Problema de fermentación/respiración celular que conduce a la falta de energía

Un animal joven nunca ha tenido mucha energía. Lo llevan a un veterinario para que lo ayude y lo envían al hospital de animales para algunas pruebas. Allí descubren que sus mitocondrias solo pueden usar ácidos grasos y aminoácidos para la respiración, y sus células producen más lactato de lo normal. De las siguientes, ¿cuál es la mejor explicación de su condición?

A) Sus mitocondrias carecen de la proteína de transporte que mueve el piruvato a través de la membrana mitocondrial externa.

B) Sus células no pueden mover el NADH de la glucólisis a la mitocondria.

C) Sus células contienen algo que inhibe el uso de oxígeno en sus mitocondrias.

D) Sus células carecen de la enzima en la glucólisis que forma piruvato.

E) Sus células tienen una cadena de transporte de electrones defectuosa, por lo que la glucosa se convierte en lactato en lugar de en acetil CoA.

Respuesta: A

A) Entonces, a partir de esta suposición, el piruvato se acumularía en el citosol de la célula. Sin embargo, no veo por qué se formaría lactato. El lactato se forma cuando hay una falta de NAD+. En este caso, no hay problema con NAD+. Todo el NADH será reciclado en NAD+ por la cadena de transporte de electrones en la mitocondria.

B) No sé qué pasará en este caso. Demasiados factores contradictorios. ¿Alguien puede explicar?

C) Esto claramente no es correcto. Si no hubiera O2, entonces solo habría fermentación de ácido láctico; la proteína y los ácidos grasos no se utilizarían.

D) Si se forma lactato, debe haberse formado piruvato.

E) La cadena de transporte de electrones necesita funcionar. Véase C). Misma explicación.

Entonces, estoy debatiendo entre A y B. ¿Alguien puede explicar por qué el libro de texto dice A?

EDITAR: Si alguien pudiera darme un enfoque paso a paso para resolver este problema, realmente lo agradecería. Se supone que este es un problema de desafío que no representa las preguntas de la prueba, pero aún así quiero entenderlo por completo.

Respuestas (1)

La respuesta corta
(A) es una respuesta posible y, de hecho, es causa de fatiga, ya que se necesita piruvato para que funcione el ciclo de Krebs. El ciclo de Krebs es un paso esencial en la generación de ATP en organismos aeróbicos. (B) es incorrecta porque el NADH nunca se transporta a la mitocondria en ningún organismo (es una respuesta sin sentido).

Fondo
NADH no se transporta a las mitocondrias. En cambio, sus electrones son transportados a las mitocondrias, y cito de Berg et al. (2002) :

El NADH no puede simplemente pasar a la mitocondria para ser oxidado por la cadena respiratoria, porque la membrana mitocondrial interna es impermeable al NADH y al NAD+. La solución es que los electrones del NADH, en lugar del propio NADH, atraviesen la membrana mitocondrial. Uno de varios medios para introducir electrones del NADH en la cadena de transporte de electrones es la lanzadera de glicerol 3-fosfato (Figura 18.37).

transbordador electrónico

Los electrones del NADH pueden ingresar a la cadena de transporte de electrones mitocondriales al usarse para reducir el fosfato de dihidroxiacetona a glicerol 3-fosfato. El glicerol 3-fosfato se reoxida por transferencia de electrones a un grupo prostético FAD en una glicerol 3-fosfato deshidrogenasa unida a la membrana. La subsiguiente transferencia de electrones a Q para formar QH2 permite que estos electrones entren en la cadena de transporte de electrones.

Por lo tanto, (B) es incorrecta.

EDITAR : Ahora, ¿por qué se formaría lactato en (A)? El piruvato se acumula en la célula, ya que no puede transportarse a la mitocondria. Dado que la lactato deshidrogenasa tiene piruvato como sustrato, el equilibrio de esta reacción se desplazará hacia la derecha y se formará lactato:

LDH Fuente: página de wikipedia sobre lactato deshidrogenasa

La falta de oxidación de la glucosa quita la principal fuente de energía de los organismos aeróbicos, causando fatiga. La acumulación de lactato también puede inducir fatiga.

Referencia
Berg et al. Bioquímica 2002, Freeman, Nueva York

¿Por qué A sería una causa de fatiga? No se forma lactato.
Supongamos también que B se refería a los electrones de NADH en lugar de NADH en sí mismo, solo para estar seguro de que entiendo la biología detrás de esto.
(B) simplemente no es cierto, ya que la afirmación es falsa: los perros sanos tampoco pueden mover el NADH a través de la membrana mitocondrial. Es simplemente una respuesta sin sentido. He agregado una explicación de por qué se forma el lactato.
El lactato como tal puede causar fatiga, @ChrisStronks. La acumulación de lactato causará acidosis que luego causará fatiga.
muy buena respuesta