Problemes Bioquimica, Ejercicios de Bioquímica

¡Descarga Problemes Bioquimica y más Ejercicios en PDF de Bioquímica solo en Docsity!

BIOQUÍMICA

Sessions de grup mitjà

(2n de Grau de Biologia, Química i Biotecnologia)

Cas pràctic 3 A començament, del segle passat, al sud dels Estats Units, la pel·lagra era una malaltia molt comuna. Aquesta elevada prevalença es va associar amb la dieta, que era molt pobre en proteïnes i estava constituïda principalment per blat de moro, aliment que molt conté molt poc triptòfan i niacina. Actualment, la pel·lagra és una malaltia que està pràcticament eradicada als països occidentals, amb una excepció important: els alcohòlics crònics, que presenten una absorció de niacina i triptòfan a l’interior de les cèl·lules epitelials intestinals molt reduïda. Aquesta malaltia presenta greus manifestacions clíniques, que són més evidents en els teixits amb un requeriment energètic elevat o una taxa de proliferació elevada, i que es coneixen amb l’acrònim DDDD: dermatitis, diarrea, demència i defunció. Perquè són tant greus els trastorns associats a una baixa absorció de niacina i triptòfan? Cas pràctic 4 Poques setmanes després del seu naixement en Pau va començar a presentar alteracions del sistema nerviós juntament amb una debilitat creixent. Preocupats, els seus pares el van portar a l’hospital on li van detectar una important acidosi làctica. Aquest resultat va fer sospitar als pediatres que podia presentar la malaltia de Leigh. Aquest trastorn, poc freqüent, pot originar-se per mutacions en gens nuclears que codifiquen proteïnes de la matriu i la membrana mitocondrial interna, o per mutacions de gens mitocondrials. Aquestes mutacions poden afectar els complexes de la cadena de transport electrònic. Perquè aquestes mutacions generen debilitat al nen? Cas pràctic 5 En Marc és un nen de 6 anys que gairebé cada dia, en arribar a escola, presenta nàusees, dolor estomacal, gasos i diarrea. El metge, després canviar-li la dieta diverses vegades, recomana als pares d’en Marc que li donin suc de taronja en comptes de l’habitual got de llet amb cacau en pols. Les diarrees desapareixen completament. Podries explicar per què han desaparegut les diarrees? Cas pràctic 6 La majoria de plantes són les anomenades C3; però hi ha altres tipus de plantes, com les C4, que aconsegueixen millorar l’eficiència de la fotosíntesi en climes amb altes temperatures i escassetat d’aigua. Si una planta C3 i una planta C4 es col·loquen en envasos segellats separats i se’ls administra a cadascuna la quantitat adequada d’aigua i llum, ambdues sobreviuen. Si es col·loquen juntes en un sol recipient segellat, la planta C3 morirà. Perquè creus que passa això? Cas pràctic 7 La Cleo fa temps que no pot realitzar exercicis perllongats perquè es cansa molt. El metge especialista li fa un estudi en el que detecta una pèrdua parcial de l’activitat de l’enzim carnitina- acil transferasa. Com a tractament li recomanen que eviti el dejú i fer una dieta rica en

carbohidrats. El metge també li recomana que eviti la ingestió d’àcids grassos de cadena llarga i que incorpori a la dieta àcids grassos de cadena curta. Com relacionaries aquesta recomanació del metge amb el trastorn que han diagnosticat a la Cleo. Cas pràctic 8 En la revisió mèdica d’una jugadora de basquetbol de 27 anys es detecta una analítica sanguínia amb valors elevats , superiors als valors de referència, de colesterol total i de lipoproteïnes de baixa densitat (LDL). Posteriorment, els serveis mèdics del seu club comproven:

