cb31-32 enzimas y metabolismo celular 2015

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Programa

Estándar AnualGuía prácticaEnzimas y metabolismo celular

Nº__

Ejercicios PSU

1. ¿Cuál(es) de las siguientes reacciones químicas es (son) anabólica(s)?

I) Replicación de ADN. II) Formación de proteínas. III) Fotosíntesis.

A) Solo I D) Solo I y III B) Solo II E) I, II y III C) Solo III

2. Con relación a las enzimas que actúan en nuestro organismo, es correcto afirmar que

I) son sensibles a las variaciones del pH. II) suacciónesespecíficaparacadasustrato. III) todas actúan en el mismo rango de pH.

A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) I, II y III C) Solo III

Ciencias Básicas Biología

Cpech2

3. El siguiente gráfico muestra la actividad de una enzima digestiva a diferentes pH.

Act

ivid

ad e

nzim

átic

a

pH4 8 12

A partir del gráfico, es correcto afirmar que I) su nivel de pH óptimo es levemente alcalino. II) a pH fuertemente ácido, la enzima se inactiva. III) una vez desnaturalizada la enzima, se recupera por pH óptimo.


4. El nombre que recibe el proceso que transforma la glucosa en dos moléculas de piruvato es

A) acetilación. D) fermentación. B) ciclo de Krebs. E) fosforilación oxidativa. C) glucólisis.

5. El cianuro es un gas tóxico para los seres humanos, ya que una vez que entra al torrente sanguíneo forma un complejo estable (unión) con la enzima citocromo oxidasa, última enzima de la cadena transportadora de electrones que recibe al electrón y lo transfiere a una molécula de oxígeno, sintetizando ATP.

Del análisis de la información, es correcto inferir que

I) la enzima citocromo oxidasa promueve el traspaso de electrones a las mitocondrias y permite la formación de agua.

II) la falta de oxígeno provoca que el metabolismo cambie de aerobio a anaerobio, lo que conlleva a la acumulación de lactato en la sangre.

III) el cianuro bloquea la cadena transportadora de electrones, sistema central del proceso de respiración celular.


GUÍA PRÁCTICA

Cpech 3

6. Con respecto a la fermentación, es correcto afirmar que

I) esenergéticamentemenoseficientequelarespiraciónaeróbica,debidoaquelaganancianeta de ATP es muy baja.

II) se realiza solo en hongos y algunas bacterias, presentando múltiples beneficiosbiotecnológicos para el ser humano.

III) permite que las células recuperen el NAD+, para reutilizarlo en la glucólisis y producir una pequeña cantidad de ATP.

A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) Solo I y III C) Solo III

7. Respecto al ciclo de Krebs, es INCORRECTO afirmar que

A) eslavíafinaldeoxidacióndecarbohidratos,ácidosgrasosyaminoácidos. B) comienza con el acetil CoA, que se va oxidando en una serie de reacciones químicas. C) es un proceso exclusivamente aeróbico llamado también ciclo del ácido cítrico. D) produce portadores de electrones como el NADH y el FADH2. E) es una reacción anabólica que se realiza en la membrana interna de la mitocondria.

8. Respecto a las enzimas, es INCORRECTO afirmar que

A) por lo general son de naturaleza proteica. B) son catalizadores biológicos altamente específicos. C) están presentes en los seres vivos y la materia inerte. D) son reutilizables al término de una reacción química. E) son moléculas que aceleran la velocidad de una reacción.


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9. Los siguientes gráficos representan cómo la temperatura y el pH afectan la actividad de una enzima.

20 40 60

Activ

idad

enz

imát

ica

4 6 8

pH

Act

ivid

ad e

nzim

átic

a

Temperatura (ºC)

A partir del gráfico, es correcto inferir que

I) a pH 3 la enzima no tiene actividad. II) si la temperatura sobrepasa los 60 °C, la enzima se desnaturaliza. III) la actividad enzimática se duplica si la temperatura aumenta de los 20 °C a los 40 °C.


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Cpech 5

10. El siguiente esquema representa una enzima conjugada y cómo esta se une a su sustrato.

1 2 3

+

Sustrato

En relación al esquema, ¿cuáles son los nombres correctos de las estructuras indicadas por cada letra?

