PROBLEMAS DE BIOQUÍMICA BIOENERGÉTICA, TRANSPORTE Y METABOLISMO

...

Sol.

ΔG'o (kJ/mol-1) ΔSo (J/mol-1 K-1)

-51,4 292,8

-42,6 221,48

-53,1 207,4

9. ΔG'o para la hidrólisis del ATP a pH 7 y 25°C es de -32,2 kJ/mol, ΔG'o para la hidrólisis de la glucosa-6-fosfato a pH 7 y 25°C es -13,11 kJ/mol. A partir de estos datos calcular ΔG'o y K'eq para la reacción que tiene lugar entre la glucosa y el ATP catalizada por la enzima hexokinasa.

Sol. ΔG'o = -19,1 kJ/mol; K'eq = 2,21 x 103.

10. La ruptura del citrato hasta acetato y oxalacetato tiene un ΔG'o =

-2,84 kJ/mol. La reacción de formación de citrato a partir de oxalacetato y acetil-CoA posee, en las mismas condiciones de pH y temperatura, una K'eq = 3,2 x 105. A partir de estos valores calcular la energía libre estándar aparente y la K'eq para la hidrólisis del acetil-CoA hasta acetato y CoA.

Sol. ΔG'o = -34,27 kJ/mol; K'eq = 106 M (a 25°C).

11. Calcular K'eq y ΔG'o globales, para la conversión de ácido fumárico en ácido cítrico a pH 7, 25°C y en presencia de las enzimas, cosubstratos y cofactores adecuados:

fumarasa

Fumarato + H2O malato K'eq = 4,5

málico deshidrogenasa

Malato + NAD+ oxalacetato + NADH + H+

K'eq = 1,3 x l0-5

citrato sintasa

Oxalacetato + Ac–CoA +H2O citrato + CoA-SH

K'eq = 3,2 x l05

Sol. K'eq = 18,72; ΔGo = -7,25 kJ/mol

12. En células de levadura respirando activamente, la razón ATP/ADP es aproximadamente 10. ¿Cuál debe ser el valor de la razón 3-fosfoglicerato/l,3-difosfoglicerato para hacer termodinámicamente favo-rable la reacción de la fosfoglicerato kinasa, en la dirección de síntesis de 1,3-difosfoglicerato?

Dato: ΔG'o = +18 kJ/mol.

Sol. 142

13. La enzima manosa isomerasa cataliza la reacción:

manosa fructosa

Con objeto de obtener datos termodinámicos de la reacción se midieron las concentraciones de manosa y fructosa en el equilibrio a pH 7,0 y 25°C, siendo, respectivamente, 1,63 x 10-3 y 4,0 x 10-3 M. Calcúlese la constante de equilibrio de la reacción, la variación de energía libre estándar y la variación de energía libre cuando la concentración de fructosa es 8,0 x 10-3 M y la manosa 6,0 x 10-4 M. ¿Es, en estas condiciones, espontánea la reacción en el sentido escrito?

Sol. K'eq = 2,45; ΔG'o = -2.220 J/mol; ΔG' = 4.197 J/mol.

14. ΔG'o de la reacción A + B C + D vale -8,2 kJ/mol a pH 7,0 y 25°C. Si partimos de una concentración 4 mM de A y 6 mM de B a pH 7,0 y 25°C. ¿Cuáles serán, en el equilibrio, las concentraciones de cada uno de los reactivos y productos?

Sol. [C] = [D] = 3,7 x 10-3 M; [B] = 2,3 x 10-3 M; [A] = 0,3 x l0-3 M

15. Cuando se parte de una solución 1 mM de A y 2 mM de B a pH 7,0 y 25°C y se añade un catalizador apropiado, tiene lugar la siguiente reacción: A + B C + D. Una vez alcanzado el equilibrio, se mide la concentración de B y resulta ser 1,25 mM. Calcular ΔG'o de esta reacción.

Sol. ΔG'o = -1,46 kJ/mol.

16. La siguiente reacción:

Fosfoenolpiruvato + ADP piruvato + ATP

posee un ΔG'o = -31,35 kJ/mol.

A) Si el fosfoenolpiruvato y el ADP están presentes inicialmente a concentración 10 mM, pero no hay piruvato ni ATP ¿cuáles serían en equilibrio las concentraciones de sustratos y productos?

B) ¿Qué valor tendría ΔG' si las concentraciones de sustratos y productos fueran [ADP]/[ATP] = 4, [piruvato] = 3 x 10-2 M y [fosfoenolpiruvato] = 1 x 10-5 M?

Sol. A) [fosfoenolpiruvato] = 2 x 10-5 M; [ADP] = 2 x 10-5 M; [piruvato] = 9,97 x 10-3 M y [ATP] = 9,97 x 10-3 M.

B) ΔG' = -14,9 kJ/mol.

17. La sacarosa se hidroliza a glucosa y fructosa en presencia de sacarasa con una K'eq = 2 x 10-5 M y la fructosa se convierte en glucosa mediante la hexosa isomerasa con una K'eq = 2.

La glucosa se utiliza en la reacción:

Glucosa + ATP Glucosa 6-P + ADP ΔG'o = -16,42 kJ/mol.

A) Escribir las reacciones de la sacarasa y de la hexosa isomerasa y hallar sus ΔG'o.

B) Hallar ΔG'o para la reacción de conversión de la sacarosa en Glucosa-6-P.

C) Si la sacarosa es 0,6 mM en condiciones de equilibrio y la relación [ATP]/[ADP] = 3, calcular la concentración de glucosa-6-P.

Todas las reacciones transcurren a 37°C.

Sol. A) ΔG'o (sacarasa) = 28 kJ/mol; ΔG'o (isomerasa) = -1,8 kJ/mol. B) ΔG'o = -6,7 kJ/mol. C) [Glucosa]eq = 0,27 M

18. La K'eq de la hidrólisis del acetato de etilo a 25°C en presencia de HCl 0,1 M es 0,33 M. Calcular: a) ΔGo a 25°C de esta reacción a ese pH; b) K'eq y ΔG’o a 25°C a pH 7.

PKa acético = 5.

Sol. a) ΔG'o(pH=l) = +2,8 kJ/mol; b) K'eq = 33 M; ΔG'o(pH=7) = -8,65 kJ/mol.

19. La hidrólisis del Acetil-CoA es una reacción exergónica en condiciones estándar:

acetil-CoA + H2O acetato + H+ + CoA–SH ΔGo = -15,5 kJ/mol

¿Qué valor tendrá ΔG' de esta reacción a 25°C y pH 7, cuando acetato, CoA y acetil-CoA están todos presentes a concentración 10 mM? pKa acético = 5.

Sol. -38,3 kJ/mol