BioCel; Objeto de Estudio 3; Actividades de Aplicación

1. Explique cómo se puede predecir la dirección de una reacción.
Sabiendo el grado al que cambien dos factores; la entalpía (delta H) y la entropía (delta S) y combinándolos matemáticamente para conocer la energía libre o delta G, la cual es la energía disponible para efectuar el trabajo que se requiere para que la reacción suceda. Si delta G es negativa habrá pérdida neta de energía y la reacción sucederá de manera espontanea como se describe (A se convertirá en B). Por el contrario, si delta G es positiva, habrá ganancia neta de energía y la reacción no sucederá espontáneamente desde A hasta B (ya que la reacción es endergónica y necesita que se le aplique energía para ocurrir). Si delta G vale 0, entonces hay equilibrio.
2. Responda las siguientes cuestiones:

a) ¿Por qué se considera a la célula un sistema abierto desde el punto de vista termodinámico?
Porque no está aislada. Está en contacto con las demás células y según la segunda ley de la termodinámica, el calor fluye de donde hay más a donde hay menos.
b) ¿Cómo funcionan los catalizadores inorgánicos y las enzimas?
Un ejemplo de catalizador inorgánico es la temperatura, la cual, al aumentar, aumenta la energía cinéticas de las moléculas, con lo que se hace más factible que reaccionen entre sí (hasta ciertos límites para sistemas biológicos). Sin embargo, los catalizadores biológicos son mucho más selectivos, rápidos, eficientes y eficaces además de estar sujetas a una gran variedad de controles celulares, genéticos y alostéricos.
Aparte de de incrementar la velocidad, las enzimas exhiben una elevada especificidad y en algunos casos pueden ser reguladas por diferentes metabolitos, aumentando y otras veces disminuyendo, de acuerdo a las necesidades del momento, su actividad.
c) ¿Qué sucede con la energía sobrante en una reacción exergónica?
Se libera en forma de calor.
3. Explique en qué proceso celular actúa el cianuro para que sea considerado una sustancia altamente tóxica para la célula.
Afecta la respiración celular, es decir, las sales del cianuro se combinan con la hemoglobina, impidiendo que se desoxigene, además, el ion CN- forma HCN en la sangre, que inhibe la acción de la enzima oxidasa citocromo (y por ende, bloqueando la cadena transportadora de electrones), la cual es esencial para la producción de energía en las células. La sangre venosa queda tan roja como la arterial, lo que es característico de las víctimas del cianuro, el cual es letal incluso en pequeñas dosis.
4. ¿Cómo regula la célula la actividad de sus enzimas y cómo y qué sucedería si estas actúan sin control?
Ya que estos procesos son esenciales para que el organismo pueda coordinar sus numerosos procesos metabólicos,
5. Explique por qué se considera que no todas las enzimas son proteínas y mencione un ejemplo.

6. Mencione 4 actividades de la vida cotidiana (no de nuestro organismo) en las cuales participan o hacemos uso de enzimas y explique cómo estas realizan su función catalítica.
1. Industria de la Cerveza. Se usan diversas amilasas, glucasas, betaglucasas, proteasas, arabinoxilasas y amiloglucasidasas para acelerar el proceso de fermentación. El objetivo es partir polisacáridos y proteínas de la malta, así como remover la turbiedad o elementos no deseados que se generan en el proceso.
2. Industria del queso. Se utiliza la renina (derivada de los estómagos de rumiantes jóvenes, como los corderos), la cual es usada para manufacturar quesos ya que hidroliza las proteínas. Se usa la lipasa en la producción de queso Roquefort y también para aumentar la maduración del queso azul danés. También es común usar la lactasa para romper la lactosa en galactosa y glucosa.
3. Ablandadores de carnes. Se usa la papaína para romper las moléculas de colágeno de la carne y hacerla mejora para el paladar humano. The mechanism by which it breaks peptide bonds involves deprotonation of Cys-25 by His-159. Asn-158 helps to orient the imidazole ring of His-159 to allow this deprotonation to take place. Cys-25 then performs a nucleophilic attack on the carbonyl carbon of a peptide backbone. This frees the amino terminal of the peptide, and forms a covalent acyl-enzyme intermediate. The enzyme is then deacylated by a water molecule, and releases the carboxy terminal portion of the peptide. In immunology, papain is known to cleave the Fc (crystallisable) portion of immunoglobulins (antibodies) from the Fab (antigen-binding) portion.
7. Explique por qué el cianuro es un elemento altamente tóxico para la célula. Haga su planteamiento en relación al tema.

8. El compuesto fosforilado de alta energía, la fosfocreatina, es utilizado en la célula como reservorio de energía cuando la concentración intracelular de ATP es muy alta. Calcule el ΔG0 de la reacción total en la cual se forma este compuesto, a partir de la transferencia del fosfato del ATP en la creatina.

ATP à ADP + Pi ΔG0 = -7.3 Kcal/mol
Creatina + Pi à Fosfocreatina ΔG0 = +10.3 Kcal/mol