) 10 mL de ácido acético 2 M y 5 gr
de acetato de sodio (masa molecular 82 g/mol).
4. Calcular el pH de a)Ácido fosfórico 3M, b) ácido carbónico 2 M.
5.Cuantos gramos de succinato de sodio (PM= 140 g/mol) y de succinato disódico
( PM= 162 g/mol) deben ser adicionados a un litro de solución para producir una
solución con pH 6 y una concentración total de solutos de 30 mM.
6. Un ácido débil HA está ionizado al 8 % en una solución 0.8 M. A) Cual es el Ka
de ácido?. b) Cual es el pH de la solución.
7. a) Para titular 600 mL de ácido ácetico 0.3 M se requiren 250 mL de se
requieren NaOH 0.2 M. ¿Al final que pH tiene la solución?.
b) 300 mL de ácido acético 0.1M se neutralizan con 150 mL de KOH 0.4M.
¿Cuál es el pH de la solución?.
8. a) Suponer que deseas preparar un buffer a pH 7 usando KH2PO4 y Na2HPO4.
Si tienes KH2PO4 0.1M, que concentración Na2HPO4.necesitas?.
b) Asume que deseas preparar un buffer al mismo pH a una concentración molar
de fosfatos de 0.3 M [(H2PO4-1) + (HPO4-2)]. Cual es la concentración de KH2PO4 y
Na2HPO4 que necesitas?.
9. Calcular el pH de ácido carbónico 2 M. (Hint: El “K” mas grande tiene la mayor
influencia en el pH)
10. A 50 mL de NaOH 0.1M se le agregan 25 mL de ácido acético 0.3 M. Calcular
el pH resultante.
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TEMA 3: Ácidos nucléicos
1. La información genética se encuentra en los ácidos nucléicos:
Dos tipo de ácidos nucléicos: -DNA o ADN (ácido desoxiribunucléico)
-RNA o ARN (ácido ribunucléico).
Dogma de la Biología molecular:
Retrotranscripción
DNA →
RNA
Transcripción
→
proteínas
Traducción
En el DNA se encuentran los genes.
2. Genes: Contienen información genética para codificar (formar) una (o mas)
proteínas. Son los responsables directos de características presentes en
bacterias, plantas, animales. Por ejemplo: Resistencia a sequías, tolerancia a
metales pesados, color de los ojos, color de piel, etc.
3. Plásmidos: DNA extracromosómico, de doble cadena y que contiene la
información genética para codificar (formar) ciertas características (resistencia a
antibióticos, resistencia a metales pesados, tumores en plantas, etc.).
4. Código genético
-Se lee por tripletes. Un triplete= Un codón= un aminoácido
-No se traslapa
-Es casi Universal: Existen algunas excepciones (en algunos organismos y en
ciertos organelos) en que un codón en lugar de codificar un aminoácido codifica
otro.
5. Organismos transgénicos
Aquellos a los cuales se les ha introducido DNA foráneo (extraño). Por ejemplo, se
puede introducir DNA de una bacteria a una planta (plantas transgénicas), de una
bacteria a otra bacteria diferente (bacteria transgénica), etc. “Es posible producir
alimentos mas nutritivos, con mayor vida de almacén y con cualidades benéficas
para la salud, con base en la tecnología de la modificación genética (Transgenic
Plants and World Agriculture).”
6. Genoma y clonación humana
Problemas ácidos nucleicos
1. Esquematiza un gen de un organismo procariote y de manera resumida indica
la función de cada uno de sus elementos estructurales.
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2. Indica tres modificaciones estructurales que sufre el mRNA inmaduro de un
organismo eucariote para transformarse en maduro.
3.
Porque se dice que el código genético es casi universal.
4.
Tres DNAs de diferentes fuentes son desnaturalizadas por calentamiento.
Sus relaciones G-C/A-T son 1.0, 0.88, y 1.2 respectivamente. Cual muestra tendrá
un punto de desnaturalización mas bajo?, porqué?.
5.
Las siguientes son características del DNA, excepto:
a)Doble cadena antiparalela
b) Se lee del 5´al 3´
c)Cadenas antiparalelas unidas por enlace fosfodiester
d)Tiene A, T, G, C.
6. Un DNA tienen un contenido de GC del 56%, cuales serán los porcentajes de G,
C, A y T en esta molécula (TIP. RECORDAR LA RELACION DE CHARGAFF).
a)22, 22, 28, 28
b)56, 56, 44, 44
c) 28, 28, 22, 22
d) 28, 30, 22, 20
7. ¿Porqué el número de codones que existen no coincide con el número de
aminoácidos que forman las proteínas?
a) Porque el código genético es muy generoso.
b) Porqué el codigo genético es degenerado.
c)Porqué no se traslapa.
d)Porqué es universal.
8. Tienes dos muestras de DNA, la muestra X tiene un contenido de GC del 55% y
la muestra M un contenido de GC del 20%. A cual de las dos muestras se les
tendrá que aplicar mayor cantidad de calor para separar sus dos cadenas (TIP.
RECORDAR EL PUENTE DE HIDROGENO)
a) A la muestra X b) A la muestra M c) A la muestra Y d) A la muestra Z
9.Las siguientes características corresponden a un gen procariote, excepto:
a)Contiene la secuencia Shine Delgarno como sitio de unión a los ribosomas.
b)Su transcripción y traducción son casi simultaneos.
c) Contiene intrones y exones
d)Su promotor es el sitio de unión a la RNA polimerasa.
10.Cual de las siguientes bases nitrogenadas se encuentran en el RNA, pero no
en el DNA.
a) Uracilo
b) Timina
c)Guanina
Adenosina
11.Todas las siguientes son modificaciones postranscripcionales de un gen
eucarionte, excepto.
a) Pérdida de intrones
c) Pérdida de exones
b) Poliadenilación en el 3´
d) Unión de CAP en el 5´
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12.Es el sitio donde se une la RNA polimerasas para transcribir el DNA.
a) Shine-Delgarno b) Promotor
c) Regón codificante
d) Terminador
13.Cual de las siguientes afirmaciones es cierta
a) La citocina es una base púrica
b) La guanina es una base pirimidínica
c)Todas las bases pirimidínicas se encuentran en todos los ácidos nucléicos
d) Todas las bases púricas se encuentran en todos los ácidos nucléicos.
14. El genoma de una bacteria codifica para 7000 proteínas. Suponiendo que el
tamaño promedio de las proteínas codificadas son de 600 aminoacidos, cual será
el tamaño mínimo que debe tener el genoma de la bacteria para codificar el
número de proteínas indicado.
15. Completar la siguiente tabla. Asumir que la lectura es de izquierda a derecha
y que las columnas representan alineamientos transcripcionales y traduccionales.
C
T G A
U
C A
Trp
Asn
DNA de doble
cadena
mRNA transcrito
G C A rRNA anticodón
Aminoácidos
incorporados a la
proteína
16. Introduces un gen en Escherichia coli. El vector donde se encuentra clonado el
gen codifica para β-lactamasa (resistencia a penicilina) y tiene un Ori reconocido
por la bacteria. Encuentras que el gen se replica en la bacteria pero no se produce
mRNA. A que se puede debir dicho resultado?.
17. El DNA que se muestra en la parte de abajo codifica un polipéptido de 5
aminoacidos.
a) Cual cadena de DNA es transcrita y en que dirección.
b) Marcar el 5´y el 3´.
TAC ATG ATC ATT
ATG TAC TAG TAA
TCA CGG AAT
AGT GCC TTA
TTC TAG CAT GTA
AAG ATC GTA CAT
18. Actualmente algunos grupos de investigación están desarrollando una nueva área con
un concepto diferente a la Ingeniería Genética llamada Biología Sintética. Que son y para
que servirían (de manera general los llamados “microorganismos sintéticos”?.
19. El genoma de una bacteria codifica para 5000 proteínas. Suponiendo que el tamaño
promedio de la proteínas codificadas es de 500 aminoácidos, cual será el tamaño mínimo
que debe tener el genoma de la bacteria para codificar el número de proteínas indicado.
