Ejercicio resuelto de Lípidos · Biología · Cataluña · 2023

En una investigación publicada en 2021 en la revista Nature, un equipo de científicos internacionales, encabezados por un investigador del Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona (IRB), encontró que el ácido palmítico hace que las células tumorales sean más agresivas y tengan más capacidad de provocar metástasis.


Fuente: https://www.nature.com/articles/s41586-021-04075-0.

1. El aceite de palma, a diferencia de la mayoría de aceites vegetales, contiene de un 40 % a un 50 % de ácidos grasos saturados (principalmente, ácido palmítico), de un 37 % a un 46 % de ácidos grasos monoinsaturados (principalmente, ácido oleico) y un 10 % de ácidos grasos poliinsaturados. Por las características que tiene, la industria alimentaria utiliza el aceite de palma para hacer coberturas de chocolate que no se fundan fácilmente. Responda a las preguntas de la tabla siguiente: [1 punto]

Explique qué quiere decir que el ácido palmítico es un ácido graso saturado. ¿Cuál es la característica del ácido palmítico que permite que el chocolate de las coberturas cueste más de fundirse? Razone la respuesta. Teniendo en cuenta que el ácido palmítico tiene 16 átomos de carbono, represente la fórmula de esta molécula. El ácido palmítico es una molécula anfipática. Explique qué quiere decir esto. La tripalmitina, o triglicérido del ácido palmítico, es una molécula empleada en medicina y en cosmética. ¿Cómo se llama la reacción de síntesis de la tripalmitina a partir del glicerol (o glicerina) y el ácido palmítico?

2. La tripalmitina es una grasa. Rellene las casillas en blanco de la tabla siguiente con el nombre de las vías metabólicas que nos permiten obtener energía a partir de las grasas. Escriba el nombre (nombrándolas en el orden en que se producen), el compartimento celular donde tienen lugar y, si procede, su localización dentro del compartimento celular. [1 punto]

Orden	Vías metabólicas que permiten obtener energía a partir de las grasas	Compartimento celular donde tienen lugar	Localización dentro del compartimento celular 1			2			3			4

3. Para estudiar el efecto del ácido palmítico sobre las células cancerosas, los investigadores trasplantaron tumores de pacientes a ratones inmunodeprimidos. Estos ratones no rechazaron el tumor. [1 punto]
a) El ratón desnudo (nude mouse, en inglés) es una cepa de ratones de laboratorio inmunodeprimidos, con una mutación genética que hace que el animal no tenga timo. Rellene la tabla siguiente:

¿Qué células del sistema inmunitario maduran en el timo? Mencione dos funciones biológicas de estas células: 1. — 2.

b) La mayoría de las cepas de ratón desnudo no son completamente inmunodeprimidas. Por este motivo, actualmente se trabaja con ratones con defectos más completos en el sistema inmunitario gracias al bloqueo de algunos genes. En la tabla siguiente se muestra parte del procedimiento para obtener ratones con genes bloqueados (knockout mouse, en inglés), pero las fases están desordenadas. Ordene la secuencia de este procedimiento numerando las fases del 1 al 7.

Fases del procedimiento	Número de orden Inserción de un gen marcador en el gen bloqueado	Aislamiento de células embrionarias de ratón	Implantación del blastocisto en una hembra de ratón	Bloqueo del gen específico involucrado en el sistema inmunitario	Inserción de las células que presentan el gen bloqueado en un blastocisto (embrión)	Selección de las células que han incorporado el marcador	Obtención de la cría de ratón con el gen bloqueado

$\mathbf{\text{1.}}\mathbf{\text{Responda}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{preguntas}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{tabla}}\mathbf{\text{siguiente:}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

Cuestión	Respuesta Explique qué quiere decir que el ácido palmítico es un ácido graso saturado.	Que en su cadena hidrocarbonada todos los carbonos están unidos entre sí por enlaces simples: no hay ningún doble enlace. Cada carbono lleva, por tanto, el máximo número de hidrógenos que puede admitir, y de ahí el nombre de saturado, es decir, saturado de hidrógeno. ¿Cuál es la característica del ácido palmítico que permite que el chocolate de las coberturas cueste más de fundirse? Razone la respuesta.	Precisamente que sea saturado. Al no tener dobles enlaces, la cadena es lineal y flexible, y las moléculas pueden alinearse y empaquetarse de forma muy ordenada y compacta. Cuanto más juntas están, más superficie de contacto tienen y mayores son las fuerzas de Van der Waals entre ellas, de modo que hace falta más energía, es decir, más temperatura, para separarlas: el punto de fusión es alto y a temperatura ambiente la grasa es sólida. En un ácido graso insaturado el doble enlace en configuración cis produce un codo rígido en la cadena que impide ese empaquetamiento; las moléculas quedan más separadas, las fuerzas entre ellas son menores y el punto de fusión baja, y por eso los aceites son líquidos. Teniendo en cuenta que el ácido palmítico tiene 16 átomos de carbono, represente la fórmula de esta molécula.	${\text{CH}}_3-({\text{CH}}_2{)}_{14}-\text{COOH}$, cuya fórmula molecular es ${\text{C}}_{16}{\text{H}}_{32}{\text{O}}_2$. Se cuentan los $16$ carbonos incluyendo el del grupo carboxilo, que es el carbono $1$. El ácido palmítico es una molécula anfipática. Explique qué quiere decir esto.	Que en la misma molécula conviven dos regiones de comportamiento opuesto frente al agua. El grupo carboxilo, que puede ionizarse y formar puentes de hidrógeno, es polar e hidrófilo, y constituye la cabeza; la larga cadena de quince carbonos e hidrógenos, sin cargas ni polaridad, es apolar e hidrófoba, y constituye la cola. Al ponerlo en agua, esa doble naturaleza hace que las moléculas se ordenen espontáneamente con las cabezas hacia el agua y las colas escondidas entre ellas, formando micelas, monocapas o bicapas. La tripalmitina, o triglicérido del ácido palmítico, es una molécula empleada en medicina y en cosmética. ¿Cómo se llama la reacción de síntesis de la tripalmitina a partir del glicerol (o glicerina) y el ácido palmítico?	Una esterificación, y como se repite tres veces, una triple esterificación. Es una reacción de condensación: cada grupo hidroxilo del glicerol reacciona con el grupo carboxilo de un ácido palmítico, se forma un enlace éster y se desprende una molécula de agua, tres en total. La reacción inversa es la hidrólisis, que si se hace con una base recibe el nombre de saponificación.

