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Examen extraido del sitio oficial del MIT...

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Examen de la Unidad de Bioquímica

Pregunta 1 a) En el cuadro adyacente se muestra un ejemplo de una representación estructural.

Dibuje una representación estructural del aminoácido, ácido aspártico, que tiene la cadena lateral de: CH2COOH.

H H H - C - C –H S.S

b) La molécula dibujada arriba es un monómero que se encuentra en _________________. c) A continuación se muestra una pentosa que se encuentra en el ARN. En el diagrama, encierre en un círculo el hidroxilo que se diferencia entre los ribonucleótidos y los desoxirribonucleótidos.

OH

O

CH2 H

OH

H

H

OH

OH

H

d) Encuentra un organismo que vive en piscinas termales con temperaturas de hasta 160 °F. Encuentra que muchas de las proteínas de este organismo tienen un alto porcentaje de cisteína. Explique brevemente por qué podría ser así.

e) A la derecha hay una vista icónica de un fosfolípido.

•

Enumere qué átomos se encuentran en una molécula de fosfolípido representada por la región encuadrada de este esquema. Describe las propiedades asociadas con esta región.

•

Enumere qué átomos se encuentran en una molécula de fosfolípido representada por la región sombreada de este esquema. Describe las propiedades asociadas con esta región.

1

Pregunta 1, continuación

F)

ATP

_

a) Encuadre la parte que se agrega a una cadena en crecimiento de ácido nucleico.

b) Estrella el átomo (s) que pueden formar un enlace de hidrógeno con la base nitrogenada complementaria.

c) Encierre en un círculo la parte de la molécula que disminuye la estabilidad del ARN en comparación con el ADN.

d) Dibuja una flecha en la parte de esta molécula que modificarías para evitar un mayor alargamiento. Indique qué cambio haría junto a la flecha dibujada.

Pregunta 2 A continuación se muestra la estructura del fármaco 1, que se une al E. coli ribosoma. Indique si cada región encerrada en un círculo podría formar enlaces iónicos, enlaces de hidrógeno o interacciones hidrófobas con otra molécula completando la siguiente tabla. Complete la tabla con "sí" si ese tipo de vínculo es posible, "no" si no lo es.

O-

O

(i) C

O

H CH3

HN H2 (ii)

CH (iv)

C

CH2 O

CH3 CH3 (iii)

a) Parte

¿Podría esta parte formar

¿Podría esta parte formar

enlaces iónicos

enlaces de hidrógeno

¿Podría esta parte estar involucrada en un

Interacción hidrofóbica

(I) (ii) (iii)

(iv)

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Pregunta 2, continuación, Una representación de la droga unida a la E. coli El ribosoma se muestra a continuación. Se muestran tres aminoácidos del ribosoma que son importantes para la unión. Si este medicamento puede unirse a diferentes ribosomas bacterianos, puede ser útil como antibiótico. Se examina la capacidad de este fármaco para unirse a los ribosomas de dos especies diferentes. El fármaco se une al ribosoma de la especie 1, pero nono unirse al ribosoma de la especie 2.

Para tu información:

Lys 101 O-

Aminoácidos

O

(i) C

O

H CH 3

HN

Asn 231

H2 (ii)

CH (iv)

C

CH2 O

CH3

Leu 312

Cadena lateral

Ile

CHCH3CH2CH3

Val

CHCH3CH3

Asn

CH2CONH2

Glu

CH2CH2ARRULLO-

Lys

(CH2) 4NUEVA

Ser

HAMPSHIRE3+ CH2OH

Leu

CH2CHCH3CH3

Arg

(CH2)3NHC (NH2)2+

CH3 (iii)

Ribosoma

b) La tabla muestra las diferencias entre los ribosomas. Dada esta información, complete la tabla indicando cuáles serían de la especie 1 (el fármaco se une) y cuáles serían de la especie 2 (el fármaco no se une).

Ribosoma de:

Aminoácido encontrado en 101

E. coli Especies _____ Especies _____

Lys Glu Arg

231 Asn Ser Glu

312 Leu Val Ile

c) ¿Qué aminoácido o aminoácidos específicos impiden que el ribosoma de la especie 2 se una al fármaco 1?

d) En términos de interacciones no covalentes específicas, explique por qué el ribosoma de la especie 2 NO se unirá al fármaco

1, pero los ribosomas de E. coli y la especie 1 lo harán.

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Pregunta 3

Reacción 1) A

B, donde ΔG '= +2

a) El perfil de energía de la reacción 1 se dibuja en los ejes siguientes. • Etiqueta A, B y ΔG 'en el siguiente gráfico.

•

¿Cuál es el valor de la energía de activación?

Energía gratis

4 3 2 1

Curso de reacción

Compare la reacción 1 (arriba) con las reacciones 2 y 3 (abajo).