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20. Se determinó que el contenido total de GC del DNA de una cepa del hongo comestible
Pleorotus ostreatus, conocido comúnmente come setas es de 70%. ¿Cuál será el % total
de A,T,G y C? (Los valores deben ir en este orden).
21. El genoma de la bacteria Neisseria gonorrohoeae (causante de la gonorrea)
está formado de DNA de doble cadena con un tamaño de 3,220,000 pares bases.
Si el 75% de este DNA es un marco de lectura abierto (orf) que codifica para
proteínas con promedio de 300 aminoácidos. Cuantas proteínas tiene Neisseria
gonorrohoeae
22. Están formados por un octámero de histonas y un fragmento de DNA.
a) Promotor b) Nucleosoma
c) Cromosoma
d) Ninguno
23. Introduces un gen X bacteriano en Escherichia coli y encuentras que se replica
pero no se forma RNAm. ¿Cuál de las siguientes aseveraciones explica el
resultado anterior?.
a) El gen estaba en un plásmido que no tenia origen de replicación
b) La RNA pol. de E. coli no reconocía al promotor del gen X
c) El gen X no tenía secuencia Shine-Dalgarno.
d) El terminador del gen era rho indepependiente.
24. Todas las siguientes son modificaciones postranscripcionales de los genes de
organismos eucariotes, excepto.
a) Tienen pérdida de intrones
b) Tienen pérdida de exones
c) Se poliadenilan en el extremo 3´
d) Se une la meti-guanosina (CAP) en el 5´.
25. Cual es la principal diferencia entre un organismo transgénico y uno que
procede de la clonación.
a) En el primero se modifica toda la información genética y en el segundo solo uno
o dos genes.
b) En el primero se modifica uno o dos genes y en el segundo toda la información
genética.
c) En el primero se introduce uno o dos genes y el segundo conserva información
genética idéntica al organismo de donde procede.
d) Ninguna es correcta.
26. Durante la síntesis de proteínas quienes llevan los codones y los anticodones,
respectivamente.
a) El RNAt y RNAm
b) El RNAm y los ribosomas.
c) El RNAm y RNAt
d) El RNAr y RNAm
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27. Se produce un RNA mensajero en el núcleo de un organismo eucariote, el cual
tiene una vida media alta. Sin embargo se observa que por alguna razón no puede
transportarse del núcleo al citosol. Porqué podria deberse.
a) Al RNAm no se le pegaron Poli-T en el 3´
b) Al RNAm no se le pegaron Poli-A en el 3´
c) Al RNAm no se le unió CAP en el 5´
d) Al RNAm no se le unió CAP en el 3´.
28. Todas las siguientes propiedades corresponden al Código genético, excepto:
a) No se traslapa
b) Se lee por tripletes
c) Es degenerado
d) Son universales para todos los genes de los organismos.
29 a) El DNA fue extraido de células de Staphylococcus afermentans y analizados
en base a su composición por bases. Se encontró que el 37 % de las bases son
citocinas. Con esta información, es posible predecir que porcentaje de las bases
son adeninas?. Si esto es posible, cual su %?; si no es posible, porque?.
b) Se extrajo RNA del virus del mosaico del tabaco y se encontró que el 20% de
las bases son citocinas. Con esta información, es posible predecir que porcentaje
de las bases son adeninas?. Si esto es posible, cual su %?; si no es posible,
porque?.
30. La temperatura de fusión (Tm) del DNA tiene relación directa con el contenido
de GC, y es expresado dela siguiente manera:
Tm=69 + 0.41 (%GC). a) Calcular la Tm de Escherichia coli si este tiene alrededor
del 50% de GC. b) Estimar el %GC del hígado humano si si la Tm es de 85 °C.
31. Un origen de replicación es importante para que un vector o cualquier DNA
comience a replicarse. Porque dichos orígenes son ricos en A-T?.
32 a) Enumera tres diferencia entre RNA de eucariotes y procariotes.
b) Muchos genes de eucariotes contienen regiones no codificantes (intrones)
que se separan de las regiones codificantes (exones). En que etapa de la
exprtesión genética las regiones no codificantes son removidas?.
33. Dos genes de organismos eucariotes codifican diferentes polipéptidos, cada
uno de 335 aminoácidos. Uno de los genes contiene solamente un exon y el otro
contiene un exon y un intron de 41 324 bp. a) Cual de los dos genes esperará que
se transcribiera en el menos tiempo posible? b) Porqué?. Cuando el mRNA de
ambos genes es traducido, c) cual DNA esperaría que se tradujera en el menor
tiempo?, d) Porque?.
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12 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
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Referencia: Revista de Educación Bioquímica Vol. 23, No. 1 Marzo 2004
13 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
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14 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
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15 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
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Artículo de Lectura, tema ácidos nucléicos. Revista de Educación
Bioquímica, Vol. 23, número 2.
16 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
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17 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
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18 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
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Tema 4: Aminoácidos
1/ Forman las proteínas.
2/ Existen 20 aminoácidos estándar que forman las proteínas de la mayoría de los
organismos. Solo algunos cuantos microorganismos han evolucionado para usar
22 aminoácidos (aparte de los 20 estándar se pueden incluir la selenocisteina y la
pirrolisina). La selocisteína puede considerarse el aminoácido no. 21, aunque solo
se ha encontrado en algunas enzimas codificadas por Escherichia coli (formato
deshidrogenasa). Existen aminoácidos no estandar con actividad biológica
importante pero que no forman parte de las proteínas, ejemplo. Beta-alanina
(encontrada en el ácido pantoténico), D-ac. Glutámico (en polipéptido presentes
en pared celular), L- homoserina (presentes en muchos tejidos, intermediario del
metabolismo), etc.
R
I
3/ Fórmula general:
NH2-C*- COOH
I
H
*carbono α, es un carbono quiral por lo tanto hay enantiómeros (isómeros ópticos).
4/ Configuración: Hay dos tipos: d (dextrorotatorios, rotan la luz polarizada a la
derecha), l (levoratatorios, rotan la luz polarizada a la izquierda). La mayoría de
los aminoácidos con actividad biológica son los del tipo “l” (forman parte de las
proteínas). Existen algunos casos de aminoácidos del tipo “d” con actividad
biológica, los cuales se han encontrado en vertebrados superiores, invertebrados y
bacterias.
Por ejemplo en bacterias se han encontrado en los lantibióticos.
5/ La diferencia que hay entre aminoácido y aminoácido es el grupo R.
6/ Dependiendo del pH es la carga del aminoácido.
NH3+
I
H-C-COOH
I
R
NH3+
I
→ H-C-COOI
R
NH2
I
→ H-C-COOI
R
Zwitterion (dípolo=carga total igual a cero).
pH 1
7
11
Los aminoácidos pueden actuar como ácidos o como bases (anfóteros)
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22
7/ Aminoácidos esenciales:
Aminoácidos que el organismo no puede sintetizar y lo tenemos que ingerir en la
dieta. Esto quiere decir que nuestro organismo puede sintetizar varios
aminoácidos a partir de lo que ingerimos..
El número de aminoácidos esenciales puede variar de organismo a organismo.
Por ejemplo, Escherichia coli (es una bacteria) no tiene ningún aminoácido
esencial (o sea, el puede sintetizar los 20 aminoácidos a partir de lo que toma del
ambiente); los seres humanos requerimos 9 aminácidos esenciales (Tabla 1).
