PAAU METABOLISME

1

1. Exercici 4A La penicil·lina és un antibiòtic emprat contra moltes infeccions bacterianes, però alguns bacteris produeixen un enzim, la penicil·linasa, que la inactiva. 1) El gràfic següent representa l’activitat enzimàtica de la penicil·linasa:

ACTIVITAT ENZIMÀTICA DE LA PENICIL·LINASA

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60

CONCENTRACIÓ DE PENICIL·LINA (micromol/L)

PE

NIC

IL·L

INA

HID

RO

LIT

ZA

DA

(n

ano

mo

ls/L

/min

)

a) A la taula següent es donen les activitats de la penicil·linasa a les mateixes concentracions de penicil·lina, però ara afegint àcid clavulànic:

CONCENTRACIÓ DE PENICIL·LINA (micromol)

PENICIL·LINA HIDROLITZADA (nanomol/min)

1 5 3 10 5 15

10 25 30 40 50 47

Representeu la corba d’activitat enzimàtica en aquestes condicions, en el mateix gràfic anterior.

b) Quin efecte té l’àcid clavulànic sobre l’activitat d’aquest enzim? Per què creieu que a molts preparats farmacèutics amb penicil·lina se’ls afegeix àcid clavulànic ?

1) És un fet molt comú que les poblacions bacterianes desenvolupin resistència als antibiòtics. Explique mitjançant quins processos evolutius s’adquireix aquesta resistència.

*

PAAU METABOLISME

2

2. Exercici 1 El gràfic mostra la intensitat en què una mongetera realitza la fotosíntesi i la respiració al llarg d’un dia. La intensitat de la fotosíntesi i la de la respiració es representen en el gràfic a través del consum i producció de diòxid de carboni (variables expressades en un sol eix).

1) Encercleu l’opció correcta i després justifiqueu la vostra elecció. A. En quin moment del dia es produeix una major quantitat de glúcids: a. 8:00 b. 12:00 c. 14:00 d. 18:00 B. Aquest gràfic: a. no pot correspondre a una planta: les plantes no respiren. b. permet observar que les plantes fan la fotosíntesi de dia i respiren de nit. c. està equivocat, la línia discontínua representa la respiració i la contínua la fotosíntesi. d. mostra un període en què les plantes realitzen la fotosíntesi i la respiració simultàniament 2) Per quina raó s’utilitza el consum de diòxid de carboni com una mesura de la intensitat en què es realitza la fotosíntesi? Expliqueu el paper que exerceix aquest gas en la fotosíntesi i en quina fase intervé.

*

PAAU METABOLISME

3

3) S’ha realitzat un experiment per tal de comprovar que les deficiències (escassetat en el medi de cultiu) en fòsfor i nitrogen pertorben el creixement de la mongetera i causen alteracions en les fulles. S’ha vigilat que en tots els grups de plantes utilitzats les condicions fossin les mateixes excepte el tipus de substrat de creixement. La taula mostra els resultats de l’experiment.

Tipus de substrat de creixement Resultats Substrat amb els requeriments normals de fòsfor i nitrogen Creixement normal, fulles ben desenvolupades

Substrat amb dèficit de fòsfor i nitrogen Menor creixement, alteracions en el color i la forma de les fulles Aquestes són unes de les possibles conclusions de l’experiment:

“El fòsfor i el nitrogen són necessaris tant pel creixement normal de la mongetera com per la formació de fulles ben desenvolupades.” a) S’han fet crítiques al disseny de l’experiment que invaliden les conclusions. Un company ha argumentat: “Potser la causa del resultat és exclusivament l’escassetat en fòsfor”. Creieu que està fonamentada aquesta crítica? Expliqueu-ho. b) Feu un disseny de l’experiment en el que es pugui comprovar la validesa de la crítica anterior.

*

PAAU METABOLISME

4

3. Exercici 1 En un estudi sobre un grup de plantes de climes temperats s’han obtingut les dades que es mostren al gràfic de sota, el qual indica la relació entre la temperatura i l’activitat fotosintètica (mesurada a partir de la quantitat d’oxigen alliberat).