Reacción 2) C

D, donde ΔG '= -3, Energía de activación = +0.5

Reacción 3) E

F, donde ΔG '= +0,3, Energía de activación = +2

b) ¿Cuál de estas reacciones, 1, 2 o 3, es más probable que avance en la dirección de avance en ausencia de una enzima? Si no tiene suficiente información para responder esta pregunta, escriba"No puedo decir " debajo. Explica tu respuesta.

c) Cuando se agrega una enzima apropiada a cada una de estas reacciones, la velocidad de la reacción aumenta. ¿Qué reacción procederá más rápido? Si no tiene suficiente información para responder esta pregunta, escriba"No puedo decir " debajo. Explica tu respuesta.

d) Suponga que tiene una reacción X

Y donde ΔG = 0 y la energía de activación = +0,6 kcal / mol. En

una celda, encuentra que la reacción procede casi exclusivamente en la dirección de avance. Explique por qué podría ser así.

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Pregunta 3, continuación

La enzima 1 realiza la reacción: W - X + Y. Hay tres regiones donde la enzima 1 interactúa con el sustrato W (otra proteína) para facilitar la conversión de W en X e Y. La región 1 se estabiliza mediante interacciones hidrófobas entre las cadenas laterales de los aminoácidos que se encuentran en la enzima y el sustrato. La región 2 está estabilizada por enlaces de hidrógeno entre las cadenas laterales de los aminoácidos que se encuentran en la enzima y el sustrato. La región 3 está estabilizada por enlaces iónicos entre las cadenas laterales de los aminoácidos que se encuentran en la enzima y el sustrato.

e) Tienes los siguientes pares de aminoácidos. Para cada par dado, enumere en qué región (1, 2 o 3) este par actuaría para estabilizar la interacción de la enzima 1 con el sustrato A. Si el par pudiera encontrarse en más de una región, enumere todas las que correspondan. Si el par no se encuentra en ninguna región, escriba la palabraNINGUNO.

par

Aminoácido activado

Aminoácido sobre sustrato

¿En qué región o regiones

enzima

1 2 3 4 5 6 7 8

la pareja se encuentra?

Alanina arginina

leucina isoleucina

serina

metionina

treonina lisina

arginina

glutamina prolina

asparagina valina

ácido aspártico

lisina

serina

Pregunta 4 Se inoculan dos tubos de ensayo con la misma cantidad de medio de crecimiento idéntico y con el mismo número de células de levadura idénticas y se cultivan estas células en condiciones idénticas excepto por la presencia o ausencia de oxígeno.

a) Después de 12 horas, se ha consumido toda la glucosa de cada cultivo. Usted determina el número total de células que se encuentran en cada cultivo y encuentra que un cultivo tiene más células que el otro.

•

¿Qué cultivo tendría la mayor densidad celular, el de cultivo aeróbico o el de cultivo anaeróbico?

•

Explique por qué el cultivo que eligió anteriormente puede producir más células con la misma cantidad de glucosa que el otro cultivo.

b) Las células de ambos cultivos convierten la glucosa en piruvato a través de la glucólisis y luego metabolizan aún más el piruvato.

•

¿Pueden las células de ambos cultivos obtener la misma cantidad de ATP a partir de glucólisis? Explicar.

•

En condiciones anaeróbicas, ¿en qué molécula se encontrará finalmente el carbono del piruvato?

•

En condiciones aeróbicas, ¿en qué molécula se encontrará finalmente el carbono del piruvato?

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Pregunta 4, continuación c) En condiciones aeróbicas, cuando la glucosa se metaboliza, parte de la energía se utiliza para reducir el NAD.+ a NADH + H+. En las mitocondrias, NADH dona sus electrones a la NADH-Q reductasa, y desde allí los electrones se mueven a través de la cadena de transporte de electrones.

•

Explique por qué este proceso requiere condiciones aeróbicas.

•

Describa brevemente cómo la transferencia de electrones de una proteína a otra en la cadena de transporte de electrones da como resultado la producción de ATP.

d) En la fotosíntesis oxigénica, los electrones de la clorofila que se encuentran en el fotosistema II se donan al portador de electrones primario. ¿Cómo se reemplazan los electrones donados?

e) Los organismos fotosintéticos anoxigenicos producen ATP utilizando una cadena de transporte de electrones, pero no no producir O2 como producto de desecho. ¿Cuál es una fuente común de electrones para la conversión de NADP?+ para NADPH en este tipo de organismo?

Muchos compuestos muy reducidos cuyo potencial redox permitirá la transferencia de electrones a NADP+ podría servir como fuente de electrones. Un compuesto común es H2S.

f) Círculo todos de los procesos metabólicos que ocurren en organismos que realizan la fotosíntesis oxigenada.

Glucólisis Ciclo de Calvin

Ciclo del ácido cítrico

Fotofosforilación cíclica

Fosforilación oxidativa Fotofosforilación no cíclica.

g) Tanto la respiración como la fotosíntesis se conservan evolutivamente. Según el conocimiento actual de cómo evolucionó la vida en la Tierra, ¿cuál de estos procesos probablemente evolucionó primero? Justifica tu respuesta en el espacio a continuación.

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7.01SC Fundamentos de Biología Otoño 2011

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