Tabla 1. Aminoácidos esenciales en el ser humano
Aminoácidos esenciales
Aminoácidos no esenciales
Histidina
Alanina
Leucina
Arginina
Isoleucina
Asparagina
Lisina
Ac. Aspartico
Metionina
Cisteina
Fenilalanina
Glutamina
Treonina
Ac. glutámico
Triptofano
Glicina
Valina
Prolina
Serina
Tirosina
8/ Caso Aspartame:
Es un edulcorante formado por la unión de dos aminoácidos (ácido aspártico y
fenilalanina) unidos por enlace peptídico. Es 200 veces mas dulce que el azúcar
de caña (sacarosa, azúcar que usamos de manera tradicional en casa). Los dos
aminoácidos que forman el aspartame se encuentran de manera natural en
muchos alimentos como las frutas y verduras. Este tipo de edulcorante se usa en
una gran variedad de productos dietéticos (refrescos, polvos para preparar
bebidas, yogurths, chiclets, etc). No se ha demostrado algún efecto nocivo sobre
la salud.
Acido aspártico-Fenilalanina → Acido aspártico + Fenilalanina
De manera normal:
Fenilalanina hidroxilasa (deficiencia, mutación)
⌠
Fenilalanina → Tirosina
En personas fenilcetonúricas:
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Fenilalanina
→XXX Tirosina

 α-cetoglutarato → Ac. fenilpirúvico
La acumulación de fenilalanina y de sus productos metabólicos en sangre y ciertos
tejidos del cuerpo: irritabilidad, vómitos, se incrementa el tono muscular. En casos
severos puede ocasionar desórdenes cerebrales (retardo mental)..
En personas fenilcetonúricas la tirosina se convierte en un aminoácido esencial
que tiene que ingerirse en la dieta.
En los sobres de edulcorantes artificiales que tienen como base al aspartame,
contienen 32 veces menos fenilalanina que una vaso de leche, menos de 45 veces
que una tasa de frijol y menos de 49 veces que 85 g de atún. Una persona de 60
Kg de peso, tendría que ingerir 13 latas de refresco dietético o 70 sobrecitos del
sustituto del azucar para sobrepasar el límite máximo de ingesta permitido de
aspartame (40 mg/ Kg de peso/ dia).
9/ Punto isoeléctrico (PI)
Es el pH en que la carga neta de una molécula es igual a cero.
Se puede determinar mediante electroenfoque.
Cuando una molécula está en su punto isoelectrico se precipita.
10/ Cálculo de punto isoeléctrico.
TIPS.
a) En una Reacción ácido-base, el primer H+ que se pierde es el de –COOH y
después el del grupo NH3+
b) En la ecuación de equilibrio poner a la izquierda la forma protonada del
grupo amino (NH3+)
c) Los pKs se refieren a los grupos que pierden los protones. Primero se
pierden en los grupos que tienen los pKs mas bajos.
d)
pH
pI
pH
______________Ι_____________
Abajo del pI: (+)
Arriba del pI (-)
11. Carga de aminoácidos en función de sus pKs.
Sin un aminoácido tiene valores pequeños de sus pKs es muy probable que sean
aminoácidos cargados negativamente. Si sus valores de pKs son altos, es muy
probable que sean aminoácidos cargados positivamente.
23 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
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Problemas
1. ¿Porqué las personas fenilcetonúricas no se les recomienda ingerir productos
dietéticos que contienen Aspartame?
2. a) Que son los aminoácidos esenciales?. b) Que configuración tienen la
mayoría de los aminoácidos con actividad biológica?. c) Solo existen 20
aminoácidos?
3. Calcular la carga neta del ácido aspártico a pH 12.
4. Tienes en el laboratorio una mezcla de dos aminoácidos (alanina y lisina) a pH
8 y llevas a cabo una separación por migración de cargas (electroforesis). (a)
Determinar el punto isoeléctrico de cada aminoácido. (b) Cual aminoácido migrará
al ánodo, cual al cátodo.
5. Cual es la concentración de las dos especies iónicas predominantes a pH 4, 7 y
10 de la lisina 0.1 M.
6. Determinal la carga neta predominante de Asp a pH 1.0, 3.0, 6.0 y 11.0
7. Calcular el Punto isoeléctrico de (a) Ala, (b) His, (c) Glu.
8. Pones Ala en un campo eléctrico a pH 5. Hacia donde migará, hacia el ánodo o
cátodo?.
9. Dibujar el péptido ATLDAK. (a) Calcular su punto isoléctrico aproximado. (b)
Cual es la carga neta a pH 7. (para pensar un poco).
10. Una persona ingiere productos dietéticosque contienen el edulcorante
aspartame y se encuentra que tiene problemas como vómito, dolor de cabeza, etc.
Desde un punto vista bioquímico, explica que es lo que esta sucediendo (de que
enzimas carece, que compuestos no metaboliza ni transforma, etc). (2 puntos)
11. Cual es la razón (porqué?) los seres humanos necesitamos ingerir compuestos
protéicos para sintetizar nuestras propias proteínas. (2 puntos). ¿Que RNA toma
nuestros aminoácidos y los lleva a la maquinaria de síntesis de proteínas?.
12. Tienes una mezcla de los aminoácidos arginina, cisteina, ácido glutámico,
histidina, leucina y serina los cuales son aplicados en papel y serán separados
mediante electroforesis usando una solución reguladora a pH 7.5. a) Cuales serán
las direcciones de migración. b) Cuales son sus movilidades relativas, es decir,
¿qué aminoácidos se mueven mas rapido?. (3 puntos).
13. Cual es la concentración de las dos especies iónicas predominantes a pH 10
de la lisina 0.1 M.
24 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
25
14. Que son los aminoácidos esenciales. B) Que configuración tienen la mayoría
de los aminoácidos con actividad biológica.
15. Tienes una mezcla de los aminoácidos arginina, cisteina, ácido glutámico,
histidina, leucina y serina los cuales son aplicados en papel y serán separados
mediante electroforesis usando una solución reguladora a pH 7.5. a) Cuales serán
las direcciones de migración. b) Cuales son sus movilidades relativas, es decir,
¿qué aminoácidos se mueven mas rápido?.
25 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
26
Tema 5: Proteínas
1. Está formado por la unión de aminoácidos mediante enlaces peptídicos. Son
polímeros de aminoácidos = polipéptidos.
2. Las proteínas pueden estar formadas por diferente número de aminoácidos.
Cuando están constituidas de poco número de aminoácidos prefiere llamárseles
péptidos, por ejemplo: 2 aminoácidos= dipéptidos, 3 aminoácidos= tripéptidos.
3. La mayor parte de las proteínas están formadas por aminoácidos que rotan la
luz polarizada a la izquierda (tipo l o levorotatorio).
4. La mayor parte de las proteínas tienen en su estructura los 20 aminoácidos, sin
embargo, existen algunas proteínas que sufren modificaciones después de que se
forman (traducción) (modificaciones postraduccionales) y tienen aminoácidos
modificados (por ejemplo la nisina usada como bioconservador en alimentos).
5. Estructuras de las proteínas: primaria (secuencia de aminoácidos), secundaria
(estructuras α, β, al azar), terciaria (arreglo tridimensional, afecta de manera
directa a la actividad biológica), cuaternaria (=oligómeros, dos o mas subunidades.
Pueden existir como dímeros, trímeros, tetrameros, etc.). Existen proteínas
globulares (en su estado nativo se encuentran en forma esferoide compacta)
como las enzimas y fibrosas (proteínas alongadas donde abundan las estructuras
secundarias) las cuales pueden encontrarse en piel, tendón y huesos, funcionando
como soporte o estructura, por ejemplo la keratina, el colágeno, la elastinay la
seda.
6. La actividad biológica de una proteína es independiente del tamaño
Muchas proteínas con actividad biológica tienen tamaños que van de 2000 aa o
mas. Sin embargo, hay proteínas pequeñas que tienen actividad biológica
importante, por ejemplo: la oxitocina (formada de 9 aa) la cual es secretada por la
hormona pituitaria, estimula las contracciones uterinas; la bradikinina (9 aa) inhibe
la inflamación de tejidos: el factor de liberación de la tirotropina (3 aa), formada en
el hipotálamo, estimula la liberación de tirotopina; el aspartama (2 aa) es un
edulcorante.
7. Síntesis de proteínas
- Intervienen varios factores (de elongación, de iniciación, de liberación), el mRNA,
tRNA, ribosomas, etc.