1. Feu servir les dades que mostra el gràfic per respondre les qüestions següents.

a) Ompliu la taula amb els valors corresponents:

Temperatura (ºC) 0 10 25 40

Activitat fotosintètica (oxigen alliberat)

b) Es considera que la temperatura òptima per a la fotosíntesi permet alliberar quantitats d’oxigen superiors a 15

unitats. D’acord amb aquest criteri assenyaleu clarament en el gràfic quina és la franja de temperatura òptima.

2. L’anàlisi de la forma de corba en el gràfic ha conduït a la següent conclusió: “La temperatura influeix en

l’activitat fotosintètica”. Useu els vostres coneixements sobre el procés de la fotosíntesi per explicar la causa

d’aquesta conclusió.

3. Escriviu l’equació general de la fotosíntesi, expliqueu d’on prové l’oxigen alliberat i justifiqueu per què es fa

servir l’alliberament d’oxigen com una mesura de l’activitat fotosintètica.

*

PAAU METABOLISME

5

4. Exercici 3 L’acidèmia làctico-pirúvica és una malaltia hereditària que provoca grans acumulacions de lactat a alguns òrgans. És produïda per un dèficit de l’enzim piruvat deshidrogenasa, que catalitza la reacció: Piruvat deshidrogenasa PIRUVAT ACETIL CoA NAD+ NADH CO2

1.- Observeu la reacció química que catalitza l’enzim: a) A quin lloc de la cèl·lula es produeix aquesta reacció? b) Quin és la destinació metabòlica de l’NADH produït a la reacció?

c) Indiqueu una altra via metabòlica que també genera NADH 2.-Les cèl·lules del sistema nerviós obtenen l’energia quasi exclussivament de l’oxidació aeròbica de la glucosa. Raoneu per què una deficiència d’aquest enzim afecta, especialment al sistema nerviós. 3.-Les persones afectades per aquesta malaltia han de seguir una dieta rica en greixos i molt pobre en glúcids. Feu un esquema senzill del catabolisme que expliqui perquè en aquestes persones s’acumula lactat i perquè els convé molt més ingerir lípids que no glúcids.

*

PAAU METABOLISME

6

5.Exercici 2

L’esquema mostra una de les reaccions químiques que formen part de la glucòlisi, amb l’enzim que la catalitza, la piruvat quinasa. Preparem dos tubs d’assaig, A i B. A tots dos tubs hi posem una gran quantitat de fosfoenolpiruvat i d’ADP. A més, al tub B li afegim piruvat quinasa. Incubem els dos tubs durant 30 minuts a 37ºC.

1. Expliqueu què espereu que passi a cadascun dels dos tubs en funció del temps.

2. Fem 6 rèpliques de l’experiment fet al tub B, però ara posant-hi a cada tub una quantitat diferent de fosfoenolpiruvat. A la taula es recull la quantitat de piruvat aparegut en cada tub després de 1 minut.

Nº de tub Tub 1 Tub 2 Tub 3 Tub 4 Tub 5 Tub 6 Fosfenolpiruvat (mmol) 1 5 10 20 30 40

Piruvat aparegut (µmol . min-1) 2.5 6.3 7.7 8.7 9 9

Feu el gràfic que relaciona la quantitat de piruvat (µmol) que apareix, amb la quantitat de fosfoenolpiruvat (mmol) present inicialment a cada tub. Observeu el que passa a les concentracions más elevades de fosfoenolpiruvat i interpreteu-ho.

*

Fosfoenol piruvat

Piruvat

Piruvat quinasa

ADP

ATP

37ºCpH=7

37ºCpH=7

fosfoenolpiruvatADP

fosfoenolpiruvatADPpiruvat quinasa

A B37ºCpH=737ºCpH=737ºCpH=7

37ºCpH=737ºCpH=737ºCpH=7

fosfoenolpiruvatADP

fosfoenolpiruvatADPpiruvat quinasa

A B

PAAU METABOLISME

7

6. Exercici 3A Les taules següents mostren diferents informacions relacionades amb els substrats energètics. La taula 1 informa del percentatge de l’energia consumida pel múscul esquelètic humà procedent de glúcids i de lípids segons la intensitat de l’esforç. La taula 2 informa del contingut energètic que s’obté de l’oxidació completa de 1 gram de cada substrat. Taula 1. Percentatge de l’energia consumida pel múscul esquelètic humà procedent de glúcids i de lípids segons la intensitat de l’esforç (dades referides al consum d’un individu estàndard de 75 kg de massa corporal) .

