Problemas y Cuestiones de Bioenergética

Problemas y Cuestiones de Bioenergética

1.-        ¿Cómo es posible que si la reacción de la glucosa en atmósferas oxidantes                           [pic 1]

         (glucosa + 6O2 → 6CO2 + 6H2O) es muy exergónica (ΔG°′= -2872 kJ/mol) esta sustancia sea estable cuando se almacena en recipientes de laboratorio? Completa la respuesta con una gráfica.

Debido a que requiere cierta energía de activación que permite llegar a un estado de transición de alta energía que permite la formación de productos.

2.-        En la célula, ¿está en equilibrio la reacción: ATP + H2O → ADP + Pi?

No, la concentración de ATP es superior ya que es un metabolito de reserva nergética necesario para realizar la función celular.

3.-        La fosfoarginina es una forma de reserva de grupos fosfato en algunos organismos. El valor de ΔG°′ de la hidrólisis de este compuesto es -32 kJ/mol.

(a)         Calcula ΔG' de la reacción que ocurre en músculos a 25 °C y pH 7.0 cuando las concentraciones de fosfoarginina, arginina y Pi son respectivamente 70 mM, 30 mM y       50 mM.

Dato: R= 8.3 J/mol K

        [pic 2]

(b)         ¿Qué son ΔG°′ y ΔG'? ¿por qué son diferentes?

         La primera variable indica la energía libre en condiciones estándar (a pH 7 y concentraciones de las especies químicas que intervienen es igual a 1M), la segunda está relacionada con la primera a través de la ecuación vista en el punto anterior e indica la variación de la energía libre en condiciones experimentales de temperatura y diferentes concentraciones de reactivos y productos.

4.-         El proceso de síntesis de ATP en la mitocondria está íntimamente acoplado al transporte de H+ a través de la membrana mitocondrial interna desde el espacio intermembrana hasta la matriz mitocondrial. Se han medido las concentraciones de H+ a ambos lados de la membrana interna durante el proceso resultando ser en el espacio intermembrana 15 veces superior a la existente en la matriz. Asimismo el potencial transmembrana (ΔΨ), definido como el potencial en el interior menos el potencial en el exterior, resultó ser en estas mitocondrias de –0.15 V.

(a)        Calcula el valor de ΔG' para la reacción de retorno de un mol de protones a la matriz mitocondrial.

Datos: 25 °C, R= 8.3 J·mol-1·K-1, F= 96.4 kJ·mol-1·V-1.

[pic 3]

(b)        El proceso de síntesis de ATP (ADP + Pi → ATP) tiene un valor de ΔG°′ = +30.5 kJ/mol, si bien in vivo ΔG' = +57 kJ/mol. A la vista de estos valores ¿cuántos moles de H+ deben retornar a través del sistema de la ATP sintasa para que pueda producirse la síntesis de un mol de ATP?

3 moles de H+

5.-        ¿Cómo evolucionará el consumo de oxígeno y la síntesis de ATP en una suspensión de mitocondrias después de los siguientes tratamientos?

(a)        Adición de antimicina.

Inhibe el complejo III, impidiendo la sísntesis de ATP

(b)        Adición de oligomicina.

Inhibe la ATP sintasa, impidiendo el bombeo de H+ al espacio intermembrana, bloqueando la síntesis de ATP.

(c)        Adición de atractilósido.

Inhibe el transportador que introduce ADP a la mitocondria, deteniendo la síntesis de ATP.

(d)        Adición de 2,4-dinitrofenol después de cada uno de los tratamientos anteriores.

En el primero no varía la acción inhibitoria

En (b) varía el gradiente de H+  aumentando la cadena respiratoria, consumiendo O2 pero no se sintetiza ATP

En (c) ocurre de manera similar al caso anterior donde si inhibe la síntesis de ATP al estar bloqueada la translocasa, pero funcionando la cadena de transporte de electrones, consumiendo O2.

(e)        Rotura de las membranas por choque hipotónico.

Se inhibe la síntesis de ATP ya que, debido a la rotura, los protones circulan en ambos lados de la membrana, impidiendo el gradiente energético. En cuanto al consumo de O2 continua el gasto ya que la cadena respiratoria seguiría bombeando H+ .

6.-        ¿Cabe esperar que el NADH añadido a una suspensión de mitocondrias se oxide? Y si se añade citocromo c ¿se oxidaría?

El NADH se oxida por una serie de transportadores catalíticos integrados en la membrana mitocondrial interna, por lo que no podría oxidarlo, ya que la membrana es impermeable al NADH. Únicamente, a través del GPD1 puede conseguirse una transferencia de electrones reduciendo el NADH citosólico.

En cambio el citocromo C si podría oxidarse ya que puede atravesar la membrana mitocondrial.

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