- La síntesis de la cadena polipeptídica procede de la parte N-terminal a la Cterminal.
- Los ribosomas leen el mRNA del extremo 5´al 3´. En terminos generales existen
3 pasos para la síntesis de proteínas: iniciación, elongación, terminación.
Revisar:
26 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
27
Mathews C.K., and K.E. van Holde. 1996. Biochemistry. Second edition. The
Benjamín/Cummings Publishing Company, Inc. Califonia, USA. pp: 147-150
Voet, D., and J.G. Voet. 1995. Biochemistry. Second Edition. John Wiley & Sons,
Inc. USA. pp:959-1019.
8. Enzimas proteolíticas
Proteasas: Enzimas que hidrolizan proteínas.
Tripsina, quimotripsina, pepsina, papaina, combina, subtilisina. Etc.
9. Algunos conceptos importantes:
1. Punto isoeléctrico (PI). Es el pH, en que la carga neta total de la molécula
es igual a cero. Depende de la composición de aminoácidos por lo que dos
proteínas no pueden tener el mismo PI. Desde un punto de vista físico,
cuando una proteína está en su punto isoeléctrico tiende a precipitarse.
2. Precipitación por salado (salting out). Las proteínas tienden a precipitarse al
aumentar considerablemente la concentración de sales.
3. Solubilización por salado (salting in): Dentro de cierto intervalo de baja
concentración de sales la solubilidad de las proteínas se incrementa.
4. Desnaturalización: Pérdida de la estructura secundaria, terciaria o
cuaternaria de una proteína. Puede o no haber pérdida de la actividad
biológica. Físicamente las proteínas tienden a precipitarse y coagularse.
Agentes desnaturalizantes: Altas temperaturas, alto o bajo pH, detergentes,
agentes reductores.
Algunas técnicas para estudiar las proteínas
10. Por su peso:
1. Electroforesis: Movimiento de una partícula en un campo eléctrico. Por
ejemplo, electroforesis en geles de poliacrilamida (SDS-PAGE). Las
proteínas de menor peso migrarán mas rápidamente, y las de mayor mas
lentamente.
2. Filtración en gel: Permite separar proteínas de diferente peso, las de
mayor peso se separan primero y después la de menor.
11. Por su carga:
1. Intercambio iónico: Permite separar las proteínas en función de su carga.
Esta carga se puede manipular con el pH.
2. Electroenfoque: Permite separar proteínas en función de su punto
isoeléctrico.
27 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
28
12. Por afinidad
Permite separar proteínas que tienen afinidad por algún compuesto (quitina,
sacarosa, etc).
13. Métodos inmunológicos:
Western blot: Permite detectar proteínas por medio de anticuerpos.
Ejemplo: detección de proteínas insecticidas en maíz transgénico.
Hay anticuerpos monoclonales (dirigidos contra un solo epitope) y
policlonales (dirigidos contra varios epítopes).
Epitope: (determinante antigénico) Región de la proteína que induce a una
respuesta inmunológica.
14. Proteomoma
Del genoma (información genética total) al proteonoma (total de proteínas de un
organismo).
15. Proteonómica: Estudio de las características y funciones de las proteínas
totales de un organismo, para conocer como funcionan los procesos celulares
(normales y anormales), las interacciones proteína-proteína y las rutas regulatorias
a nivel de proteínas. El “caballito de batalla” es la electroforesis en segunda
dimensión (combinación de electroenfoque y geles por peso molecular)
Problemas
1. a) Menciona brevemente 3 funciones de las proteínas.
b) Como se llama el enlace que hay entre los aminoácidos que forman una
proteína.
2. Que es la estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de una
proteína.
3. Explica brevemente si el siguiente enunciado es enteramente correcto: “Una
enzima es una proteína de origen natural que cataliza reacciones biológicas con
un grado de especificidad”.
4. Una proteína de suero de queso tiene un peso molecular de aproximadamente
42 kDa. Al hidrolizar una muestra de 100 mg con HCl 6N se libera NH4+. De donde
salió el amonio.
5. En un gel de electroforesis de poliacrilamida bajo condiciones desnaturalizantes
(SDS-PAGE), una proteína de 90 kDa se mueve mas lentamente que una de 40
kDa. Sin embargo, la de 90 KDa sale más rápidamente que la de 40 kDa en una
columna de cromatografía de filtración en gel. ¿Cuál es la razón de esta
diferencia?.
28 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
29
6. Las movilidades electroforéticas relativas de una proteína de 30 kDa y otra de
90 kDa, utilizadas como estándares para un gel de poliacrilamida SDS-PAGE, son
respectivamente 0.8 y 0.41 . ¿Cuál será la masa aparente de una proteína que
sobre este gel tuviera una movilidad de 0.62?.
7. El neurotransmisor llamado ácido γ-aminobutírico se une a una proteína
localizada en el tejido nervioso. Diseña una estrategia para la purificación parcial
del receptor.
8. Estudiantes del laboratorio de Biotecnología de Instituto de Ciencias Agrícolas
de la Universidad de Guanajuato encuentran que una bacteria llamada Serratia
marcescens Nima secreta una proteína con actividad de quitinasa la cual tiene una
masa molecular de 180 kDa (SDS-PAGE, geles en una dimensión, por peso
molecular). Cuando la proteína es sometida a geles en dos dimensiones
(electroenfoque y por peso molecular) encuentran 3 proteínas con actividad de
quitinasa las cuales tienen pesos moleculares aproximados. Como explicarías
dicho fenómeno?.
9. Trabajas en una Industria y tienes un problema. Estas desperdiciando una
proteína A (punto isoeléctrico de 3) ya que está mezclada con una proteína B
(punto isoeléctrico 9). Diseña una estrategia para separar dichas proteínas. (varias
opciones).
10. Obtienes un extracto proteíco de maiz transgénico transformado con proteínas
Cry insecticidas de B. thuringiensis. Diseña una estrategia para demostrar que el
maiz contiene las proteinas Cry.
11. Se analiza una proteína mediante filtración en gel a pH y temperatura cercanas
a las condiciones fisiológicas, y se encuentra que tiene una masa molecular de
140,000 g/mol. Cuando la misma proteínas es estudiada por SDS-PAGE en
ausencia o presencia de agente reductor (β-mercaptoetanol, BME) se observan
los patrones mostrados en los carriles A y B. Explicar como esta formada la
estructura cuaternaria de la proteína.
A
-BME
____
B
C
+BME Marcador
_
_
_
_
_
_
29 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
30
12. Tienes una muestra que contiene proteínas y le agregar una gran cantidad de
sales y las proteínas se precipitan. Explica brevemente que es lo que esta
pasando físicamente (interacciones, etc) que ocasionan dicha precipitación.
13. Tanto en filtración en gel como en SDS-PAGE, las proteínas se separan por
peso molecular. Sin embargo existe una diferencia en el fundamento de ambas
técnicas. En que se encuentra dicha diferencia?.
14. Tu primera (experiencia) purificación en el laboratorio: Tienes dos proteínas (A
y B) mezcladas en un tubo de ensaye. Ambas tienen el mismo peso molecular en
SDS-PAGE y similares puntos isoeléctricos. Hiciste una revisión bibliográfica y
encuentras que la proteína A es capaz de unirse a la fructuosa. Diseña una
estrategia para separar las proteínas.
15. Cual es el peso molecular aproximado de una proteína formada por 682
aminoácidos.
16. Una forma de separar polipéptidos hace uso de su solubilidad diferencial. La
solubilidad de los péptidos largos en agua depende de la polaridad de sus grupos
R, particularmente sobre el número de grupos ionizados: a mayor número de
grupos ionizables mayor solubilidad. Cual de los siguientes pares de polipéptidos
es mas soluble?.
a) (Gly)20 o (Glu)20 a pH 7
b) (Lys-Ala)3 o (Phe-Met)3 a pH 7.