Intensitat de l’esforç % de l’energia obtinguda dels glúcids% de l’energia obtinguda dels lípidsRepòs 23 % 77 %

Esforç moderat (footing) 33 % 67 % Esforç intens (esprint) 70 % 30 %

Taula 2. Contingut energètic alliberat en l’oxidació completa de 1 gram de cada substrat.

Substrat Energia alliberada (kcal · g -1) Glúcids 4,3 kcal · g -1 Lípids 9,1 kcal · g -1

1. Si durant una sessió d’entrenament amb esforç moderat un esportista consumeix 925 Kcal, quants grams de lípids hauran estat oxidats? Expliqueu els càlculs que feu. 2. Encercleu l’opció correcta i justifiqueu la vostra elecció.

A. A partir de les dades que mostren les taules podem afirmar que quan augmenta la intensitat de l’esforç: a) disminueix notablement l’oxidació de glúcids. b) s’incrementa notablement l’oxidació d’àcids grassos. c) augmenten l’obtenció d’energia per processos anaeròbics. Aquests processos no utilitzen àcids grassos. d) es consumeixen més glúcids ja que l’energia alliberada en l’oxidació de 1 gram de glúcids és superior a la que allibera 1 gram de lípids. B. Useu els vostres coneixements per localitzar l’opció correcta. a) En l’organisme humà, un exemple d’animal, les reserves energètiques principals són el glucogen (reserva glucídica) i els triacilglicèrids (reserva lipídica). b) La β-oxidació dels àcids grassos és un procés aeròbic que s’efectua en el citosol cel·lular. c) La fermentació permet alliberar una quantitat superior d’energia que la respiració cel·lular. d) Els processos de degradació de glúcids sempre són aeròbics.

3. Les cèl·lules anaeròbies facultatives són aquelles que poden obtenir energia tant a partir de processos aeròbics com anaeròbics en funció de la disponibilitat d’oxigen.. Omple la següent taula

Processos aeròbics Processos anaeròbics Exemple de substrats Exemple de productes

Exemple de tipus d'organismes que les realitzen

Nom d'alguna via metabòlica

*

PAAU METABOLISME

8

7. Exercici 3AA les farmàcies podem trobar una gran diversitat de “barretes energètiques” que poden ser utilitzades com a substitució d’un àpat. Els nutrients que aporten subministren energia a les cèl·lules, com ara les cèl·lules musculars.

1. A continuació es mostra un esquema del metabolisme d’una cèl·lula muscular. Indiqueu els noms de les molècules o dels processos metabòlics assenyalats amb un número a l’esquema:

1

2

3

4

5

2. Observeu l’esquema atentament i justifiqueu l’afirmació següent: “les molècules o processos 3, 4 i 5 estan estretament lligats. Sense ells, la cèl·lula veuria disminuïda la síntesi de proteïnes 3. En una d’aquestes barretes energètiques podem llegir, entre molta altra informació, la composició referent a les biomolècules principals:

Proteïna 4.2 g Hidrats de carboni 17.5 g

Greixos 6.65 g a)Sabent que l’oxidació completa dels glúcids i de les proteïnes proporcionen una energia de 4 Kcal/g, i en canvi la dels lípids proporciona 9 Kcal/g, calculeu i raoneu el valor energètic d’aquesta barreta.

b)Observeu novament l’esquema. En forma de quins compostos emmagatzema l’energia la cèl·lula muscular?*

1 2

3

4

5

PAAU METABOLISME

9

8. Exercici 3A Les taules següents mostren diferents informacions relacionades amb els substrats energètics. La taula 1 informa del percentatge de l’energia consumida pel múscul esquelètic humà procedent de glúcids i de lípids segons la intensitat de l’esforç. La taula 2 informa del contingut energètic que s’obté de l’oxidació completa de 1 gram de cada substrat.

Taula 1. Percentatge de l’energia consumida pel múscul esquelètic humà procedent de glúcids i de lípids segons la intensitat de l’esforç (dades referides al consum d’un individu estàndard de 75 kg de massa corporal) .

