CÁTEDRA BIOQUÍMICA CARRERAS FARMACIA PROFESORADO EN QUÍMICA LICENCIATURA EN

Cátedra Estabilidad iii Trabajo Práctico nº 3 Resolución
Facultad de Periodismo y Comunicación Social (unlp) Cátedra Comunicación
Pensamiento Decolonial Teoría Crítica Desde América Latina Cátedra Florestan




metabolismo de carbohidratos


CÁTEDRA: BIOQUÍMICA

Carreras: Farmacia

Profesorado en Química

Licenciatura en Química

Licenciatura en Alimentos


INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO Y PRINCIPIOS DE BIOENERGÉTICA

Datos útiles


ºK = temperatura absoluta; R = 1,987 cal/mol ºK.


G = energía que es capaz de generar trabajo a T y P constantes.


G = G’o + RT ln [Productos]/[Reactivos].


Si se llegó al equilibrio G = 0 por lo tanto G’0 = - RT ln Keq


En condiciones standard G = G’0 pues ln [P]/[R] = 0



Relación entre energía libre y potenciales de óxido reducción

Ecuación de Nernst


E = Eo + RT ln [aceptor de electrones]

n F [dador de electrones]


En condiciones de neutralidad (pH= 7)

E’0 = R T ln Keq = E’0 (del oxidante) - E’0 (del reductor)

n F

F = cte de Faraday = 23063 cal ; n = nº de electrones que se intercambian

volt equivalente


G0= - n F E0


----------------------



1) El cambio de energía libre standard para la hidrólisis de glucosa-1-P a pH 7 y 25°C se ha medido como -5000 calorías/mol. Calcule la constante de equilibrio para esta reacción.

Glucosa-1-P + H2O ------> glucosa + Pi

2) El cambio de energía libre standard para la hidrólisis de glucosa-6-P a pH 7 y a 25°C se ha medido como –3300 calorías/mol. Dado esto y la información del ejercicio anterior, calcule el G’0 para la siguiente reacción a pH 7 y a 25°C.

Glucosa-1-P ------> Glucosa-6-P.

3) ElG’ para la hidrólisis de un azúcar-P (a 25°C y pH 7) es de -6,2 kcal/mol en una celda homogénea e hipotética, en la cual las concentraciones del estado estacionario del azúcar-P, el azúcar libre, y el Pi son 10-3 M, 0,2 mM y 5 10-2 M, respectivamente. ¿Cuál es elG’0 para la reacción? (el estado estacionario se refiere a una situación de no equilibrio que prevalece debido a un balance entre las reacciones que proveen y eliminan estas sustancias).

Azúcar-P + H2O ------> azúcar + Pi

4) ¿Cuáles de las reacciones dadas abajo serían candidatas probables para acoplarse a la formación de ATP a partir de ADP y Pi? (considere que las condiciones de reacción son pH 7 y temperatura 25°C, condiciones standard).

G’0 de hidrólisis del ATP = - 7300 cal/mol G’0(cal/mol) Keq

a) Fosfoenolpiruvato + H2O piruvato + P 2,5 . 1010

b) 3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato 1,8 . 10-1

c) Fructosa-6-P + H2O fructosa + Pi -3200

d) Succinil-SCoA + H2O succinato + HSCoA -11000



5) La combustión completa de la glucosa a CO2 + H2O tiene lugar con un ∆G’0 total de -686 kcal/mol. Cuando este proceso sucede en una célula típica, se producen 36 moles de ATP en forma concomitante a partir de ADP + Pi .

Suponiendo que el G’ de hidrólisis del ATP ---> ADP + Pi es de -10 kcal/mol y que G’ es aproximadamente igual a G’0 para la oxidación de la glucosa bajo condiciones intracelulares, ¿Qué fracción de la energía potencial de la glucosa se conserva en forma de ATP? ¿Qué le ocurre a la energía que no se conserva en el ATP?