• Els nivells de Triglicèrids, Glucosa i Tirotropina es troben entre els valors de referència normals.
• La dieta seguida fins al moment era rica en fruita, verdura, pasta, llegums, peix blau, làctics desnatats i pobra en carn i derivats càrnics.
• La mare i l’àvia d’aquesta jugadora han patit cardiopaties isquèmiques abans dels 65 anys. Quin trastorn podria estar patint aquesta jugadora? Cas pràctic 9 S’ha postulat que el rei Carles I d’Espanya i V d’Alemanya va sofrir grans dolors artrítics provocats per la gota, que podrien ser la causa de la seva abdicació dos anys abans de morir. Aquest descobriment efectuat per investigadors de la Universitat de Barcelona va ser possible gràcies a l’anàlisi d’un dit petit que havia esta preservat en una capseta de vellut vermell. Analitzant el dit i després de rehidratar-lo es van descobrir inicis reveladors de gota, com l’acumulació de cristalls d’àcid úric. De fet, la gota ha estat durant molts anys considerada malaltia de reis. Molts d’ells, així com personatges nobles, van patir aquesta malaltia que va associada a un augment de la concentració d’àcid úric a la sang i que es caracteritza per l’artritis del dit gros del peu, com a conseqüència de la inflamació produïda pel dipòsit de cristalls d’urat sòdic. Podries explicar per què aquesta malaltia ha estat associada històricament a un nivell de vida excessivament alt? Cas pràctic 10 Una mare porta el seu fill al metge perquè l’alè li fa olor a acetona. El metge li pregunta si sempre té molta set, fam i ganes d’orinar, i la resposta és afirmativa. El metge no té cap dubte del diagnòstic, però demana una analítica per determinar els seus nivells de glucosa en sang. De quina patologia es tracta? En què es basa? Quines diferències hi ha en aquesta patologia si es diagnostica en un adult obès? Cas pràctic 11 Un jugador francès de futbol, va acudir a la concentració de la selecció francesa que va tenir lloc a la regió alpina de Tignes (França) a 3000 metres d’altitud, prèvia al Mundial de Sudàfrica. Les concentracions se solen fer en localitzacions d’una certa altitud, ja que la menor pressió parcial d’oxigen afavoreix la síntesis d’Eritropoetina i, per tant, de glòbuls vermells. Durant l’estada a Tignes, aquest jugador va patir un dolor intestinal greu. Els metges de la selecció li van prescriure repòs durant un temps indeterminat, fet que li va impedir participar en el mundial de Sudàfrica. Un estudi hematològic va revelar que el jugador patia una malaltia hereditària dels glòbuls vermells, relativament freqüent a la població negra i a les zones endèmiques de malària.

PROBLEMES DE REPÀS

1.- Quines de les següents molècules presenten centres asimètrics (àtoms quirals): Glicina Serina Colina D-Ribosa 2.- Descriure la preparació de 1 litre de dissolució de NaCl 0,5 M (massa molecular del NaCl = 58,5). I de 225 ml de NaCl 0,25 M? 3.- Quina és la concentració de OH-^ en una dissolució d’aigua pura a 25ºC en la que la concentració de H+^ és 0,00013 M? 4.- El pH del plasma és normalment 7,4. Però en cas de diabetis forta pot disminuir fins a 6,8 i menys. Calcular la relació de protons continguts en el plasma d’una persona diabètica respecte als continguts en el plasma d’una persona normal. 5.- Calcular el pH de les següents dissolucions: a) 10-^3 M HCl b) 10-^6 M HCl c) 10-^2 M KOH d) 10-^7 M KOH 6 .- Es planteja un experiment al laboratori en el qual ens cal mesurar una activitat enzimàtica. Se sap que l’enzim és actiu en un marge de pH molt estret, al voltant de 6,1. S’ha de triar un amortidor per dissoldre el substrat del nostre enzim i efectuar així la mesura enzimàtica. Quin amortidor dels següents seria millor i per què: Imidazol pKa=7, 0 Carbònic pKa=6, Tris pKa=8, Acètic pKa=4, Fosfat (H 2 KPO 4 ) pKa=6,

7 .- La valoració de 1 mol de H 2 PO 4 -^ amb NaOH es presenta en la figura de sota. Assignar cada una de les següents afirmacions amb el punt apropiat de la corba: a) El 50% del H 2 PO 4

• s’ha convertit en HPO 4 2 - b) L’espècie predominant és H 2 PO 4 - c )El pH és igual al pKa d )Aproximadament un 10% del H 2 PO 4 -^ s’ha valorat e) Punt final de la valoració f) Barreja al 50% d’àcid i base conjugada g) 91% de HPO 42 - h) Punt mig de la regió de tamponament i) L’espècie predominant és HPO 42 - 8 .- Examina les fórmules dels quatre aminoàcids de la figura: Pro Leu Tyr Lys Indicar quin d’ells està associat amb les següents propietats: a) Cadena lateral alifàtica b) Cadena lateral bàsica c) Tres grups ionitzables d) Tenen una càrrega de +1 a pH 7, e) Tenen un grup amino secundari f) Es designa amb el codi d’una lletra: K g) Es poden classificar en el mateix grup que la fenilalanina h) És el més hidrofòbic dels quatre i) Tenen una cadena lateral capaç de formar ponts d’hidrogen