Intensitat de l’esforç % de l’energia obtinguda dels glúcids

% de l’energia obtinguda dels lípids

Repòs 23 % 77 % Esforç moderat (footing) 33 % 67 % Esforç intens (esprint) 70 % 30 %

Taula 2. Contingut energètic alliberat en l’oxidació completa de 1 gram de cada substrat.

Substrat Energia alliberada (kcal · g -1) Glúcids 4,3 kcal · g -1 Lípids 9,1 kcal · g -1

1. Si durant una sessió d’entrenament amb esforç moderat un esportista consumeix 925 Kcal, quants grams de lípids hauran estat oxidats? Expliqueu els càlculs que feu.

2. Encercleu l’opció correcta i justifiqueu la vostra elecció.

A. A partir de les dades que mostren les taules podem afirmar que quan augmenta la

intensitat de l’esforç: a) disminueix notablement l’oxidació de glúcids. b) s’incrementa notablement l’oxidació d’àcids grassos. c) augmenten l’obtenció d’energia per processos anaeròbics. Aquests processos no utilitzen AG d) es consumeixen més glúcids ja que l’energia alliberada en l’oxidació de 1 gram de glúcids és superior a la que allibera 1 gram de lípids.

B. Useu els vostres coneixements per localitzar l’opció correcta. a) En l’organisme humà, un exemple d’animal, les reserves energètiques principals són el glucogen (reserva glucídica) i els triacilglicèrids (reserva lipídica). b) La β-oxidació dels àcids grassos és un procés aeròbic que s’efectua en el citosol cel·lular. c) La fermentació permet alliberar una quantitat superior d’energia que la respiració cel·lular. d) Els processos de degradació de glúcids sempre són aeròbics.

3. .. Omple la següent taula en relació aquests processos.

Procesos aeròbics Procesos anaeròbics

Exemple de substrats

Exemple de productes

Exemple de tipus cel·lulars o organismes que les realitzin

Nom d’alguna via metabòlica característica

*

PAAU METABOLISME

10

9.Exercici 2 Els bacteris del sofre Sulfobolus, microorganismes capaços de viure a les xemeneies

hidrotermals de les dorsals oceàniques a gran profunditat, obtenen l’energia a partir de

compostos inorgànics. Poblacions d’aquest bacteri sostenen un complex ecosistema en

absència de llum. Milers de metres més amunt, prop de la superfície, es desenvolupen

comunitats d’algues microscòpiques que constitueixen l’aliment de gran varietat de peixos

planctívors.

1. Completeu la taula següent, indicant quin és l’origen de l’energia (radiació solar, compostos orgànics, compostos inorgànics) i del carboni (CO2, matèria orgànica) pels tres tipus metabòlics que s’especifiquen. Indiqueu també quins serien els organismes fotoautòtrofs i els quimioheteròtrofs a partir dels ambients marins de l’exemple . Tipus d’organismes

segons el seu metabolisme

Origen (font)

de l’energia

Origen (font)

del carboni

Exemples d’organismes

Fotoautòtrofs

Quimioautòtrofs

Bacteris del sofre

Sulfolobus

Quimioheteròtrofs

2. Raoneu si les següents afirmacions són o no certes:

a) Les cèl·lules dels organismes quimioheteròtrofs són sempre aeròbiques

b) La fotosíntesi i la respiració cel·lular són mutuament excloents: una cèl·lula que fa

la fotosíntesi no respira*

PAAU METABOLISME

11

10.Exercici 2a Per estudiar com influeix la temperatura en la fermentació que realitzen els llevats, s’ha preparat una suspensió de llevat en una solució de glucosa. Es disposa d’un muntatge com el que es mostra en la figura, que permet mesurar la quantitat de gas que es desprèn a causa de la fermentació del llevat. Podem mantenir la temperatura a 30, 35 o 40ºC.

1. Formuleu en forma de pregunta el problema que s’investiga. Quines són les variables dependent i independent d’aquesta investigació? 2. Dissenyeu un experiment per tal d’investigar com afecta la temperatura a la fermentació del llevat. 3. En aquesta situació s’investiga un procés anaeròbic d’obtenció d’energia, la fermentació, que com ja sabeu n’hi ha de diverses menes. Contràriament la respiració cel·lular és un procés aeròbic. a) Ambdósprocessos ténen el mateix rendiment energètic? Justifiqueu la vostra resposta. b) Empleneu la taula següent de diferències entre ambdós processos. En el cas de la fermentació podeu escollir entre la làctica o l’alcohòlica.