30 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
31
Tema 6. Enzimas
1. Enzima: (“En la levadura”) Catalizadores de origen proteico producidas por los
organismos vivos. Importante: Hay compuestos con actividad de enzima que no
son proteínas, por ejemplo las ribozimas, Ribonucleasa P.
Apoenzima
+
cofactor
→Holoenzima
(vitaminas, minerales, otros
compuestos orgánicos)
Otros tipo de catalizadores biológicos:
-Xenoenzimas: Catalizadores proteicos creados en el laboratorio.
-Abzimas: Anticuerpos monoclonales con actividad enzimática.
-Ribozimas: RNA con actividad autocatalítica.
2. Enzimología: Ciencia o tratado de las enzimas. Generalmente de origen
biotecnológico, ya que inervienen en una gran cantidad de reacciones de interés
práctico.
3. Características
a) Poder catalítico: Mayor que el catalizador químico. f(pH, Temp.)
b) Especificidad
c) Regulada por ciertos factores : iones (Ca+2, Mg+2), hormonas, etc.
Del sitio activo:
-Pequeño comparado con el tamaño de la enzima
-Flexible
-Estructura tridimensional
4. Nomenclatura
a) Triviales (tripsina, quimotripsina, lizosima), terminación asa (proteasa,
lipasa, nucleasa, glicosidasa, RNAasa).
b) Clasificación sistemática
c) De acuerdo a la Comisión Internacional de Enzimas (Enzyme Commission,
EC).
EC.
1. Oxidoreductasas: Reacciones oxido-reducción
2. Transferasas: Transfieren grupos.
31 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
32
3. Hidrolasas: Reacciones de hidrólisis
4. Liasas: Reacciones de eliminación, formación de dobles enlaces
5. Isomerasas: Isomerización.
6. Ligasas (sintetasas) Unión de dos moléculas con gasto energético
(normalmente ATP)
(a,b,c,d):
a. Reacción que cataliza, valores de 1 a 6 (ver arriba).
b. Subclase: Tipo de sustrato o enlace que rompe.
c. Definición mas precisa de la reacción que
oxidoreductasas, liasas
d. Número de serie de la subclase de la enzima.
cataliza:
Ejemplo:
ATP + creatina →ADP + fosfocreatina
Nombre común: cretaina cinasa
Nombre sistemático: ATP: creatina fosfotransferasa
Comisión de enzimas: EC 2.7.3.2
2. Transferasa
7. Subclase, fosfotransferasa
3. sub-subclase, fosfotransferasa con un grupo
nitrogenoso como aceptor.
2. Es la segunda transferasa nombrada o identificada.
5. Factores que afectan la actividad enzimática
- pH
- Temperatura
- En general cualquier agentes desnaturalizante
- Concentración de sales
- Actividad del agua
6. Actividad enzimática
Nos indica el grado de pureza de una enzima. A medida que aumenta la actividad
enzimática aumenta la pureza.
Las unidades se definen en función del tipo de enzima, sustrato y condiciones en
que se lleve a cabo la reacción.
IMPORTANTE:
32 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
33
Solo se indica un ejemplo de la importancia de las enzimas en la industria
alimentaria. Este tema se analizará en Química de Alimentos con la Dra. Mayela
Bautista-Justo.
-La actividad enzimática residual en algunos alimentos procesados térmicamente
se han usado como índices de control de calidad. Si hay actividad indica que el
tratamiento térmico fue incompleto o no fue bien hecho. Si no hay actividad,
residual indica la ausencia de los microorganismo mas lábiles.
Ejemplos: Fosfatasa alcalina: pasteurización de la leche.
Peroxidasa: tratamientos térmicos de la leche.
7. Mecanismo de catálisis enzimática
a) Catálisis ácido-base
b) Catálisis covalente
c) Catálisis Metal-ión
d) Catálisis electrostática.
8. Inhibidores enzimáticos
Una sustancia que reduce la velocidad de una reacción catalizada por enzimas, se
considera un inhibidor. La inhibición de la actividad enzimática es uno de los
principales mecanismos reguladores de las células vivas. Los inhibidores de
enzimas se pueden encontrar en drogas, antibióticos, preservativos, venenos y
toxinas.
Hay tres tipos de inhibición
a) Competitiva ( Competitive inhibition)
El inhibidor se une a la enzima libre, de tal manera que evita la unión de esta
última con el sustrato. Por ejemplo, la sulfamida, interviene con la síntesis de ácido
fólico a partir de su precursor, el ácido p-aminobenzoico, o bien el Zidovudine
inhibe la transcriptasa reversa del virus del SIDA
E+ S → S●E → P + E
+
I
↓
E●I + S→ No hay reacción
b) No competitiva, o inhibición mezclada (Noncompetitive or mixed
inhibition)
El inhibidor se une a la enzima libreo a la enzima acomplejada como el sustrato, y
de manera similar el sustrato se une a la enzima libre o a la enzima complejada
con el inhibidor. El sustrato y el inhibidor se unen en forma reversible e
independiente a sitios diferentes de la enzima.
E+ S → S●E → P + E
33 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
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+
I
↓
E●I
+
I
↓
E●S●I → No hay reacción
c) Inhibición acompetitiva (Uncompetitive inhibition)
El inhibidor no se une a la enzima libre, solo al complejo enzima-sustrato.
E+ S → S●E → P + E
+
I
↓
E●S●I → No hay reacción
Problemas
1. Explica brevemente si el siguiente enunciado es enteramente correcto: “Una
enzima es una proteína de origen natural que cataliza reacciones biológicas con
un grado de especificidad”.
2. Define:
a) Ribozima b) Sitio activo
c) Cofactor
d) Zimógenos.
3. Analiza el siguiente enunciado, dí si es correcto o incorrecto, y da una breve
explicación a tu respuesta.
“Todas las enzimas tienen su actividad óptima a 37C.
4. RNA con actividad catalítica
a) Ribozimas
b) Abzimas
c) Xenoenzimas
d) Sitio activo
5 Existe en la naturaleza una bacteria que vive de manera normal a 180°C. Esta
bacteria produce una enzima de interés (X). Colocas una muestra de la bacteria
en un vaso deprecipitado con agua y la pones a hervir durante 5 min. Que pasa
con la enzima X.
a) Se desnaturaliza b) Se inactiva
c) Permanece activa
d) Se muta
6. Tienes cuatro procedimientos diferentes para purificar la misma enzimas de
restricción (enzimas que cortan DNA). En el procedimiento (a) obtienes una
enzima con 10 U/mg proteína, en el (b) con 15 U/mg, (c) 20 U/mg y en el (d) 5
U/mg. Una Unidad se define como la cantidad de enzima necesaria para cortar 1
µg de DNA durante una hora a 37C°. En cual de los procedimientos obtienes la
muestra mas pura.
(a)
(b)
(c)
(d)
34 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
35
7. Cuando una enzima está unida a un compuesto orgánico (coenzimas) o
inorgánico para funcionar de manera adecuada, nos referimos a:
a) Apoenzimas
b) Citoenzimas
c) Xenoenzimas
d) Ninguna
8. Existe un compuesto denominado Turbonio que cumple una cinética de primer
orden y tiene una vida medio de 0.5 s y una constante de velocidad de 1.386 s-1. Si
la concentración de dicho compuesto en el tiempo cero es de 0.4 g, cuanto
quedará cuando pasan 0.5 s
a) 0.8 g
b) 0.2g
c) 0.1g
d) 0.33g
9. Múltiples formas de una enzima, las cuales tienen la misma actividad. Además
tienen el mismo peso molecular pero diferente punto isoeléctrico.
a) Holoenzimas
b) Apoenzimas
c) Isoenzimas
d) Coenzimas
10. Procedimiento para separar mezcla de compuestos. Se usa una fase móvil y
un estacionaria.
a) Electroforesis
b) Western blot
c) Diálisis
d) Cromatografía.
