PROBLEMAS RESUELTOS BIOQUÍMICA

PROBLEMAS DE BIOQUÍMICA

Curso 2009-2010

31.- Explique la diferencia entre la variación estándar de energía libre y la variación real de energía libre para una reacción química. ¿Cuál se utiliza habitualmente para estudiar el metabolismo?

La variación estandar de energía libre (ΔG0’) es aquella obtenida en condiciones estándar, que implica pH7.0, presión de 1 atmósfera y concentración 1 M de los reactivos y productos participantes en la reacción química. Lógicamente estas no son las condiciones que se dan en el interior de las células, ni en las rutas metabólicas. Precisamente la variación de concentración de los intermediarios de una ruta es un importante aspecto regulador de las mismas, al igual que variaciones en la temperatura. Por tanto, es la variación real de energía libre (ΔG’) la que se utiliza en para estudiar los aspectos termodinámicos del metabolismo. De este modo reacciones no favorecidas (endergónicas) en condiciones estándar, ya que su valor de ΔG0’ es mayor que cero, sin embargo cuando se encuentran acopladas a otras reacciones en una ruta metabólica pueden ver modificada su ΔG’, siendo ésta negativa, y por tanto exergónica.

        Existe una ecuación que relaciona estos parámetros, y que es la que se utiliza para resolver los problemas, siendo R la constante de los gases y T la temperatura en grados Kelvin:

ΔG’ = ΔG0’ + R·T·ln[Productos]/[Reactivos]

Cuando el sistema está en equilibrio: ΔG’ = 0, y se puede definir una constante del equilibrio. De este modo la ecuación anterior podría expresarse también como:

ΔG0’ = -R·T·lnKeq.

Todos los problemas se hacen igual utilizando una o las dos ecuaciones en función de los datos. Hay que tener precaución con los signos y con las unidades.

32.- La variación estándar de energía libre de la hidrólisis de ATP a pH 7.0 y 25 grados centígrados es –8.2kcal/mol. La variación de energía libre en las condiciones celulares, puede ser hasta de –13.9kcal/mol. ¿Cuál es el valor de la relación [ADP][Pi]/[ATP] requerida para obtener tal variación de energía libre de hidrólisis del ATP? (R= 1,987cal/K·mol)

Resultado: 6,3·10-5. Este resultado dice que hay más ATP que ADP y Pi lo que favorece su hidrólisis, y la obtención de más energía a partir del ATP.

33.- Determine la variación estándar de energía libre (sabiendo que la K’eq = 0,0475, a 25ºC) y la variación real de energía libre (sabiendo que las concentraciones celulares son [DHAP] = 2x10-4 M y [G3P] = 3x10-6 M, a 25ºC) dada la reacción:

                        Dihidroxiacetona fosfato → gliceraldehido-3-P

1.- Calculamos la ΔG0’ con la segunda ecuación. Resultado: +1,8 kcal/mol

2.- Calculamos la ΔG’ con la primera ecuación. Resultado: -0,68 kcal/mol.

        Explicación: Esta reacción aislada no está favorecida, sin embargo en la glucolisis sí se produce, precisamente por las variaciones de las concentraciones de los reactivos.

34.- ¿Cuáles son los azúcares de almacenamiento en plantas y animales? ¿En qué se diferencian? ¿Qué ventajas aporta la estructura que presentan?

        * Almidón / Glucógeno: Los dos son polímeros ramificados de glucosa, que se unen mediante enlaces glucosídicos Glu α(1-4) (amilosa) y ramificaciones por Glu α(1-&) (amilopectina). Se diferencian en el número de ramificaciones, que son más abundantes en el caso del glucógeno.

        * El almacenamiento de glucosa en forma de polímeros de reserva presenta varias ventajas: Eliminación de la contribución de a glucosa libre a la presión osmótica celular; mayor empaquetamiento, lo que permite ocupar un menor espacio. Hay que recordar el carácter hidrofílico de la glucosa. Este hecho se ve incrementado por la presencia de ramificaciones, que a su vez favorecen la liberación o incorporación de monómeros de glucosa al glucógeno o almidón. Esto es debido, a que las enzimas responsables de la glucogenogénesis y de la glucogenolisis SÓLO actúan sobre extremos no reductores.

        Este hecho justifica que el glucógeno tenga más ramificaciones que el almidón, ya que está directamente relacionado con la actividad metabólica de plantas y animales

35.- Los mamíferos del ártico poseen concentraciones anormalmente elevadas de ácidos grasos insaturados en sus patas, pezuñas y pulmones. Sugiera una explicación para este fenómeno.

        Habría que hablar de las características de los ácidos grasos insaturados (Tm) y de dónde se encuentran. Son importantes en la composición de las membranas celulares. Por otro lado, la presencia de insaturaciones permite que se mantenga el estado fluido de las membranas a bajas temperaturas.

        Las membranas celulares de patas y pezuñas son las más expuestas al exterior (ausencia de pelo), y las de los pulmones lo son por su participación en el intercambio gaseoso.

36.- En el intestino delgado la absorción de glucosa se realiza más fácilmente que la de la ribosa, a pesar de que el tamaño molecular de la pentosa es menor que el de la hexosa. ¿Podría explicar la razón de esta aparente anomalía?

        El enunciado nos dirige a decir que la absorción de la glucosa no depende del tamaño molecular y por tanto que no es un transporte por difusión simple. Inicialmente habría que centrar la respuesta hablando de los diferentes tipos de transporte que existen: difusión simple o facilitada; transporte pasivo o activo, cotransporte, etc...

        Por otro lado, se podría justificar porqué es importante asegurar o favorecer la absorción de la glucosa más que la de la ribosa. En este sentido habría que mencionar la importancia de la glucosa como combustible principal del metabolismo, e imprescindible para muchos órganos, así como de su papel en la regulación hormonal del metabolismo.

        Existen numerosos transportadores de glucosa en los diferentes tejidos. Centrándonos en el intestino delgado se podría hablar de dos:

• Cotransporte simporte con Na+: la glucosa entra en contra de gradiente, gracias al cotransporte con sodio, que sí lo hace a favor de gradiente, como consecuencia de la actuación de la bomba sodio-potasio situada en el lado basal de las células.
• Permeasa que transporta glucosa

37.- La mitocondria es un orgánulo celular fundamental en el metabolismo. ¿Qué procesos metabólicos tienen lugar en su interior? ¿En qué células son más abundantes?

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