Identifica també els protons ionitzables i busca el seu valor de pKa. Dibuixa la corba de titració i indica entre quins valors es trobaria el pI del pèptid. 15 .- Per cadascun dels pèptids següents, escriu la seqüència del pèptid i identifica els residus N- terminal i C-terminal, els enllaços peptídics, i els protons ionitzables. Busca el valor del seu pKa dels residus ionitzables i indica la càrrega d’aquests grups pH 3 i a pH 9. Per tant, quina seria la càrrega global del pèptid a cadascun d’aquests pHs? 16 .- Un polipèptid està composat per les dues cadenes d’aminoàcids anteriors, i se sap que està estabilitzat per un o més ponts disulfur entre les dues cadenes. Indicar la posició dels ponts disulfur en el polipèptid natiu sabent que: En tractar el pèptid original amb tripsina es van obtenir dos fragments amb la següent composició: Fragment 1: Ala, Ser, Glu, 2 Cys, Arg, Lys Fragment 2: Thr, Aps, Tyr, 4 Cys, 2 Gly, Pro, 2 Glu, 2 Phe, Arg, Ala. El tractament amb quimotripsina del pèptid natiu va donar dos fragments amb la següent composició: Fragment 1 ’: Ala, Ser, 1 Glu, 4 Cys, 2 Arg, Thr, Asp, Tyr, 2 Gly, Lys, Phe. Fragment 2 ’: Pro, Glu, 2 Cys, Phe, Ala. Informació addicional:

• Tripsina: Talla pel costat carboxílic de Lys i Arg (excepte si darrera hi ha Pro).
• Quimotripsina: Talla pel costat carboxílic de Tyr, Phe, Leu, Ile i Val excepte si el següent aminoàcid és Pro. 17 .- En la figura de sota es mostren diferents corbes de dissociació d’oxigen. Assumint que la corba 3 correspon a l’hemoglobina aïllada i en una dissolució que conté concentracions fisiològiques de CO 2 i de BPG a pH 7,0, indicar quina de les següents corbes reflecteix els següents canvis en les condicions del medi: a) Disminució de la concentració de CO 2 b) Increment de la concentració de BPG c) Increment del pH d) Dissociació de l’hemoglobina en subunitats. ENZIMOLOGIA 18 .- Dir quina de les següents afirmacions és certa i quina és falsa. a) Els enzims tenen, en general, una grandària comparable al substrat. b) Els enzims es classifiquen en base a les reaccions que catalitzen. c) Els enzims varien l’equilibri de les reaccions. d) En presència de l’enzim adient, l’energia lliure necessària per arribar a l’estat de transició d’una reacció química disminueix. e) A baixes [S] la velocitat inicial d’una reacció catalitzada per un enzim augmenta linealment en augmentar la [S]. f) Quan un enzim treballa a saturació, un increment de la [S] fa augmentar la velocitat inicial. g) La velocitat inicial d’una reacció catalitzada per un enzim augmenta en augmentar [ES]. h) La KM d’un enzim és independent del substrat utilitzat. i) El valor de Vmàx per un substrat varia en presència d’un inhibidor competitiu. j) El valor de KM per un substrat varia en presència d’un inhibidor no competitiu. 19 .- Una manera útil per a veure la relació entre l’equació de Michaelis-Menten i els resultats experimentals és examinar-la sota condicions límit. Quina és la forma de l’equació sota les següents condicions:

b) La quantitat de substrat gastat en 4 minuts de reacció en absència de l'inhibidor si la concentració de substrat és 0,1 M. 24 .- En representar, pel mètode de dobles inversos, els resultats d’una reacció enzimàtica amb un substrat, a 30ºC, en presència de 25 μg/ml d’enzim, s’obté una recta que talla l’eix d’ordenades en el punt 1/V = 2 x 10-^2 min/μM i que té un pendent de 0,5 min. a) A partir d’aquestes dades calcular KM i Vmàx. b) Quan es fa un estudi semblant en presència d’un inhibidor 10 μM, el pendent de la recta és 0,825 min, i l’ordenada a l’origen és 3,33 x 10-^2 min/μM. Indicar el tipus d’inhibició i calcular Ki. c) Determinar el grau d’inhibició que tindrà lloc quan la concentració de substrat és 50 μM i la d’inhibidor 20 μM. 25 .- Calcular la concentració d’un inhibidor competitiu (Ki = 10-^7 M) necessària per inhibir un 20% la velocitat d’una reacció enzimàtica (KM=1,6 x 10-^4 M) quan la [S] = 0,4 mM. 26 .- Calcular la Ki d’un inhibidor no competitiu (cas senzill) sabent que a una concentració d’inhibidor de 2 x 10-^4 M la reacció s’inhibeix un 75%. METABOLISME 27 .- Dir si són certes o falses les següents afirmacions: a) En una reacció sota condicions estàndards, només els reactius es troben a concentració 1 M? b) Quan ΔGº’ és positiva la constant d’equilibri és més gran que 1. c) El valor de ΔGº’ depèn del pH de la reacció. d) ΔG i ΔGº’ tenen el mateix significat. e) ΔGº’ és la diferència d’energia lliure per mol entre productes i reactius quan tots ells es troben a 1M, el pH és 7,0, la pressió 1 atm i la T 298ºK. f) Quan ΔGº’ = 1Kcal/mol la constant d’equilibri és igual a 1. 28 .- Considerar la següent reacció que té lloc durant la glucòlisi: fructosa- 6 - fosfat glucosa- 6 - fosfat que té una constant d’equilibri igual a 1,97 (25ºC). a) Quin és el valor de ΔGº’ per a la reacció? b) Si la concentració de fructosa- 6 - fosfat s’ajusta a 1,5 M i la de glucosa- 6 - fosfat s’ajusta a 0,5 M, quin és el valor de ΔG? Per què ΔGº’ i ΔG són diferents? 29 .- Malgrat que la síntesi i degradació de la glucosa en llevat té lloc per mitjà de les mateixes reaccions catalitzades per enzims, alguns dels enzims de la ruta cal que siguin diferents. Per què?