11. Tipo de inhibición en el cual un inhibidor se puede unir a la enzima libre o al
complejo enzima-sustrato.
a) Competitiva
b) No competitiva c) Acompetitiva
d) Excluyente
12. Tipo de inhibición en el cual un inhibidor se une solamente al complejo enzimasustrato.
a) Competitiva
b) No competitiva c) Acompetitiva d) Excluyente
13. Tipo de inhibición en el cual un inhibidor se une solamente a la enzima libre
a) Competitiva
b) No competitiva
c) Acompetitiva
d) Excluyente
14. Durante el proceso de coagulación de la sangre existen enzimas que requieren
iones metálicos para poder disparar dicho proceso de coagulación. Cuando vas a
un laboratorio clínico le adicionan un anticoagulante como el EDTA el cual atrapa
dicho iones y evita que la sangre se coagule. Esto quiere decir que dichas
enzimas son:
a) Enzimas sencillas b) Holoenzimas c) Ribozimas
d) Xenoenzimas
15. Tienes 3 enzimas (A, B, y C) y las pones a calentar a 100 ○C por 30 min.
Después, checas la actividad de cada una de ellas y encuentras que solamente la
enzima B sigue siendo activa. Que interpretación darías a tu resultado.
35 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
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Tema 7. Carbohidratos (azucares)
-Son los nutrimentos mas abundantes y baratos en la naturaleza.
-La formación (anabolismo) de los carbohidrato s en la fotosíntesis y su oxidación
(catabolismo) en el metabolismo, constituyen los ciclos de mayor generación de
energía.
-Químicamente son polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas. Su estructura
química determina su funcionalidad y propiedades.
-La reserva energética en los animales es el glucógeno y en las plantas el
almidón.
-Compuestos con fórmula general (CH2O)n o derivados de dichos compuestos.
Clasificación
-Por su estructuras (la mas común), por su abundancia en la naturaleza, por su
uso en alimentos, por su poder edulcorante. Muchos nombres son triviales.
Clasificación química
1/ Monosacáridos: Pentosas: xilosa, arabinosa, ribosa, hexosa.
Hexosas: aldohexosa: glucosa, galactosa
Cetohexosas: fructosa.
2/ Oligosacáridos: Disacáridos: lactosa, sacarosa, maltosa
Trisacáridos: rafinosa
Tetra y pentasacáridos: estaquiosa, verbascosa.
3/ Polisacáridos: Homopolisacáridos: almidón, glucógeno, celulosa
Heteropolisacáridos: hemicelulosa, pectina.
Monosacáridos
-En la naturaleza predominan los D-azucares.
-Existen algunos L-azucares con ciertas funciones específicas.
-Tienen varias funciones fisiológicas: intermediarios en la glicólisis, componentes
de pared celular, de ácidos nucleicos, proporcionan energía, constituyentes de
otros azucares mas complejos (disacáridos, polisacáridos).
Algunos ejemplos:
• Glucosa: Proporciona la mayor fuente de energía en los animales.
Distribución amplia. Llamado azúcar sanguíneo, azucar de uvas o
dextrosa.
• Fructuosa: El mas dulce de los monosacáridos. Mayor componentes
de los azucares en plantas. Abundante en frutas y miel. Llamado
tambien levulosa.
• Galactosa: Presente en la leche.
• Ribosa, desoxiribosa: Componentes de los ácidos nucléicos.
36 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
37
Oligosacáridos
Los azúcares se unen por medio de enlace glicosídico.
Disacáridos
*Sacarosa (glucosa-fructosa): Presente en frutas, semillas, raíz, miel.
Producto final de la fotosíntesis, usado como fuente de energía primaria de
muchos organismos.
*Lactosa (glucosa-galactosa): Presente en leche y en algunas plantas.
Fuente de energía animal.
*Maltosa (moléculas de glucosa): Presente en plantas (almidón) y animales
(glicógeno). Dímero del almidón y del polímero de glicógeno.
Polisacáridos
- Celulosa: Polímero de glucosa. Presente en pared celular. Proporciona rigidez. Polisacárido mas abundante en la naturaleza.
- Almidón: Amilosa + amilopectina. Polisacárido de reserva en plantas.
- Quitina: Polímero de N-acetilglucosamina. Segundo polímero más abundante en
la naturaleza. Componente principal del exoequeleto de los insectos.
- Heparina: Anticoagulante sanguíneo.
Reacciones químicas de los azucares
Los azucares presentan reacciones de oxidación, caramelización, oscurecimiento,
etc. Se analizarán en el curso de Química de Alimentos con la Dra. Mayela
Bautista-Justo.
Un solo ejemplo para que se vea la importancia de las reacciones químicas de los
azucares: Oxidación del ácido cítrico (Vitamina C).
Glicoconjugados
Cuando los carbohidratos se encuentran covalentemente unidos a proteínas o
lípidos.
Polisacáridos= glicanos
a) Proteoglicanos
Macromoléculas de la superficie celular o de la matriz extracelular en la cual
una o más cadenas de glicosaminoglicanos esrán unidos de manera covalente
a las proteínas de membrana o proteínas de secreción. Son muy abundante
en los tejidos conectivos.
37 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
38
b)Glicoproteínas: oligosacáridos unidos de manera covalente a proteínas.
Presentes en la membrana extracelular, matrix extracelular, sangre. Tambien em
organelos como aparato de Golgi, gránulos de secreción, lizosomas. Actuan como
sítios de reconocimiento específico para muchas proteínas.
c) Glicolípidos: Lípidos de membrana en la cual la parte hidrofílica son
oligosacáridos. Actuan como sitios de reconocimento para proteínas.
Los carbohidratos como moléculas informativas: El codigo del azucar
Glicobiología: Estudia la estructura y función de los glicoconjugados .
Los oligosacáridos tienen una gran riqueza estructural. Se les ha encontrado
diversas
funciones
tales
como
antitumorales,
antimicrobiales,
hipocolestelorémicos, antihipertensivos.
Lectinas
Proteínas presentes en todos los organismos. Se unen a los carbohidratos de
manera específica. Existen diversos tipos, por ejemplo: en plantas (Concavalina A,
Ricina), en animales (galectina-1); en virus (la hemaglutinina del virus de la
influenza, la proteína 1 del virus del polioma); en bacterias (enterotoxinas, toxina
del cólera).
En Helicobacter pylori, bacteria responsable de varios tipos de úlceras gástricas,
se unae a la superficie del estómago por la interacción de lectinas presente en la
membrana bacteriana con oligosacáridos específicos presentes en la
glicoproteínas de las células epiteliales gástricas.
Problemas:
1. Son las unidades estructurales de los carbohidratos:
2. Un azucar que tiene 6 carbonos y un grupo ceto se llama
3. Tenemos dos carbohidratos iguales, excepto que cambian
en la configuración de uno de sus carbonos, estamos hablando de:
4. Con que reactivo puedes comprobar que es un azucar reductor:
5. Es el segundo polisacárido más abundante de la naturaleza
solo superado por la celulosa y está presente en insectos:
6. Polisacárido de reserva en las plantas
7. La intolerancia a la lactosa puede deberse a:
a) Carencia de la enzima lactasa
b) Carencia de la enzima que convierte galactosa en glucosa
c) A y b son correctas
d) Ninguna de las opciones es correcta
38 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
39
8. Las personas intolerantes a la lactosa se sienten como “ñoño” (el del chavo del
8) debido a la producción de gases. De donde surge ese síntoma de “ñoño”.
a) De la fermentación de la glucosa y producción de CO2
b) De la fermentación de la lactosa y producción de CO2
c) De la fermentación de la galactosa y producción de CO2
d) Ninguna es correcta
9. Monosacárido que es mas dulce que la sacarosa y que es conocido como
levulosa ya que rota la luz polarizada hacia la izquierda.
a) Glucosa
b) Fructuosa
c) Galactosa
d) Lactosa
10. En la figura 1, señala el carbono anomérico en el siguiente monosacárido
a)
b)
c)
d)
11. En la fig. 2 se encuentra un disacárido unido por enlace glicosídico. Que tipo
de enlace es (TIP. Seguir la numeración normal para fórmulas de Haworth).
a) 1, 4´α
b)1, 4´β
c) 1, 6´α
d) 1, 6´β
12.En los eucariotes, la mayor parte de las proteínas que se secretan o que están
asociadas a membranas están glicosiladas (glicoproteínas). Los oligosacáridos se
unen a las proteínas mediante dos tipos de uniones N- y O-. En cual de los
siguientes péptidos se unirá un oligosacárido mediante uniones N-.
a)Met-Met-Asn-Pro-Ser-His
b) Met-Met-Asn-Asp-Ser-His
c) Met-Met-Asn-Val-Ser-His
d) Met-Met-Asn-Pro-Thr-His
13. Una persona ingiere leche y de repente dice “disculpenme” porque le dio
diarrea. Descartando cualquier tipo de infección microbiana, indica
metabólicamente que pudo haber pasado. Indica los compuestos y las enzimas
involucradas.