Fermentacions (làctica o alcohòlica)

Respiració cel·lular (aeròbica)

Substrats

Productes finals

Compartiments cel·lulars on es realitza

Exemples de cèl·lules que realitzen algun tipus de fermentació (excloses les dels llevats)

PAAU METABOLISME

12

11.Exercici 2a Elodea canadiensis és una planta aquàtica especialment recomanada per a aquaris d’aigüa freda. El muntatge que es mostra al dibuix s’ha dissenyat per tal de determinar a quina temperatura es realitza la fotosíntesi a major intensitat. L’activitat fotosintètica es mesurarà a través del volum de gas acumulat a la part superior del tub d’assaig.

Branquetes de Elodea canadiensis Muntatge model utilitzat per a realitzar l’estudi Disposem de diversos muntatges idèntics amb les corresponents instal·lacions que ens permeten controlar la temperatura, la concentració de diòxid de carboni a l’aigua així com les condicions de llum. Podem modificar aquests factors per assolir els valors que s’indiquen a continuació:

- temperatura de l’aigua: 15 ºC, 20 ºC, 25 ºC, - concentració de diòxid de carboni a l’aigua: elevada, mitjana, baixa. - condicions de llum: molt intensa, intensa, atenuada.

1) a) Formuleu en forma de pregunta el problema que es vol investigar. b) Identifiqueu les variables independent i dependent. 2) En les condicions de l’enunciat de la pregunta, dissenyeu un experiment per tal de poder donar resposta al problema que es planteja en aquesta recerca. 3)A partir de l’equació general de la fotosíntesi, justifiqueu la importància del diòxid de carboni en aquest procés i expliqueu quin és el gas que s’acumula a la part superior del tub i la seva procedència.

*

PAAU METABOLISME

13

12.Exercici 1 Les vaques lleteres donen cada dia una mitjana de entre 30 i 40 litres de llet, amb un elevat contingut de greix, glúcids i proteïnes. I tot això ho produeixen a partir de l'herba de la que s'alimenten. 1) La proteïna majoritària de la llet és la caseïna. Tot i que és fabricada a partir de les

proteïnes de l'herba, la caseïna té una estructura primària diferent de la d'aquestes proteïnes. Expliqueu què és l'estructura primària i per què la de la caseïna és diferent a la de les proteïnes de l'herba.

2) A partir de la cel·lulosa de l'herba, les vaques fabriquen una gran quantitat de greix. Sobre l'esquema metabòlic indiqueu el noms dels procesos A, B, C, i D que participen en aquesta transformació. A la taula assenyaleu també a quin compartiment de la cèl·lula es produeixen els procesos B i C.

Compartiment cel·lular B C 3) Les vaques per elles mateixes no poden digerir la cel·lulosa. Aconsegueixen fer-ho gràcies a la gran quantitat de bacteris que tenen al seu aparell digestiu. Què creu que tenen els bacteris (que els hi falta a les vaques) per poder digerir la cel·lulosa? Quin tipus de relació interespecífica s'estableix entre aquests bacteris i la vaca? Expliqueu-ho.

PAAU METABOLISME

14

13.Exercici 4A En diversos tubs d’assaig hi colAloquem la mateixa quantitat d’un substrat (S) i la mateixa quantitat d’un enzim (E) que és capaç de transformar aquest substrat en un producte (P). Als diversos tubs, però, l’acidesa (pH) és diferent. Incubem tots els tubs a 37ºC durant 10 minuts i mesurem l’activitat enzimàtica per la quantitat de producte aparegut (milimols) per unitat de temps (minuts). Els resultats es recullen a la taula següent:

Acidesa (pH)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Activitat enzimàtica

(milimol/minut) 4 32 65 79 67 41 16 2 1 0

1) a) Representeu els resultats en un gràfic.

b) Expliqueu les causes dels resultats d’aquest experiment. A quin orgànul de la cèl·lula creieu que pot actuar aquest enzim?

2) a) Quines son les variables independent i dependent d'aquest experiment?

b) En aquest experiment es controla el pH però també es controlen altres factors: [S], [E], temperatura, temps… Per què cal fer-ho?.