Tema 4
Bioenergética

test (verdadero/falso)
preguntas cortas

Test (verdadero/falso)

4.01- La D G' de una reacción bioquímica depende de la concentración inicial de sus componentes; en cambio, la D Go' es independiente de las concentraciones.

4.02- La hidrólisis de grupos fosfato siempre va asociada a una alta variación de energía libre estándar.

4.03- Se obtiene menos energía libre (en condiciones estándar) de la hidrólisis del enlace fosfato de la D-glucosa-6-fosfato que de la hidrólisis del enlace fosfato del fosfoenolpiruvato.

4.04- En el equilibrio, la variación de energía libre es cero.

4.05- Todas las reacciones químicas con D G=0 son espontáneas.

4.06- Para que una reacción bioquímica pueda tener lugar, habrá de tener un valor de energía libre de Gibbs negativo.

4.07- Una reacción con D G < 0 es exotérmica.

4.08- D G es una constante para cada reacción determinada.

4.09- El valor de D G para una secuencia total de una vía metabólica siempre es negativo, tanto si la vía es anabólica como catabólica.

4.10- La variación de energía libre estándar de una reacción química depende de la concentración inicial de sus componentes.

4.11- La hidrólisis de grupos fosfato nunca va asociada a una alta variación de energía libre estándar.

4.12- Se obtiene menos energía libre (en condicions estàndar) de la hidrólisis del enlace fosfato de la D-glucosa-6-fosfat que de la hidrólisis del enlace fosfato de la fosfocreatina.

4.13- El valor de D G°' es muy negativo para las reacciones: a) ATP + H2O ---> ADP + Pi; b) ADP + H2O ---> AMP + Pi; c) AMP + H2O ---> adenosina + Pi, ya que en los tres casos se liberan fosfatos de alta energía.

4.14.- Cuando se hidrolizan dos moléculas de ATP, la variación de energía libre estándar serà de +14.6 Kcal/mol.°K.

4.15.- Un ejemplo de fosforilación a nivel de substrato es la fosforilación del ATP mediante la hidrólisis de la glucosa-6-fosfato.

4.16.- La fosforilación a nivel de substrato es un ejemplo de mecanismo de acoplamiento energético.

4.17.- En una célula no fotosintética, la única fuente de ATP es la fosforilación oxidativa.

4.18.- En condiciones fisiológicas, la hidrólisis de la creatina-fosfato puede acoplarse a la síntesis de ATP.

Respuestas

Preguntas cortas

4.01- La hidrólisis enzimática de la fructosa-1-P,

fructosa-1-P + H2O <-------> fructosa + Pi

procede hasta el equilibrio a 25ºC. La concentración inicial de fructosa-1-P es de 0.2M, pero, en el equilibrio, es sólo de 6.52 x 10-5M. Calcular la constante de equilibrio y el valor de D G' de la hidrólisis de la fructosa-1-P.

4.02- El valor de D Go' de la hidrólisis del acetilfosfato

acetilfosfato + H2O <-------> acetato + Pi

es de -42.3 kJ/mol. Calcular el incremento de energía libre de la hidrólisis del acetilfosfato a 25ºC en una solución que contiene acetato 2mM, fosfato 2mM y acetilfosfato 3mM.

4.03- La hidrólisis del ATP a pH 7.5 se acompaña de la liberación de un protón al medio

ATP4-+ H2O <-------> ADP3- + HPO42- + H+

Si el D Go' de esta reacción es -30.5 kJ/mol, ¿cuánto vale deltaGº, es decir, el incremento de energía libre de la misma reacción con todos los componentes, incluso los protones, en el estado estándar de 1M?

4.04- Para el proceso A<--->B, la ley de acción de masas en el equilibrio es de 0.01 a 37ºC. Para el proceso B<--->C, la ley de acción de masas en el equilibrio es de 1000 a 37ºC.
a) Determinar la ley de acción de masas en el equilibrio del proceso A<--->C a 37ºC.
b) Determinar los valores de D Go' y las Keq' de los tres procesos.

4.05- Calcular la energía libre de la hidrólisis del ATP en un hepatocito de rata en el que las concentraciones de ATP, ADP y Pi son, respectivamente, 3.4, 1.3 y 4.8mM.