1 2 3

A) Apoenzima Cofactor HoloenzimaB) Apoenzima Holoenzima CofactorC) Cofactor Holoenzima ApoenzimaD) Holoenzima Apoenzima CofactorE) Holoenzima Cofactor Apoenzima

11. De los siguientes procesos asociados a la respiración celular, ¿cuál NO ocurre en el interior de las mitocondrias?

A) Glucólisis D) Cadena transportadora de electrones B) Formación de acetil CoA E) Fosforilación oxidativa C) Ciclo de Krebs

12. ¿Cuáles son los productos finales de la respiración celular aeróbica?

A) Glucosa y oxígeno. D) CO2, NADH y ATP. B) Ácido pirúvico, NADH y ATP. E) CO2, H2O y ATP. C) Acetil CoA, CO2 y ATP.


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13. Con relación al ciclo de Krebs, se le considera una vía anfibólica debido a que

I) se degradan biomoléculas orgánicas para obtener energía. II) se sintetizan biomoléculas orgánicas. III) se obtienen compuestos sin la presencia de oxígeno.

Es (son) correcta(s)

A) solo I. D) solo I y III. B) solo II. E) solo II y III. C) solo I y II.

14. El siguiente esquema muestra la degradación de la glucosa.

Glucosa Glucólisis

Acetilación Ciclo de Krebs

Fosforilación oxidativa

Fermentación

X

A partir del esquema, ¿qué producto estaría representando la X? A) Ácido pirúvico B) Acetil coenzima A C) Acido oxalacético D) Oxígeno E) Dióxido de carbono

15. Se ha señalado que el dolor localizado después de un período de ejercicio intenso se debe a la formación de cristales de ácido láctico en los músculos, el cual se produce

I) en la matriz mitocondrial. II) en condiciones anaeróbicas. III) a partir del ácido pirúvico.

Es (son) correcta(s)

A) solo I. D) solo I y II. B) solo II. E) solo II y III. C) solo III.

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16. ¿A qué etapa pasa el ácido prirúvico si no existe oxígeno en su medio?

A) Acetilación. D) Fermentación. B) Ciclo de Krebs. E) Fosforilación oxidativa. C) Glucólisis.

17. ¿Cuál(es) de los siguientes procesos es (son) sensible(s) a la falta de oxígeno?

I) Glucólisis II) Ciclo de Krebs III) Fermentación


18. En el esquema se representa la forma en que actúa la enzima amilasa salival.

Almidón(polisacárido)

Maltosa(disacárido)

Amilasa salival

Enrelaciónconelesquema,escorrectoafirmarque

I) el sustrato donde actúa esta enzima es el almidón. II) la amilasa salival es una enzima que actúa en una reacción de tipo catabólica. III) al término de la reacción química la amilasa no sufre cambios y puede ser reutilizada.



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19. Lossiguientesgráficosmuestrancómolaconcentracióndelsustratoydelaenzimaafectanalavelocidad de una reacción química.

Concentración de enzima

Act

ivid

ad e

nzim

átic

a

Concentración de sustrato

Act

ivid

ad e

nzim

átic

a

Delanálisisdelgráfico,escorrectoinferirque

I) una mayor concentración de la enzima va a acelerar la reacción química, siempre que exista disponibilidad del sustrato.

II) la concentración del sustrato y de la enzima van a acelerar la reacción química, siempre que la temperatura se encuentre en su rango óptimo.

III) a mayor concentración del sustrato la actividad enzimática aumenta, hasta cuando el sistema se satura por falta de enzima o exceso de sustrato.


20. Las ligasas son un grupo de enzimas que catalizan la unión de dos moléculas a partir de la formacióndeenlacescovalentes.Conrespectoalasligasas,escorrectoafirmarque

I) actúan únicamente a pH neutro. II) actúan en reacciones anabólicas. III) necesitan de un cofactor para aumentar su actividad enzimática.


21. El nombre que recibe el proceso en el cual se forman 34 moléculas de ATP es

A) fermentación.B) ciclo de Krebs.C) glucólisis.D) fosforilación oxidativa.E) acetilación.

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22. Elsiguientegraficomuestracómolaconcentracióndesustratoafectalavelocidaddeunareacciónquímica

Concentración del sustrato

Velo

cida

d de

reac

ción

Apartirdelgráfico,sepuedeafirmarque

I) la concentración de sustrato influyede formadirecta sobre la velocidadde la reacción,aumentándoladeformainfinita.

II) la velocidad de la reacción aumenta a medida que la concentración de sustrato también lo hace, hasta cierto punto en el cual se mantiene constante.

