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7.E: Bioquímica Microbiana (Ejercicios)

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    7.1: Moléculas orgánicas

    La bioquímica es la disciplina que estudia la química de la vida, y su objetivo es explicar la forma y la función a partir de principios químicos. La química orgánica es la disciplina dedicada al estudio de la química basada en carbono, que es la base para el estudio de las biomoléculas y la disciplina de la bioquímica. Tanto la bioquímica como la química orgánica se basan en los conceptos de química general.

    Opción Múltiple

    ¿Cuál de estos elementos no es un micronutriente?

    1. C
    2. Ca
    3. Co
    4. Cu
    Responder

    A

    ¿Cuál de las siguientes es el nombre de las moléculas cuyas estructuras son imágenes especulares no superponibles?

    1. isómeros estructurales
    2. monómeros
    3. polímeros
    4. enantiómeros
    Responder

    D

    Verdadero/Falso

    Los aldehídos, amidas, ácidos carboxílicos, ésteres y cetonas contienen grupos carbonilo.

    Contestar

    Cierto

    Dos moléculas que contienen los mismos tipos y números de átomos pero diferentes secuencias de enlace se denominan enantiómeros.

    Contestar

    Falso

    Respuesta Corta

    ¿Por qué el carbono, el nitrógeno, el oxígeno y el hidrógeno son los elementos más abundantes en la materia viva y, por lo tanto, se consideran macronutrientes?

    Identificar el grupo funcional en cada una de las fórmulas estructurales representadas.

    La Figura A tiene una C unida a un OH. La Figura B tiene un doble enlace C a un O así como un OH unido simple y R. La Figura C tiene un N unido a una R y dos Hs.

    Pensamiento Crítico

    La fórmula estructural mostrada corresponde a la penicilina G, un antibiótico de espectro estrecho que se administra por vía intravenosa o intramuscular como tratamiento para varias enfermedades bacterianas. El antibiótico es producido por hongos del género Penicillium. (a) Identificar tres grupos funcionales principales en esta molécula que comprenden cada uno dos grupos funcionales más simples. b) Nombrar los dos grupos funcionales más simples que componen cada uno de los grupos funcionales principales identificados en (a).

    Una figura química compleja comienza con un anillo de Cs; cada C está doble unido entre sí C. Fuera de este anillo es un CH2, luego una C con un O de doble enlace, luego un NH, luego un C en un cuadrado. Esta plaza tiene Cs en 3 esquinas y una N en la cuarta. La C superior izquierda está unida a los componentes anteriores discutidos aquí, la C inferior izquierda está doble unida a una O. La C superior derecha está unida a una S, que está unida a una C, que está unida a una CH, que está unida a la N en el cuadrado. De vuelta a la C que está unida a la S — esta C está ligada a dos CH3s. El C unido al N está unido a un C que está doblemente unido a un O y unido a un OH.

    7.2: Carbohidratos

    Las biomoléculas más abundantes en la tierra son los carbohidratos. Desde el punto de vista químico, los carbohidratos son principalmente una combinación de carbono y agua, y muchos de ellos tienen la fórmula empírica (CH 2 O) n, donde n es el número de unidades repetidas. Esta visión representa estas moléculas simplemente como cadenas de átomos de carbono “hidratadas” en las que las moléculas de agua se unen a cada átomo de carbono, lo que lleva al término “carbohidratos”.

    Opción Múltiple

    Por definición, los carbohidratos contienen ¿qué elementos?

    1. carbono e hidrógeno
    2. carbono, hidrógeno y nitrógeno
    3. carbono, hidrógeno y oxígeno
    4. carbono y oxígeno
    Contestar

    C

    Los monosacáridos pueden unirse para formar polisacáridos formando qué tipo de enlace?

    1. hidrógeno
    2. péptido
    3. iónico
    4. glicosídico
    Contestar

    D

    Coincidencia

    Coincide cada polisacárido con su descripción.

    ___quitina A. polímero de almacenamiento de energía en plantas
    ___glucógeno B. polímero estructural encontrado en plantas
    ___almidón C. polímero estructural encontrado en paredes celulares de hongos y exoesqueletos de algunos animales
    ___celulosa D. Polímero de almacenamiento de energía que se encuentra en células animales y bacterias
    Contestar

    C, D, A, B

    Respuesta Corta

    ¿Qué son los monosacáridos, disacáridos y polisacáridos?

