6.E: Metabolismo (Ejercicios)

6.1: Energía y Metabolismo

Opción Múltiple

La energía se almacena a largo plazo en los enlaces de _____ y se utiliza a corto plazo para realizar trabajos a partir de una molécula (n) _____.

1. ATP: glucosa
2. una molécula anabólica: molécula catabólica
3. glucosa: ATP
4. una molécula catabólica: molécula anabólica

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C

La replicación del ADN implica desenrollar dos cadenas de ADN parental, copiar cada hebra para sintetizar cadenas complementarias y liberar el ADN padre e hijo. ¿Cuál de los siguientes describe con precisión este proceso?

1. Este es un proceso anabólico
2. Este es un proceso catabólico
3. Esto es tanto anabólico como catabólico
4. Este es un proceso metabólico pero no es ni anabólico ni catabólico

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A

Respuesta Libre

¿El ejercicio físico implica procesos anabólicos y/o catabólicos? Dé pruebas para su respuesta.

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El ejercicio físico implica procesos anabólicos y catabólicos. Las células del cuerpo descomponen los azúcares para proporcionar ATP para hacer el trabajo necesario para el ejercicio, como las contracciones musculares. Esto es catabolismo. Las células musculares también deben reparar el tejido muscular dañado por el ejercicio construyendo nuevo músculo. Esto es anabolismo.

Nombra dos funciones celulares diferentes que requieran energía que sean paralelas a las funciones humanas que requieren energía.

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Se requiere energía para el movimiento celular, a través del latido de cilios o flagelos, así como el movimiento humano, producido por la contracción muscular. Las células también necesitan energía para realizar la digestión, ya que los humanos requieren energía para digerir los alimentos.

6.2: Energía potencial, cinética, libre y de activación

Preguntas de revisión

Considera que un péndulo se balancea. Qué tipo (s) de energía está (n) asociado (n) con el péndulo en las siguientes instancias: i. el momento en que completa un ciclo, justo antes de que empiece a caer hacia el otro extremo, ii. el momento en que se encuentra en el medio entre los dos extremos, iii. justo antes de que llegue al final de un ciclo (justo antes del instante i.).

1. i. potencial y cinético, ii. potencial y cinético, iii. cinético
2. i. potencial, ii. potencial y cinético, iii. potencial y cinético
3. i. potencial, ii. cinético, iii. potencial y cinético
4. i. potencial y cinético, ii. cinético iii. cinético

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C

¿Cuál de las siguientes comparaciones o contrastes entre reacciones endergónicas y exergónicas es falsa?

1. Las reacciones endergónicas tienen un ∆G positivo y las reacciones exergónicas tienen un ∆G negativo
2. Las reacciones endergónicas consumen energía y las reacciones exergónicas liberan energía
3. Tanto las reacciones endergónicas como las exergónicas requieren una pequeña cantidad de energía para superar una barrera de activación
4. Las reacciones endergónicas tienen lugar lentamente y las reacciones exergónicas se producen rápidamente

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D

¿Cuál de las siguientes es la mejor manera de juzgar las energías de activación relativas entre dos reacciones químicas dadas?

1. Comparar los valores ∆G entre las dos reacciones
2. Comparar sus velocidades de reacción
3. Compara sus condiciones ambientales ideales
4. Comparar la espontaneidad entre las dos reacciones

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B

Respuesta Libre

Explique con sus propias palabras la diferencia entre una reacción espontánea y una que ocurre instantáneamente, y qué causa esta diferencia.

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Una reacción espontánea es aquella que tiene un ∆G negativo y así libera energía. Sin embargo, una reacción espontánea no necesita ocurrir rápida o repentinamente como una reacción instantánea. Puede ocurrir durante largos periodos debido a una gran energía de activación, lo que evita que la reacción se produzca rápidamente.

Describir la posición del estado de transición en una escala vertical de energía, de baja a alta, relativa a la posición de los reactivos y productos, tanto para reacciones endergónicas como exergónicas.

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El estado de transición es siempre mayor en energía que los reactivos y los productos de una reacción (por lo tanto, arriba), independientemente de que la reacción sea endergónica o exergónica.

6.3: Las leyes de la termodinámica

Preguntas de revisión

¿Cuál de los siguientes no es un ejemplo de transformación energética?

1. Encendido de un interruptor de luz
2. Paneles solares en el trabajo
3. Formación de electricidad estática
4. Ninguna de las anteriores

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A

Etiquetar cada uno de los siguientes sistemas como entropía alta o baja: i. el instante en que se pulveriza un frasco de perfume en comparación con 30 segundos después, ii. un auto viejo de los años 50 comparado con un auto nuevo, y iii. una célula viva comparada con una célula muerta.