III) la velocidad de la reacción aumenta, mientras aumenta la concentración de sustrato y la temperatura de la reacción.

A) Solo I D) Solo I y IIB) Solo II E) Sólo II y IIIC) Solo III

23. El siguiente esquema muestra la acción de una enzima sobre un sustrato.

1

2

3

4

A partir del esquema, ¿qué representa cada número?

1 2 3 4A) Enzima Sustrato Producto CoenzimaB) Enzima Sustrato Complejo enzima-sustrato ProductoC) Sustrato Enzima Cofactor ProductoD) Enzima Sustrato Producto HoloenzimaE) Sustrato Enzima Complejo enzima-sustrato Producto


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24. ¿Cuál de las siguientes es una característica de las enzimas?

A) Reducen la energía de activación de una reacción.B) Soneficientesengrandescantidades.C) Seadecuanaltipodesustrato,nosonespecíficas.D) Al acelerar una reacción se alteran químicamente.E) Aumentan la energía de activación de una reacción.

25. El siguiente esquema muestra distintas zonas de la mitocondria.

1

2

A partir del esquema, ¿qué etapas de la respiración celular se llevan a cabo en la zona que indica

cada número?

1 2

A) Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa Glucólisis y acetilación

B) Glucólisis y acetilación Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa

C) Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa Acetilación y ciclo de Krebs

D) Glucólisis y ciclo de Krebs Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa

E) Acetilación y ciclo de Krebs Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa

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Tabla de corrección

Ítem Alternativa Habilidad 1 Reconocimiento2 Reconocimiento3 ASE4 Reconocimiento5 ASE6 Comprensión7 Reconocimiento8 Reconocimiento9 ASE

10 Comprensión11 Reconocimiento12 Reconocimiento13 Comprensión14 Comprensión15 Comprensión16 Comprensión17 Comprensión18 Comprensión19 ASE20 Comprensión21 Reconocimiento22 ASE23 Comprensión24 Reconocimiento25 Comprensión


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Resumen de contenidos

1. Enzimas

Las enzimas son mayormente proteínas formadas por una o varias cadenas polipeptídicas. Se trata de catalizadores reguladores que aceleran las reacciones. En algunas enzimas, la actividad catalítica depende exclusivamente de su estructura proteica. En otros casos, se necesita de otras sustancias para que la enzima actúe. Esta sustancia se denomina cofactor si es inorgánico y coenzima si es orgánico y pueden ser:

Cofactores (Inorgánicos)Mg+, Mn2+, Cu2+, Zn2+, Na+ y otros.

Coenzimas (Orgánicos)NAD, NADP, FAD, CoA y otros.

La energía de activación se define como la energía mínima requerida por un sistema de partículas para que se produzca una reacción química. Las enzimas logran sus efectos reduciendo la energía de activación. En consecuencia, la velocidad a la que se alcanza el equilibrio es mayor en presencia del catalizador.

Avance de la reacción

Ene

rgía

Energía de activación sin la enzima

Sin enzima

Conenzima

Energía total liberada durante la reacción

Energía de activación con la enzima

1.1 Características de las Enzimas

- Son eficientes, es decir, actúan en pequeñas cantidades.- No son alteradas químicamente, es decir, se recuperan por completo al finalizar la reacción.- No afectan el equilibrio de la reacción, solo hacen que este equilibrio se alcance más rápidamente.- Son específicas.- Están sujetas a regulación.

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1.2 Actividad Enzimática

Enzima + Producto ComplejoEnzima-Sustrato

Enzima

Sustrato

Sitio Activo

1. Los sustratos entran en el sitio activo con una orientación específica.

3. Los sutratos, ya unidos, salen de la enzima, la cual está lista para otros sustratos.

2. Los sustratos y el sitio activo cambian de forma, promoviendo la reacción entre los sustratos.

El primer paso en el desarrollo de la actividad enzimática es la unión del reactante o sustrato a la enzima en su sitio activo. Las enzimas forman enlaces químicos transitorios con sus sustratos, originando el complejo enzima sustrato. Cuando se desdoblan estos complejos, se libera el producto y se regenera la enzima original.

1.3 Modelos complejo enzima-sustrato

Modelo llave-cerradura

Las enzimas son muy específicas, en base a esto se deduce que enzima y sustrato poseen complementariedad geométrica, es decir, sus estructuras encajan exactamente una en la otra. La enzima es una especie de cerradura y el sustrato la llave que encaja perfectamente.