    Pensamiento Crítico

    La figura representa las fórmulas estructurales de glucosa, galactosa y fructosa. a) Circular los grupos funcionales que clasifican los azúcares ya sea una aldosa o una cetosa, e identificar cada azúcar como uno u otro. (b) La fórmula química de estos compuestos es la misma, aunque la fórmula estructural es diferente. ¿Cómo se llaman tales compuestos?

    La galactosa tiene 6 carbonos con un O de doble enlace en el carbono 1; todos los demás carbonos tienen un OH. La diferencia entre glucosa y galactosa es la dirección de los grupos OH. La fructosa tiene 6 carbonos con un O de doble enlace en el carbono 2; todos los demás carbonos tienen un OH.

    Se muestran diagramas estructurales para las formas lineales y cíclicas de un monosacárido. a) ¿Cuál es la fórmula molecular de este monosacárido? (Cuente los átomos C, H y O en cada uno para confirmar que estas dos moléculas tienen la misma fórmula, y reportar esta fórmula). b) Identificar qué grupo hidroxilo en la estructura lineal experimenta la reacción de formación de anillo con el grupo carbonilo.

    Una cadena de 5 Carbones. El Carbono 1 tiene un O de doble enlace y un H. Los carbonos 2, 3 y 4, cada uno tiene un OH por encima de la cadena y un H por debajo. Carbon 5 tiene un OH y 2 Hs. La segunda imagen es un pentágono. El punto superior es una O. Moviéndose en el sentido de las agujas del reloj, cada uno de los siguientes 3 puntos están unidos a un OH y un H. El último punto está unido a una H y a una CH2OH.

    El término “dextrosa” se usa comúnmente en entornos médicos cuando se refiere al isómero biológicamente relevante de la glucosa monosacárido. Explicar la lógica de este nombre alternativo.

    7.3: Lípidos

    Aunque están compuestas principalmente por carbono e hidrógeno, las moléculas lipídicas también pueden contener oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo. Los lípidos sirven para numerosos y diversos propósitos en la estructura y funciones de los organismos. Pueden ser una fuente de nutrientes, una forma de almacenamiento de carbono, moléculas de almacenamiento de energía o componentes estructurales de membranas y hormonas. Los lípidos comprenden una amplia clase de muchos compuestos químicamente distintos, los más comunes de los cuales se discuten en esta sección.

    Opción Múltiple

    ¿Cuál de los siguientes describe los lípidos?

    1. una fuente de nutrientes para los organismos
    2. moléculas de almacenamiento de energía
    3. moléculas que tienen un papel estructural en las membranas
    4. moléculas que forman parte de hormonas y pigmentos
    5. todo lo anterior
    Contestar

    E

    Se dice que las moléculas que portan grupos polares y no polares son ¿cuál de las siguientes?

    1. hidrofílico
    2. anfipático
    3. hidrofóbico
    4. polifuncional
    Contestar

    B

    Verdadero/Falso

    Los lípidos son un grupo natural de sustancias que no son solubles en agua pero que son libremente solubles en disolventes orgánicos.

    Contestar

    Falso

    Los ácidos grasos que no tienen dobles enlaces se denominan “insaturados”.

    Contestar

    Falso

    Un triglicérido se forma uniendo tres moléculas de glicerol a una cadena principal de ácido graso en una reacción de deshidratación.

    Contestar

    Falso

    Rellenar el espacio en blanco

    Las ceras contienen ésteres formados a partir de __________ de cadena larga y __________ saturados, y también pueden contener hidrocarburos sustituidos.

    Contestar

    alcoholes; ácidos grasos

    El colesterol es el miembro más común del grupo __________, que se encuentra en los tejidos animales; tiene un sistema de anillo de carbono tetracíclico con un enlace __________ en uno de los anillos y un __________grupo libre.

    Contestar

    esteroide; doble; hidroxilo

    Pensamiento Crítico

    Los microorganismos pueden prosperar en muchas condiciones diferentes, incluidos entornos de alta temperatura, como las aguas termales. Para funcionar correctamente, las membranas celulares tienen que estar en estado fluido. ¿Cómo se espera que el contenido de ácidos grasos (saturados versus insaturados) de las bacterias que viven en ambientes de alta temperatura pueda compararse con el de las bacterias que viven en temperaturas más moderadas?

    Respuesta Corta

    Describir la estructura de un fosfolípido típico. ¿Estas moléculas son polares o no polares?

    7.4: Proteínas

    Los aminoácidos son capaces de unirse en esencialmente cualquier número, dando moléculas de esencialmente cualquier tamaño que poseen una amplia gama de propiedades físicas y químicas y realizan numerosas funciones vitales para todos los organismos. Las moléculas derivadas de aminoácidos pueden funcionar como componentes estructurales de células y entidades subcelulares, como fuentes de nutrientes, como reservorios de almacenamiento de átomos y energía, y como especies funcionales como hormonas, enzimas, receptores y moléculas de transporte.