30 .- La transformació de glucosa en lactat en cèl·lules musculars allibera només un 7% de l’energia lliure produïda quan la glucosa es transforma completament en anhídrid carbònic i aigua. Vol dir això que la glucòlisi en el múscul és una ruta que no aprofita prou bé la glucosa? Explicar- ho. 31 .- Mitchell i Moyle van dur a terme una sèrie d’experiments fent servir un pHmetre per mesurar canvis en la concentració de protons en una suspensió anaeròbica de mitocondris aïllats de rata. Explica les següents observacions: a) La suspensió anaeròbica es va incubar amb ß-hidroxibutirat, un substrat oxidable. Quan es va injectar una petita quantitat d’oxigen a la suspensió, es va observar un immediat descens en el pH i un posterior retorn gradual la valor original. b) Quan l’experiment descrit a l’apartat a) es va portar a terme en presència d’un detergent que trenca les membranes (Triton-X), no es va observar disminució en el valor de pH en injectar oxigen. c) La suspensió anaeròbica es va incubar en absència d’un substrat oxidable. Quan es va injectar a la suspensió una petita quantitat d’ATP, es va observar un descens immediat en el valor de pH seguit d’un retorn gradual al valor original. 32 .- Si la valinomicina, un antibiòtic produït per Streptomyces sp, s’afegeix a una suspensió de mitocondris que respiren activament, passa el següent: a) baixa la síntesi d’ATP. b) augmenta la velocitat de consum d’oxigen. c) s’allibera calor. d) disminueix el potencial generat a través de la membrana mitocondrial interna. Digues, en base a aquestes observacions, si la valinomicina actua com a un agent desacoblant o com un agent inhibidor de la cadena de transport electrònic. 33 .- Dir si és cert o fals que les reaccions anapleròtiques: a) són necessàries perquè la biosíntesi de certs aminoàcids requereix intermediaris del cicle de Krebs com a precursors. b) poden convertir acetil-CoA en oxalacetat en mamífers. c) poden convertir el piruvat en oxalacetat en mamífers. d) no són necessàries en mamífers perquè els mamífers tenen un cicle del glioxilat molt actiu. e) inclouen la reacció de la piruvat deshidrogenasa en sentit invers. 34 .- L’oxidació completa de l’àcid palmític a CO 2 i aigua s’expressa en la següent equació: Àcid palmític + 23 O 2 + 100 ADP + 100 Pi + 100 H+^ → 16 CO 2 + 100 ATP + 123 H 2 O a) Les 1 23 molècules d’aigua provenen de dos tipus de reaccions, quines són? b) Quantes molècules d’aigua forma cada una?

SOLUCIONS:

Problema 2: 29,25 g NaCl i 3,29 g NaCl

Problema 3: 7,7·

• 11

M

Problema 4: 3,

Problema 5: a) pH=3 b) pH=5,96 c) pH=12 d) pH 7,

Problema 1 1 : pISer=5,7; pIGlu=3,2; pILys=9,

Problema 1 3 : pH=

Problema 2 1 : a) Vmàx=0,33 mmol/min; Vmàx

ap

=0,26 mmol/min; Km= 0,41 mM; Ki=3,71 mM

Problema 2 3 : Vmàx=5 mmol/min; Km= 0,5 mM; Kmap= 2 mM; Ki=0,33 mM b) 19,9 mmol

Problema 2 4 : a) Vmàx= 50 μM/min; Km= 25μM b) Vmàxap=30,03 μM/min; Km= 24,77μM

(25μM); Ki=15 μM c)57,12%

Problema 2 5 : 8,75·10-^8 M

Problema 2 6 : 6,67·

• 5

M

Problema 2 8 : a) - 401,5 cal/mol b) - 1052,08 cal/mol