problemes de bioquimica, Ejercicios de Bioquímica

¡Descarga problemes de bioquimica y más Ejercicios en PDF de Bioquímica solo en Docsity!

BIOQUÍMICA

Sessions de grup mitjà

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

CASOS PRÀCTICS

En aquest curs, tots els alumnes, haureu de preparar i exposar oralment un dels Casos Pràctics que se us indiquen a continuació. Tal com s’indica en el disseny de l’assignatura, aquesta activitat serà avaluable i no recuperable. Tant la preparació com l’exposició del cas pràctic es farà per grups de 3 persones (o 4, en funció del nombre d’alumnes matriculats). Aquests grups els podreu organitzar vosaltres mateixos, i l’assignació de casos es farà per sorteig (els alumnes repetidors no podeu tornar a fer el mateix cas en aquest curs). La preparació del cas tindrà lloc en horari no-­‐lectiu, sense la presència de professor/a. Les presentacions tindran lloc durant les sessions de Grup Mitjà, repartides al llarg del semestre. En la primera sessió de Grup Mitjà el professor assignarà el cas a cada grup i facilitarà unes preguntes que us podran servir com a guió per elaborar el cas. L’exposició, però, no s’ha de reduir a la simple resposta de les preguntes guió, sinó que ha de seguir un fil explicatiu. Haureu de preparar la presentació en format power point per a una durada de 10 minuts. Durant aquest temps, caldrà que parleu tots els integrants del grup de manera equitativa. Al llarg de la presentació, les imatges utilitzades hauran d’anar identificades amb la font d’informació de la que s’ha extret. Al final de la presentació hauran d’aparèixer totes les fonts d’informació consultades, que s’hauran d’explicar. No es consideren vàlides les fonts tipus “Wikipedia” o “El Rincón del vago”. Recordeu que des de la biblioteca disposeu d’accés a articles científics i literatura bàsica de bioquímica (consulteu la bibliografia recomanada). Una vegada acabada la presentació del cas, es dedicaran 5 minuts més a respondre les preguntes formulades pels alumnes oients i el professor. Es valorarà positivament la formulació de preguntes per part dels alumnes. No s’haurà d’entregar ni la presentació ni cap treball al professor, la nota s’obtindrà de la presentació en base al contingut i a l’explicació. Per obtenir una qualificació mínima de 5 (sobre 10 punts) cal:

• assistir a tots els seminaris (el propi i el dels companys).
• fer una presentació que segueixi els criteris esmentats.
• una exposició oral correcta (fluida, utilitzant el vocabulari correcte, que es vegi assajada prèviament). Llistat de casos: Cas pràctic 1 La ingesta de metanol pot produir ceguesa i una acidosi severa potencialment mortal en l’ésser humà. El metanol és tòxic perquè és metabolitzat a formaldehid i àcid fòrmic al fetge per els enzims alcohol deshidrogenasa i aldehid deshidrogenasa. L’enverinament per metanol es tracta mitjançant una diàlisi i infusions de bicarbonat i etanol. Perquè s’utilitza concretament etanol en el tractament? Cas pràctic 2 L’ibuprofè és un antiinflamatori no esteroïdal que s’utilitza també com a antipirètic (per la febre). S’utilitza habitualment per alleugerir el dolor lleu o moderat, com el mal de cap, el dolor menstrual, les molèsties del refredat comú, etc. Actua en l’organisme aturant la producció d’una substància que provoca el dolor, la febre i la inflamació Quin és concretament el mecanisme d’acció de l’ibuprofè?

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 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 9 En un laboratori es va observar que si se subministraven quantitats il·∙limitades d’aliment, el ratolí de l’esquerra menjava només el necessari per mantenir el seu pes corporal mentre que el ratolí de la dreta menjava en excés i presentava un pes corporal de més del doble. Si s’injectava leptina, aïllada del ratolí no obès, en el ratolí obès, aquest menjava menys i perdia pes. Per què? 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 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 12 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. Què li va passar al jugador durant la concentració a Tignes? Cas pràctic 13 La fibrosi quística és un desordre genètic que es presenta com una malaltia multisistèmica. Els primers símptomes es solen presentar en la infantesa, i actualment la mitjana de supervivència és d’uns 37 anys. Tot i que s’han descrit diverses mutacions causants de la fibrosi quística, la mutació més freqüent en aquesta malaltia és una deleció de tres nucleòtids en el gen CFTR que té com a resultat la pèrdua d’un aminoàcid en la posició 508 de la proteïna codificada per aquest gen. Els pacients amb aquesta mutació solen presentar un increment d’electròlits en la suor, insuficiència pancreàtica i problemes pulmonars. Perquè és tant important la pèrdua d’una aminoàcid en aquesta proteïna?

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 42 -­‐ 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 -­‐ AMINOÀCIDS 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 9 .-­‐ La valoració de 1 mol d’hidroclorur d’histidina amb NaOH es presenta en la figura de sota, amb diferents punts de la valoració identificats per números: a) A partir de la corba de valoració, estimar els tres pKa corresponents a les tres ionitzacions. Explicar com es dedueixen. b) Escriure les reaccions per a les tres ionitzacions de l’hidroclorur d’histidina c) Quines regions de la figura corresponen a cada ionització? d) A quin punt de la valoració predomina l’estructura que té una càrrega neta positiva de -­‐1. e) Quin punt de la valoració correspon al punt isoelèctric? f) A quin punt de la valoració la càrrega mitjana de les espècies d’His és

• 0,5? A quin punt és + 1? g) Seria la His un bon amortidor a pH fisiològic? Explicar la resposta. 10.-­‐ Calcular el punt isoelèctric dels següents aminoàcids: Ser, Glu, Lys. 11 .-­‐ Quina és la direcció de migració (cap a l’ànode o cap al càtode) de l’àcid glutàmic al llarg d’un experiment d’electroforesi en el qual el pH es manté a a) 1, b) 3 i c) 7. 12 .-­‐ Es té una barreja de Asp, Arg i Leu, indicar: a) El pH més adient per separar-­‐los per electroforesi. b) Cap a quin pol migraran aquests aminoàcids a aquest valor de pH.