$\mathbf{\text{2.}}\mathbf{\text{Rellene}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{casillas}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{blanco}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{tabla}}\mathbf{\text{siguiente}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{nombre}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{v}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{as}}\mathbf{\text{metab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{licas}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{nos}}\mathbf{\text{permiten}}\mathbf{\text{obtener}}\mathbf{\text{energ}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{partir}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{grasas.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

Orden	Vías metabólicas que permiten obtener energía a partir de las grasas	Compartimento celular donde tienen lugar	Localización dentro del compartimento celular 1	Hidrólisis o lipólisis del triacilglicérido, catalizada por lipasas, que lo rompe en glicerol y tres ácidos grasos libres	Citoplasma	Hialoplasma o citosol, sobre la superficie de la gota lipídica 2	Beta-oxidación de los ácidos grasos, o hélice de Lynen, que los va cortando de dos en dos carbonos y los convierte en acetil-CoA	Mitocondria	Matriz mitocondrial 3	Ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico, que oxida el acetil-CoA hasta ${\text{CO}}_2$	Mitocondria	Matriz mitocondrial 4	Cadena de transporte electrónico y fosforilación oxidativa, donde se obtiene la mayor parte del ATP	Mitocondria	Membrana mitocondrial interna, en las crestas

Las grasas son el combustible más rentable de la célula precisamente porque sus carbonos están muy reducidos: cada ácido graso entrega muchas moléculas de acetil-CoA y muchos coenzimas reducidos, y un gramo de grasa rinde más del doble de energía que un gramo de glúcido.

$\mathbf{\text{3.}}\mathbf{\text{Para}}\mathbf{\text{estudiar}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{efecto}}\mathbf{\text{del}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{palm}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{tico}}\mathbf{\text{sobre}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lulas}}\mathbf{\text{cancerosas,}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{investigadores}}\mathbf{\text{trasplantaron}}\mathbf{\text{tumores}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{pacientes}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{ratones}}\mathbf{\text{inmunodeprimidos.}}\mathbf{\text{Estos}}\mathbf{\text{ratones}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{rechazaron}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{tumor.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Rellene}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{tabla}}\mathbf{\text{siguiente:}}$

Cuestión	Respuesta ¿Qué células del sistema inmunitario maduran en el timo?	Los linfocitos T. Se originan en la médula ósea roja, como todas las células sanguíneas, pero migran al timo, donde completan su maduración: adquieren sus receptores de membrana y superan la selección que elimina los clones incapaces de reconocer lo propio y los que reaccionan contra ello. Sin timo, como en el ratón desnudo, esos linfocitos no llegan a madurar. Mencione dos funciones biológicas de estas células	1. Los linfocitos T citotóxicos llevan a cabo la respuesta inmunitaria celular: reconocen las células propias infectadas por virus, las células tumorales y las células de un tejido extraño por los antígenos que presentan unidos al complejo principal de histocompatibilidad de clase I, y las destruyen liberando perforinas y granzimas. Son los responsables del rechazo de los trasplantes, y su ausencia explica que estos ratones acepten un tumor humano. 2. Los linfocitos T colaboradores coordinan toda la respuesta específica: reconocen el antígeno que les presentan los macrófagos y las células dendríticas y segregan interleucinas que activan a los linfocitos B, para que produzcan anticuerpos, y a los propios linfocitos T citotóxicos.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Ordene}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{secuencia}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{este}}\mathbf{\text{procedimiento}}\mathbf{\text{numerando}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{fases}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{1}}\mathbf{\text{al}}\mathbf{\text{7.}}$

Fases del procedimiento	Número de orden Inserción de un gen marcador en el gen bloqueado	3 Aislamiento de células embrionarias de ratón	1 Implantación del blastocisto en una hembra de ratón	6 Bloqueo del gen específico involucrado en el sistema inmunitario	2 Inserción de las células que presentan el gen bloqueado en un blastocisto (embrión)	5 Selección de las células que han incorporado el marcador	4 Obtención de la cría de ratón con el gen bloqueado	7

La lógica de la secuencia es la siguiente: primero hay que disponer de células embrionarias, que son las únicas capaces de dar todos los tejidos del animal; sobre ellas se inactiva el gen que interesa e, incorporando en su lugar un gen marcador, se consigue distinguir después las pocas células en las que la modificación ha funcionado, que son las que se seleccionan. Solo entonces tiene sentido devolverlas a un embrión, implantarlo en una hembra y esperar a que nazca la cría.

$\mathbf{\text{Nota}}\mathbf{\text{sobre}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{planteamiento}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{experimento.}}$ Que el ratón inmunodeprimido no rechace el tumor humano es la condición que hace viable el experimento: si conservara sus linfocitos T, los reconocería como células extrañas por su complejo principal de histocompatibilidad y los destruiría antes de que se pudiera estudiar nada.