4.06- La hexoquinasa cataliza la fosforilación de la glucosa a partir del ATP, dando glucosa-6-P y ADP. Sabiendo que los valores de D Go' de la hidrólisis del ATP y de la glucosa-6-P son, respectivamente, -30.5 y -13.9 kJ/mol, calcular el valor de D Go' y la constante de equilibrio de la reacción catalizada por la hexoquinasa.

4.07- ¿Cuáles son las características principales que diferencian las vías catabólicas de las anabólicas?

4.08- ¿Por qué las vías metabólicas tienen lugar mediante multitud de pasos diferentes?

4.09- ¿Por qué razón la vía de síntesis de una biomolécula tiene que ser, al menos parcialmente, diferente a la vía de su catabolismo? ¿Por qué suele ser más compleja la ruta de biosíntesis?

4.10- ¿Cuáles son los papeles metabólicos del ATP, el NAD+ y el NADPH?

4.11- Si el potencial de fosforilación, se define como la relación entre la concentración de ATP y el producto de las concentraciones de sus productos, ADP y Pi, ¿cuáles son sus unidades? ¿Cuál es el valor del potencial de fosforilación en una célula que tenga una [Pi] 1mM y una relación ATP/ADP de 10? ¿Cuál es el valor de D G' en estas condiciones?

4.12- La interconversión de piruvato y fosfoenolpiruvato constituye un ciclo entre sustratos. La última reacción de la glucolisis está catalizada por la piruvato quinasa:

PEP + ADP <-------> piruvato + ATP

con un valor de D Go' de -31.7 kJ/mol.
a) Calcular la constante de equilibrio de esta reacción.
b) Para que esta reacción funcione en dirección contraria en condicones estándar,
¿cuál ha de ser la relación [piruvato]/[PEP]?
La reversión de esta reacción en las células eucariotas supone dos pasos diferentes:
Piruvato + CO2 + ATP Oxalacetato + ADP + Pi
Oxalacetato + GTP PEP + CO2 + GDP
Neto: Piruvato + ATP + GTP PEP + ADP + GDP + Pi
c) El valor de G ' del ciclo completo es de +0.8 kJ/mol. ¿Cuál es el valor de la Keq'
d) Suponiendo que [ATP]=[ADP], [GTP]=[GDP] y [Pi]=1mM cuando la reacción llega
al equilibrio en la célula, ¿cuál será la relación [PEP]/[piruvato]?
e) ¿Estarán los dos sentidos del ciclo favorecidos en condiciones fisiológicas?

4.13- Supón las siguientes concentraciones en el tejido muscular: [ATP]=8mM, [ADP]=0.9mM, [AMP]=0.04mM, [Pi]=8mM. ¿Cuál es la carga energética del músculo? ¿Y su potencial de fosforilación?

4.14- Un hombre de 70 kg, moderadamente activo, tiene una ingesta energética diaria de 10000 kJ. Supón que: a) la energía libre disponible de su dieta se utiliza para formar ATP a partir de ADP y Pi con una eficiencia del 50%; y b) en la célula, el valor de G para la conversión de ADP+Pi a ATP es aproximadamente de 55 kJ/mol. Calcula el peso total de ATP que sintetiza este hombre al cabo del día (PM = 551).

4.15- El valor de D Go' para la hidrólisis de ATP a ADP y Pi es de -30.5 kJ/mol. Explica por qué, en el problema anterior, se da un valor de 55 kJ/mol como la cantidad de energía libre necesaria para fabricar un mol de ATP a partir de ADP y Pi en la célula.

4.16- Las hidrólisis del ATP a ADP+Pi y la del ADP a AMP+Pi tienen valores de D Go' de -30.5 kJ/mol, mientras que la hidrólisis de AMP a adenosina y Pi tiene un valor de -14.2 kJ/mol. ¿Cuáles son las razones de esta gran diferencia?

4.17- a) ¿Cuáles son los diferentes tipos de enlaces débiles que tienen importancia en los sistemas biológicos?
b) ¿Cuál es su importancia si son tan débiles?
c) ¿Por qué su formación no requiere catálisis enzimática?

4.18- La oxidación de la glucosa a CO2 y H2O tiene un valor de D Go' muy negativo y, a pesar de ello, la glucosa es muy estable en presencia de oxígeno. ¿Por qué?

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