    Opción Múltiple

    ¿Cuál de los siguientes grupos varía entre diferentes aminoácidos?

    1. átomo de hidrógeno
    2. grupo carboxilo
    3. Grupo R
    4. grupo amino
    Contestar

    C

    Los aminoácidos presentes en las proteínas difieren en cuál de los siguientes?

    1. tamaño
    2. forma
    3. grupos laterales
    4. todo lo anterior
    Contestar

    D

    ¿Cuáles de los siguientes bonos no están involucrados en la estructura terciaria?

    1. enlaces peptídicos
    2. enlaces iónicos
    3. interacciones hidrofóbicas
    4. enlaces de hidrógeno
    Contestar

    A

    Rellenar el espacio en blanco

    La secuencia de aminoácidos en una proteína se llama su __________.

    Contestar

    Estructura primaria

    La desnaturalización implica la pérdida de las estructuras __________ y __________ sin la pérdida de la estructura __________.

    Contestar

    secundaria, terciaria, primaria

    Verdadero/Falso

    Un cambio en un aminoácido en una secuencia proteica siempre resulta en una pérdida de función.

    Contestar

    Falso

    Pensamiento Crítico

    Calentar una proteína suficientemente puede hacer que se desnaturalice. Considerando la definición de desnaturalización, ¿qué dice esta afirmación sobre las fortalezas de los enlaces peptídicos en comparación con los enlaces de hidrógeno?

    La imagen mostrada representa un tetrapéptido. (a) ¿Cuántos enlaces peptídicos hay en esta molécula? (b) Identificar los grupos laterales de los cuatro aminoácidos que componen este péptido.

    Una cadena 5-C verde unida a un NH unido a una cadena C negra unida a un NH unido a una cadena C negra unida a un NH unido a una cadena 5 C azul.

    7.5: Uso de la bioquímica para identificar microorganismos

    La identificación precisa de bacterias es esencial en un laboratorio clínico para el diagnóstico y manejo de epidemias, pandemias e intoxicaciones alimentarias causadas por brotes bacterianos. En esta sección, se discuten algunos métodos que utilizan características bioquímicas para identificar microorganismos.

    Opción Múltiple

    ¿Cuál de las siguientes características/compuestos no se considera una característica bioquímica fenotípica utilizada para la identificación microbiana?

    1. poli-β-hidroxibutirato
    2. gen de ARNr de subunidad pequeña (16S)
    3. utilización de carbono
    4. composición lipídica
    Contestar

    B

    El análisis proteómico es una metodología que se ocupa de cuál de las siguientes?

    1. el análisis de proteínas que funcionan como enzimas dentro de la célula
    2. análisis de proteínas de transporte en la célula
    3. el análisis de proteínas integrales de la membrana celular
    4. el estudio de todas las proteínas acumuladas de un organismo
    Contestar

    D

    ¿Qué método implica la generación de iones en fase gaseosa a partir de microorganismos intactos?

    1. FAMA
    2. PLFA
    3. MALDI-TOF
    4. Pruebas en grupo Lancefield
    Contestar

    C

    ¿Qué método implica el análisis de carbohidratos unidos a membrana?

    1. FAMA
    2. PLFA
    3. MALDI-TOF
    4. Pruebas en grupo Lancefield
    Contestar

    D

    ¿Qué método implica la conversión de los lípidos de un microbio en compuestos volátiles para su análisis por cromatografía de gases?

    1. FAMA
    2. análisis proteómico
    3. MALDI-TOF
    4. Pruebas en grupo Lancefield
    Contestar

    A

    Rellenar el espacio en blanco

    Un análisis FAME implica la conversión de _______ a _____ más volátil para su análisis usando ____________.

    Contestar

    ácidos grasos, ésteres metílicos, cromatografía de gases

    Verdadero/Falso

    MALDI-TOF se basa en obtener un espectro de masas único para las bacterias analizadas y luego verificar el espectro de masas adquirido contra las bases de datos de espectro registradas en el software de análisis para identificar el microorganismo.

    Contestar

    Cierto

    Las pruebas de grupo Lancefield pueden identificar microbios usando anticuerpos que se unen específicamente a proteínas de la superficie celular.

    Contestar

    Falso

    Respuesta Corta

    Compare MALDI-TOF, FAME y PLFA, y explique cómo se usaría cada técnica para identificar patógenos.

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