16 .-­‐ L'hexoquinasa aïllada de cervell de rata catalitza la següent reacció: sucre + ATP ⇔ sucre-­‐fosfat + ADP Aquest enzim pot utilitzar diferents substrats incloent glucosa (KM = 6 x 10-­‐^6 M) i fructosa (KM = 2 x 10 -­‐^3 M). Per quin d’aquests dos substrats mostra més afinitat l'hexoquinasa? 17.-­‐ La velocitat inicial de hidròlisi d’un glicòsid, catalitzada per una glicosidasa es determina per la quantitat de sucre reductor lliure produït en la reacció. Els resultats obtinguts a diferents concentracions de substrat, en presència i absència d’un inhibidor, van ser els següents: [S] mM 6,25 0,862 0, vel. Inicial (mmol/2min) 0,625 0,455 0,340 Sense Inhibidor vel. Inicial (mmol/2min) 0,488 0,355 0, 265 Amb Inhib. (1mM) Determinar el tipus d’inhibició i calcular els paràmetres cinètics de la reacció enzimàtica: KM, Vmàx i Ki. 18.-­‐ Utilitza les següents dades d’una reacció enzimàtica per determinar gràficament si l'inhibidor és competitiu o no competitiu. [S] mM 2 3 4 10 15 vel. Inicial (mmol/h) 13,9 17,9 21,3 31,3 37 sense In. vel. Inicial (mmol/h)

amb In. 19.-­‐ En representar pel mètode de Lineweaver-­‐Burk les dades obtingudes per una reacció enzimàtica, en absència i presència d’un inhibidor es van obtenir dues rectes que tallen els eixos d'abcises i ordenades en els següents punts: Sense inhibidor Amb inhibidor (1mM) Y (mmol/min)-­‐^1 0,2 0, X (mM-­‐^1 ) -­‐2,0 -­‐0, Calcular: a) Vmàx i KM en absència i presència de l'inhibidor, així com el tipus d’inhibició de la qual es tracta i el valor de Ki. 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.

20 .-­‐ 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. 21 .-­‐ 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. 22 .-­‐ 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 23 .-­‐ 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. 24 .-­‐ 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? 25 .-­‐ 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? 26 .-­‐ 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.

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. 31 .-­‐ L’oxidació completa de l’àcid palmític a CO 2 i aigua s’expressa en la següent equació: Àcid palmític + 23 O 2 + 129 Pi + 129 H+^ → 16 CO 2 + 129 ATP + 145 H 2 O a) Les 145 molècules d’aigua provenen de dos tipus de reaccions, quines són? b) Quantes molècules d’aigua forma cada una? 32 .-­‐ Si es fan créixer cèl·∙lules d’ E. coli en un medi que conté glucosa marcada radioactivament, resulta que les proteïnes i lípids dels bacteris són radioactius. Per què passa això? Explica-­‐ho en base a les propietats de les rutes metabòliques. ÀCIDS NUCLEICS i BIOLOGIA MOLECULAR 33 .-­‐ Una mostra de DNA de Bacillus subtilis conté un 28,9% d’adenina. Quins són els percentatges de T, G i C d’aquest DNA? 34 .-­‐ La desnaturalització d’un DNA homogeni és reversible. El procés de renaturalització es veu afavorit per tres factors: a) presència de cations, b) una temperatura per sota de Tm i c) per elevades concentracions de les cadenes de DNA. Explicar per què. 37.-­‐ Creus que aquest oligonucleòtid, AAGGCCCUACGUGGGCCG, pot adoptar estructura secundària? 35 .-­‐ Si s’afegeixen aminoàcids marcats radioactivament a un sistema de síntesi proteica “in vitro” i s’extreuen mostres a diferents temps després de l’addició del material radioactiu, s’observen els diferents patrons de marcatge: Temps 1: A^ -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐XB^ -­‐ : Aà no marcat. Temps 1: A^ -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐XXXXB^ X : Aà marcat Temps 1: A^ -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐XXXXXXXB^ A i B són els extrems de la proteïna Temps 1: A^ -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐XXXXXXXXXXXB Quin dels dos extrems, A o B, és el N-­‐terminal i quin és el C-­‐terminal?

SOLUCIONS:

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

Problema 3 : 7,7·∙10-­‐^11 M

Problema 4 : 3,

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

Problema 10 : pISer=5,7; pIGlu=3,2; pILys=9,

Problema 12 : pH=

Problema 17 : a) Vmàx=0,33 mmol/min; Vmàx

ap

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

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

Problema 20 : a) Vmàx=0,33 μM/min; Km= 25μM b) Ki=15,38 μM c)56,5%

Problema 21 : 8,75·∙

-­‐ 8

M

Problema 22 : 6,67·∙10-­‐^5 M

Problema 24 : a) -­‐401,5 cal/mol b) -­‐1052,08 cal/mol