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14. Sería fabuloso para todos los “teporochitos” (mejor conocidos como
borrachitos) que pudieran sintetizar alcohol en su organismo por el solo hecho de
hacer ejercicio hasta condiciones anaeróbicas. Porqué las levaduras si pueden
sintetizar alcohol y porqué los seres humanos no?. Da tu respuesta desde un
punto de vista metabólico.
15. La fructosa en la miel se encuentra principalmente en la forma de β-D-piranosa.
Este es uno de los carbohidratos más dulces conocidos. La forma β-D-furanosa de
la fructuosa es mucho menos dulce. La dulzura de la miel decrece cuando se
incrementa la temperatura. El jarabe alto en fructosa (producto comercial en el
cual la mayoría de la glucosa se convierte en fructosa) es usado para endulzar
bebidas en frío pero no en caliente. Porque?
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Tema 8. Lípidos
Características:
1. Es un grupo heterogéneo que incluye grasas, aceites, ceras y compuestos
relacionados. Se pueden encontrar en los alimentos (animal, vegetal) y en
el cuerpo humano.
2. Insolubles en agua, solubles en solventes orgánicos (p.ejemplo, eter,
cloroformo) y son capaces de ser usados por los organismos vivos.
3. Moléculas amfipáticas: un extremo hidrofóbico y otro hidrofílico.
4. No son polímeros (los ácidos nucleicos, proteínas y carbohidratos, pueden
ser o son polímeros).
5. La mayor parte de los lípidos naturales, 95%, son triglicéridos, y el 5% son
otros lípidos.
6. - Entre mas grande sea la cadena hidrocarbonada y mayor grado de
saturación tenga, mayor dureza a temperatura ambiente (excepto, aceite de
coco).
7. Entre mas corto y mas insaturado sea el ácido graso, se formarán grasas
blandas o aceites líquidos a temperatura ambiente.
Clasificación:
Lípidos simples:
* Ácidos grasos: Ácidos carboxílicos, generalmente de número par.
* Grasas neutras: Esteres de ácidos grasos con glicerol: monoglicéridos,
diglicéridos, triglicéridos.
* Ceras: Esteres de ácidos grasos con alcoholes de alto peso molecular.
Lípidos compuestos
* Fosfolípidos: ácido fosfórico + ácidos grasos + base de nitrógeno:
Glicerofosfolípidos
(p.
ejemplo,
lecitinas,
cefalinas,
plasmológenos),
glucoesfingolípidos (p. ejemplo, esfingomielinas)
* Glucolípidos: ácidos grasos + monosacáridos + base nitrogenada (ejemplo,
cerebrosidos, gangliósidos, ceramida).
* Lipoproteínas: lípidos + proteínas.
Lípidos misceláneos
* Esteroles (colesterol, vitamina D, sales biliares).
* Vitaminas A, E, K.
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Ácidos grasos
- Químicamente son ácidos carboxílicos
- En la naturaleza, el mayor porcentaje tiene un número par de carbonos.
- Nomenclatura.
Sin dobles enlaces (ácido graso saturado)
Ácidos graso cáprico
n-Decanoico
Palmítico
n-Hexadecanoico 16:0
10:0 CH3(CH2)8COOH
CH3(CH2)14COOH
Con dobles enlaces (ácidos grasos insaturados)
Hay dos formas de nombrarlos, comenzando por el extremo donde se encuentra el
grupo carboxilo (-COOH) o comenzando por el extremo donde esta el grupo metilo
(CH3-). En el último caso se designa por el número omega (ω o n).
Ácido linoléico
CH3(CH2)4CH-CHCH2CH-CH(CH2)7COOH
18:2cΔ9, 12
C18:2 ω-6
cis, cis, 9,12-octadecadienoico
Ácido linolénico
CH3CH2CH-CHCH2CH-CHCH2 CH-CH(CH2)7COOH
18:3cΔ9,12,15
C18:3 ω-3
cis, cis, cis, 9,12,15, octadecatrienoico.
Ácidos grasos saturados (AGS)
- Presentes en alimentos animales (res, pollo, cerdo, lácteos) y vegetales (aceite
de palmera, de coco).
Acidos grasos insaturados (AGI)
La mayor parte de ellos son cis.
Monoinsaturados (AGMI)
- Tienen solamente un doble enlace.
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-
El ácido oleico es el mas común (aceite de oliva, de canola,
cacahuate, aguacate).
Acidos grasos polinsaturados (AGPI)
- Hay dos tipos de familias: ω-3 (ejemplo el ácido linoléico) y
ω-6 (ejemplo ác. linolénico).
- Eficaces en: esclerosis múltiple, enfermedades inflamatorias
(artritis reumatoide, dermatitis atópica), prevención de
aterosclerosis).
Ácidos grasos esenciales
- Hay dos: ácido linoléico (familia ω-6) y el ácido linolénico (familia ω-3).
- No pueden ser sintetizadas por los humanos, por lo tanto tienen que ser
ingeridos en la dieta. Además, previenen los síntomas de deficiencia de otros
ácidos grasos.
- Los dos ácidos grasos esenciales dan origen a otro ácidos grasos
biológicamente activos.
Ácidos grasos omega-6 → Ácido gama-linoléico  Previenen derma
Ácido araquidónico  titis
Ácidos grasos omega-3
→Alfa-linolénico (AAL)
Ác. eicosapentanoico (AEP, o EPA)
Ác. docosahexaenoico (ADH o DHA).
Fuente prncipal de: AAL: aceites para ensaladas, para cocinar, canola, soya.
AEP, ADH: Aceites de pez ymariscos.
Ácidos trans-grasos
Durante la hidrogenación de los aceites para convertirlos en forma semisólida (pejemplo margarina) los hidrógenos cis se cambian a trans. La presencia de este
tipo de configuración, impide la elongación de los ácidos linoléicos y linolénicos
(ácidos grasos esenciales), por lo que evita la formación de otros ácidos grasos
importantes para el cuerpo. Ingerirlos en baja concentración durante el embarazo
(afectan el desarrollo fetal).
Resumen de algunas funciones importantes de lípidos:
1 / Triglicéridos: Almacén en tejido adiposo, mantienen la temperatura corporal,
ayudan al transporte y absorción de vitaminas liposolubles.
2/ Fosfolípidos: Presentes en membrana celular (estructurales), cerebro.
Participan en el transporte de lípidos en la sangre.
43 Curso Bioquímica. Dr. J. Eleazar Barboza-Corona. Universidad de Guanajuato, ICA
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3/ Glucolípidos: Componentes de tejido nervioso y membranas celulares.
Participan en el transporte de lípidos.
4/ Esteroles: Ejemplos: Colesterol (componente de muchas membranas animales,
tiene influencia en la fluidez de membrana), ergosterol (en levaduras),
β−sitoesterol (en vegetales).
Colesterol
-Intermediario en la biosíntesis de muchos esteroides importantes [ácidos biliares,
hormonas adrenocorticales (aldosterona), hormonas sexuales (estrógeno,
testosterona, progesterona)], precursos de la vitamina D.
Estructura de membrana.
Problemas
1.