1. i. bajo, ii. alto, iii. bajo
2. i. bajo, ii. alto, iii. alto
3. i. alto, ii. bajo, iii. alto
4. i. alto, ii. bajo, iii. Bajo

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A

Respuesta Libre

Imagina una elaborada granja de hormigas con túneles y pasadizos a través de la arena donde las hormigas viven en una gran comunidad. Ahora imagina que un sismo sacudió el suelo y demolió la granja de hormigas. ¿En cuál de estos dos escenarios, antes o después del sismo, estaba el sistema de granja de hormigas en un estado de entropía mayor o menor?

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La granja de hormigas tuvo menor entropía antes del sismo porque era un sistema altamente ordenado. Después del sismo, el sistema se volvió mucho más desordenado y tuvo mayor entropía.

Las transferencias de energía se realizan constantemente en las actividades cotidianas. Piensa en dos escenarios: cocinar en una estufa y conducir. Explicar cómo se aplica la segunda ley de la termodinámica a estos dos escenarios.

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Mientras se cocina, la comida se está calentando en la estufa, pero no todo el calor va a cocinar la comida, parte de ella se pierde como energía térmica al aire circundante, aumentando la entropía. Al conducir, los autos queman gasolina para hacer funcionar el motor y mover el auto. Esta reacción no es completamente eficiente, ya que algo de energía durante este proceso se pierde como energía térmica, razón por la cual el capó y los componentes debajo de él se calientan mientras el motor está encendido. Las llantas también se calientan debido a la fricción con el pavimento, lo que es una pérdida de energía adicional. Esta transferencia de energía, como todas las demás, también aumenta la entropía.

6.4: ATP: trifosfato de adenosina

Preguntas de revisión

La energía liberada por la hidrólisis del ATP es

1. principalmente almacenado entre los fosfatos alfa y beta
2. igual a −57 kcal/mol
3. aprovechada como energía térmica por la celda para realizar trabajos
4. proporcionar energía a las reacciones acopladas

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D

¿Cuál de las siguientes moléculas es probable que tenga la mayor energía potencial?

1. sacarosa
2. ATP
3. glucosa
4. ADP

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A

Respuesta Libre

¿Cree que la E _A para la hidrólisis de ATP es relativamente baja o alta? Explica tu razonamiento.

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La energía de activación para la hidrólisis es muy baja. La hidrólisis de ATP no solo es un proceso exergónico con un gran −∆G, sino que el ATP también es una molécula muy inestable que se descompone rápidamente en ADP + P _i si no se utiliza rápidamente. Esto sugiere una E _A muy baja ya que se hidroliza tan rápido.

6.5: Enzimas

Preguntas de revisión

¿Cuál de los siguientes no es cierto sobre las enzimas?

1. Aumentan ∆G de reacciones
2. Por lo general, están hechos de aminoácidos
3. Disminuyen la energía de activación de las reacciones químicas
4. Cada uno es específico del sustrato o sustratos particulares a los que se une

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A

Un inhibidor alostérico ¿cuál de las siguientes?

1. Se une a una enzima alejada del sitio activo y cambia la conformación del sitio activo, aumentando su afinidad por la unión al sustrato
2. Se une al sitio activo y lo bloquea del sustrato de unión
3. Se une a una enzima alejada del sitio activo y cambia la conformación del sitio activo, disminuyendo su afinidad por el sustrato
4. Se une directamente al sitio activo e imita el sustrato

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C

¿Cuál de las siguientes analogías describe mejor el modelo de ajuste inducido de unión enzima-sustrato?

1. Un abrazo entre dos personas
2. Una llave que se ajuste a una cerradura
3. Una clavija cuadrada que se ajusta a través del orificio cuadrado y una clavija redonda que se ajusta a través del orificio redondo de un juguete para niños
4. El encaje entre sí de dos piezas de rompecabezas.

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A

Respuesta Libre

Con respecto a las enzimas, ¿por qué son necesarias las vitaminas para una buena salud? Dar ejemplos.

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La mayoría de las vitaminas y minerales actúan como coenzimas y cofactores para la acción enzimática. Muchas enzimas requieren la unión de ciertos cofactores o coenzimas para poder catalizar sus reacciones. Dado que las enzimas catalizan muchas reacciones importantes, es fundamental obtener suficientes vitaminas y minerales de la dieta y de los suplementos. La vitamina C (ácido ascórbico) es una coenzima necesaria para la acción de las enzimas que construyen el colágeno, un importante componente proteico del tejido conectivo en todo el cuerpo. El ion magnesio (Mg++) es un cofactor importante que es necesario para que la enzima piruvato deshidrogenasa catalice parte de la vía que descompone el azúcar para producir energía. Las vitaminas no se pueden producir en el cuerpo humano y por lo tanto deben obtenerse en la dieta.

Explique con sus propias palabras cómo la inhibición de retroalimentación enzimática beneficia a una célula.

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La inhibición de retroalimentación permite a las células controlar las cantidades de productos metabólicos producidos. Si hay demasiado de un producto en particular en relación con lo que la célula necesita, la inhibición de retroalimentación efectivamente hace que la célula disminuya la producción de ese producto en particular. En general, esto reduce la producción de productos superfluos y conserva la energía, maximizando la eficiencia energética.