Modelo ajuste-inducido

Las enzimas son estructuras bastante flexibles, por lo que el sitio activo podría cambiar su conformación estructural al interaccionar con el sustrato y, de esta forma, la enzima puede llevar a cabo su función catalítica. Este modelo plantea una especificidad relativa, ya que la enzima podría interaccionar con distintos sustratos.


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1.4 Cinética Enzimática

La cinética enzimática estudia la velocidad de las reacciones que catalizan las enzimas y los factores que modifican esta velocidad. Estos factores son:


Velocidad máxima

Velo

cida

d de

la re

acci

ón


Temperatura

Velocidadmáxima

Velo

cida

d de

la re

acci

ón

Temperatura

Temperatura óptima

pH

Velo

cida

d de

la re

acci

ón

pH

Velocidadmáxima

pHóptimo

2. Metabolismo

La totalidad de las transformaciones bioquímicas que ocurren en un organismo, ya sea en el sentido de la fabricación o bien de la degradación, se denomina metabolismo. Las reacciones que conforman el metabolismo se clasifican en dos tipos:

a. Reacciones catabólicasSon todas aquellas reacciones que se caracterizan por la oxidación de un sustrato para formar sustancias más simples. Las reacciones catabólicas son exergónicas, ya que liberan energía.

b. Reacciones anabólicasSon todas aquellas reacciones de síntesis de moléculas y macromoléculas complejas a partir de sustancias más simples. Se caracterizan por la reducción de un sustrato y requieren del suministro de energía, por tanto, son endergónicas.

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Cpech 15

2.1. Catabolismo y respiración celular

El catabolismo está representado principalmente por el conjunto de reacciones que integran la respiración celular, proceso por el cual se degradan los nutrientes, principalmente la glucosa, pero también los aminoácidos y ácidos grasos. Las reacciones que se llevan a cabo en este proceso son de tipo oxidativas. Hay dos tipos de respiración celular, la respiración aeróbica (con O2) y la anaeróbica (sin O2).

Respiración aeróbica (se obtienen 36/38 ATP)

GLUCÓLISIS

NADH

NADH

ATPGLUCOSA

ACETIL-CoA

ATP

NADHFADH

ATP

Ácido pirúvico

CADENARESPIRATORIA

CICLO DE KREBS

a. Glucólisis

Rompimiento de una molécula de glucosa en 2 moléculas de piruvato. Ocurre en el citoplasma y se libera ATP y NADH.


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Registro de propiedad intelectual de Cpech.Prohibida su reproducción total o parcial.

b. AcetilaciónEn este proceso se degrada al ácido pirúvico hasta acetil coA. Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial.

c. Ciclo de Krebs

También llamado ciclo del ácido cítrico. Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial. Es una secuencia cíclica de reacciones, en la cual el acetil CoA (acetil-CoA) que se obtuvo del catabolismo del piruvato, se oxida en presencia de O2, liberando CO2, H2O, y poder reductor formado a partir de las coenzimas NAD+ y FAD+, que se convierten respectivamente en NADH y FADH2.

d. Transporte de electrones y síntesis de ATP

Recibe el nombre de cadena de transporte de electrones o cadena respiratoria. Se lleva a cabo en la membrana mitocondrial interna, implica la oxidación liberadora de energía. El NADH y FADH2, obtenidos en el ciclo de Krebs, son moléculas reducidas que donan sus electrones a la cadena transportadora de electrones (se oxidan), cuyo último aceptor es el oxígeno. La transferencia de electrones va acompañada del transporte de protones desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembrana, produciéndose un potencial electroquímico que ayudará a que la ATP sintetasa forme ATP, proceso completo que recibe el nombre de fosforilación oxidativa.

Respiración anaeróbica

Fermentación láctica: la glucosa se desagrada produciendo ácido láctico como desecho. Se produce en muchas bacterias (bacterias lácticas), también en algunos protozoos y en el músculo esquelético humano (cuando es sometido a estrés físico), entre otros. El rendimiento energético es menor.

Fermentación alcohólica: la glucosa se degrada produciendo alcohol etílico como desecho. Se desarrolla en levaduras (hongo unicelular) y algunas bacterias. La fermentación alcohólica es la base de las siguientes aplicaciones en la alimentación humana: pan, cerveza, vino y otras.

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