6) La fructosa-1,6-bisP puede convertirse en glucosa-1-P mediante reacciones consecutivas:

Fructosa-1,6-bisP + H2O fructosa-6-P + Pi (G’0=-3800 cal/mol)

Fructosa-6-P <----> glucosa-6-P (K’eq = 2,0)

Glucosa-6-P <----> glucosa-1-P (K’eq = 0,0526)

A partir de esta información, calcular la K’eq y el G’0 para la reacción total a 25ºC.


7) El G’0 para la reacción de la fructosa-1,6-bisP aldolasa a 25ºC y a pH 7,0 es de 5456 cal/mol. Calcular las concentraciones de Fructosa-1,6-bisP (FDP), de Gliceraldehído-3-P (G3P) y de Dihidroxiacetona fosfato (DHAP) en el equilibrio cuando la concentración inicial de FDP es: a) 1 M, b) 10-2 M, c) 2. 10-4 M y d) 10-5 M.

Calcular el G para la reacción de la aldolasa a pH 7 a las concentraciones celulares de reactivos y productos: FDP= 3,1x 10-2 mM, G3P = 1,85 x 10-2 mM y DHAP = 1,38 x 10-1 mM.


8) La hexoquinasa cataliza la reacción:

ATP + glucosa <----> glucosa-6-P + ADP

G’0 (cal/mol)= -4562, K’eq = 2,21 103

Calcular la concentración de glucosa-6-P necesaria para forzar a la reacción de la hexoquinasa a transcurrir en sentido contrario a 25ºC (en el sentido de la formación de la glucosa y ATP) en presencia de glucosa 10-5 M, ATP 10-3 M, y ADP 10-4 M



9) Utilizando los valores de la tabla al final del cuadernillo indicar que reacciones (en condiciones estándar) podrán producirse en la dirección mostrada, suponiendo que se hallan presentes las enzimas apropiadas para catalizarlas.

a. Malato + NAD+ ------------ Oxalacetato + NADH + H+

b. Piruvato + NADH + H+ ------------- Lactato + NAD+

c. Oxalacetato + Lactato --------------- Malato + Piruvato



10) Compárese el G’0 para la oxidación del succinato por el NAD+ y por el FAD. Utilícense los datos que se dan en la tabla y supóngase que el E’0 para el par FAD/FADH2 en la succinato deshidrogenasa es próximo a 0 volts. ¿Porqué el aceptor de electrones es el FAD y no el NAD+?


Respuestas

1) Keq = 4648 M

2) G’0= - 1700 cal/mol

3) G’0= - 3473 cal/mol

4) a y d SI; b y c NO

5) 38 %; se pierde como calor

6) K’eq = 64; G’0= - 2466 cal/mol

7) FDP 1M---- FDP = 0,9901; DHAP = 9,9 x 10-3 ; G 3 P = 9,9 x 10-3

FDP 10-2 M---- FDP = 9,05 x 10-3; DHAP = 9,5 x 10-4 ; G 3 P = 9,5 x 10-4

FDP 2 x 10-4 M---- FDP = 1 x 10-4; DHAP = 9,98 x 10-5 ; G 3 P = 9,98 x 10-5

FDP 10-5 M---- FDP = 8,4 x 10-7; DHAP = 9,16 x 10-6 ; G 3 P = 9,16 x 10-6

G = 112 cal/mol

8) mayor que 0,22 mM

9) a. E’0 = - 0,154 V. No se produce; b. E’0 = 0,135 V. Sí se produce

c. E’0 = 0,019 V. Sí se produce

10) Succ------- Fum E’0 = - 0,031 V


NAD+----- NADH E’0 = - 0,32 V

E’0 = - 0,32 V– 0,031 V = - 0,351 V G’0 = + 16100 cal/mol. No es factible

FAD----------FADH2 E’0 = 0 V

E’0 = 0 V – 0,031 V = - 0,031 V G’0 = + 1429 cal/mol. No es factible en condiciones estándar. Ocurre en la célula por las concentraciones que provee el estado estacionario.


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*Valor hallado para FAD libre. El FAD (o FMN) unido a una flavoproteína puede tener un valor diferente.


Los valores de E’o son válidos sólo en condiciones de neutralidad.

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