Dos ácidos grados esenciales.
2.
Cuales son los lípidos mas abundantes en los seres vivos.
3.
Que significa omega (ω) en la nomenclatura de los ácidos grasos.
Que tipo de configuración es mas común en los ácidos grasos la cis o trans?. Cual
es la desventaja de ingerir ácidos grasos trans?.
4.
Dos funciones de triglicéridos, glucolípidos, fosfolípidos.
5.
Que tipo de vitaminas son liposolubles.
6.
Estudiar bien la nomenclatura de los ácidos grasos.
7.
Escribe alguna reacción general de cómo se forman los monogliceridos,
digliceridos y triglicéridos.
8.
Que significa que los lípidos sean anfipáticos.
9.
En términos generales de que depende de que un lípidos sea aceite o
grasa.
10.
Dos ácidos grasos esenciales:
a) oleico, linolieoc b) linoleico, linoleico,
c) esteárico, linoléico d) Ninguna
11. Son los lípidos mas abundantes.
a) Glucolípidos
b) lipoproteínas
12. Nombre del siguiente áciodo graso
a)
b)
c) triglicérido
c)
d) esteróles
d)
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Tema 9. Metabolismo
1/ Funciones:
- Catabolismo: Producción de energía. Degradación de moléculas.
- Anabolismo: Biosíntesis, polimerización, ensamble.
Cuando un compuesto cae en el metabolismo central, su uso es prácticamente
igual que en el de los demás organismos.
2/ Catabolismo: Producción de energía. La moneda energética es el ATP
(adenosin trifosfato).
De carbohidratos:
Glicólisis: Glucosa como sustrato.
a) Se realiza en el citosol (citoplasma) de la célula.
b) Transformación de glucosa a piruvato.
c) Formación neta de dos ATP.
Ciclo de Krebs (ciclo del ácido tricarboxílico):
a) Bajo condiciones aeróbicas (en presencia de oxígeno) el piruvato de la
glicólisis entra a la mitocondria para realizar el ciclo de Krebs.
b) Se realiza en la matriz mitocondrial.
c) Su función es producir NADH (nicotinamida adenina dinucletido) y FADH
(flavina adenina dinucleotido), los cuales posteriormente se fosfolirarán y
producirán ATP.
Fosforilación oxidativa:
a) Se realiza en la membrana interna de la mitocondria.
b) Aquí se acoplan dos reacciones: respiración celular (transporte de
electrones desde NADH, FADH y GTP hasta el oxígeno para formar agua) y
fosforilación de NADH, FADH y GTP. En otras palabras, la fosforilación
oxidativa es la fosforilación acoplada al transporte de electrones para
formar ATP.
c) Aquí se realiza la mayor síntesis de ATP.
Oxidación completa de la glucosa:
Glucosa + 36 ADP + 36 Pi + 36 H+ +6O2 → 6 CO2 +36 ATP +42 H2O
36 ATP → 263 kCal
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Fermentación
Homoláctica: En ausencia de oxígeno, el piruvato proveniente de la glicólisis es
transformado en lactato.
Piruvato + NADH → Lactato + NAD+
Se puede encontrar en músculo (alta demanda de ATP y poco oxígeno), bacterias
lácticas.
Alcohólica: En ausencia de oxígeno, el piruvato proveniente de la glicólisis es
transformado en alcohol.
CO2

NADH → NAD+

Piruvato → acetaldehído → etanol
1
2
1. Piruvato descarboxilasa
2. Alcohol deshidrogenasa
De ácidos grasos y triglicéridos
Los ácidos grasos del tejido adiposo (condiciones aeróbicas= con oxígeno) se
hidrolizan en glicerol y ácidos grasos.
El glicerol se va al hígado donde se usa para la síntesis de triglicéridos o en la
síntesis de glucosa.
En el hígado los ácidos grasos se metabolizan por β-oxidación, durante el cual se
sintetiza ácido acético (→ acetil Coenzima A) y se forma un ácido graso de cadena
mas corta. Se forma ATP.
Metabolismo de aminoácidos
- Cerca del 75 % de los aminoácidos son usados en la síntesis de proteínas.
- Los aminoácidos provienen de las proteínas que ingerimos o de las proteínas
que se degradan en nuestro cuerpo.
- Cuando hay un exceso de aminoácidos, estos son desaminados, produciéndose
amonio el cual es tóxico y es eliminado del cuerpo. El ciclo de la urea sirve con
éste propósito, la cual es eliminada por la orina.
Problemas
1. Funciones del metabolismo:
2. Cual es la moneda energética de nuestro organismo
3. Que es la glicólisis:
4. Que es el ciclo de Krebs:
5. Es el transporte de electrones desde FADH, NADH y GTP hasta el oxígeno:
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6. Que es la fosforilación oxidativa:
7. Porque en algunos casos durante la oxidación de una molécula de glucosa se
producen 38 moléculas de ATP y en otras 36 de ATP:
8. Cuando un polisacárido está formado de un por diferentes tipos de polisacáridos
se llama ________________________.
9. Si te dan la estructura química de un disacárido, como puedes saber si será
reductor o no reductor:
10.Se considera la moneda energética y es producido en gran cantidad en la
fosforilación oxidativa
a) ATP
b) AMP
c)FADH
d)NADH2
11.Las siguientes características pertenecen a la glicólisis, excepto:
a) Se realiza en el citosol
b) De manera global se producen 2ATP
c) Al final se forma piruvato que por descarboxilación producirá Acetil CoA
d)Se realiza en la mitocondría
12.Solamente una de las siguientes características pertenece al Ciclo de Krebs.
Cual es?.
a)Se debería llamar oxidación del gliceraldehido 3 fosfato.
b)Se realiza en el citosol
c) Requiere oxígeno (es aeróbica).
d)Del catabolismo de los carbohidratos, es la vía que produce la mayor cantidad de ATP.
13.Bajo condiciones normales de Oxígeno el piruvato entra al ciclo de Krebs. Sin
embargo, en ausencia de oxígeno que puede suceder con el piruvato?.
a)Sigue la fermentación homolática para producir ácido láctico.
b)Sigue la fermetación alcohólica para producir etanol.
c)Se transforma en AcetilCoA para reaccionar con el oxalacetato
d)ay b son correctas.
14. Ordena el catabolismo de los ácidos grasos.
I. En la membrana externa mitocondrial el AcCoA se une a los ácidos grasos libres
activándolos.
II. Los triacilglicéridos son hidrolizados por lipasas liberando glicerol y ácidos grasos.
III. La carnitina introduce los ácidos grasos activados a la matriz mitocondrial donde se
llevará a cabo la β-oxidación que conducirá a la formación de ATP.
a)I, II, III
b) I, III, II
c)II, I,III
d)II, III, I
15.Define fotolitotrofía.
a)Fuente de energía: oxidación de comp. Org., aceptor final de electrones: comp. inorgánico
b) Fuente de energía: luz, aceptor final de electrones: comp. inorgánico
c) Fuente de energía: luz, aceptor final de electrones: comp. orgánico
d)Ninguno
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16.En persona con diabetes el oxalacetato se usa para formar glucosa y por lo
tanto no puede unirse con la acetil coenzima A y continuar el ciclo de Krebs. Que
pasa con el Acetil Co. A
a)Forma Glucosa b) Forma oxalacetato c) Forma cuerpos cetónicos d) Ninguno
17.En esta ruta se llevan a cabo la síntesis de todos los compuestos que un
organismo necesita para vivir
a) Anabolismo
b) catabolismo c) Efecto Pasteur d)Todos son correctos
18. En algunas ocasiones durante la utilización de glucosa se forman 36 ATPs y
otras 38 ATPSs. De que depende?
a) Del tipo de lanzadera b)De la mitocondria c) De la cadena respiratoria d) Ninguno
19. Porqué las personas que sufren diabetes sintetizan cuerpos cetónicos y para
que los utilizan?
20. Mediante que ciclo los seres humanos eliminamos el exceso de aminoácidos?
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