Exercici 1 (-->examen)

Exercici 1 (-->examen)
El gràfic mostra l’evolució de l’acidesa muscular, al llarg del temps, en un esportista
que participa en una cursa que requereix un esforç continuat moderat i que finalitza amb
un esforç molt més intens. També s’hi observa el període de recuperació al llarg del
qual es retorna als nivells d’acidesa muscular normals.
1.- (1 punt)
Quina és la durada aproximada de la carrera? 25 minuts I del període de recuperació?
35 minuts
Assenyaleu clarament en el gràfic amb les lletres A, B i C, els tres períodes que
s’esmenten en el text (A: període amb un esforç continuat moderat, B: període amb un
esforç molt més intens, C: període de recuperació).
¿Cómo se produce el ácido láctico?
 Proceso químico de producción de energía en las células, que se produce a partir del
ácido piruvico a través de la enzima lactato deshidrogenasa (LDH) en procesos de
fermentación.
 La fermentación de ácido láctico también la produce las bacterias Lactobasillus . Estas
bacterias pueden encontrarse en la boca , y puede ser las responsables del progreso
de la caries previamente iniciada por otras bacterias .
 El ácido láctico al perder el hidrogeno de el grupo carboxilo llegara a producir el ion
lactato.
¿Qué es el lactato y como se produce ?
 El lactato se produce constantemente durante el metabolismo y sobre todo durante el
ejercicio, pero no aumenta su concentración hasta que el índice de producción no
supere al índice de eliminación de lactato.
 El aumento de la concentración de lactato ocurre generalmente cuando se realiza
ejercicio intenso y sobrepasa la disponibilidad de oxigeno en sangre. Bajo estas
condiciones la piruvato deshidrogenasa no alcanza a convertir el piruvato a Acetil –
CoA lo suficientemente rápido y el piruvato comienza a acumularse.
 Esto generalmente inhibiría la glucolisis y reduciría la producción de ATP (energía), si
no fuera por que el lactato deshidrogenasa reduce el piruvato a lactato.
 Al ciclo que comprende la glicólisis en la célula muscular y su reciclaje por
gluconeogénesis en el hígado se conoce como ciclo de cori
Relación del ácido láctico con los músculos
 Al contrario de lo que mucha gente cree, el incremento de la cantidad de lactato no es
causante directo de laacidosis ni es responsable de las agujetas. Esto se debe a que el
ácido láctico no es capaz de liberar el cation hidrogeno y en segundo lugar porque la
acidez del lactato (ácido láctico) no se encuentra en estado ácido, sino en su forma
base, como lactato.
 Durante ejercicios intensos el metabolismo no produce ATP tan rápido como lo
demanda el músculo. Como resultado la glucólisis se transforma en el principal
productor de energía y puede producir ATP a altas velocidades. Debido a esto de los
tejidos se ven agotados, causando una caída del ph y produciendo acidosis.
 Éste es uno de los factores, entre tantos, que contribuye al dolor muscular agudo
experimentado poco después del ejercicio intenso.
2.- (1 punt) Feu un esquema de les vies metabòliques implicades en el catabolisme energètic
de les cèl·lules musculars. Utilitzant l’esquema que heu fet, raoneu per què es produeix el
descens de pH que s’observa en el gràfic.
Als primers 22 minuts i mig de carrera les vies metabòliques que hi tenen lloc són les
del catabolisme aeròbic: 1-glicòlisi o bé 2-ß-oxidació d’àcids grassos + 3-Cicle de
Krebs + 5-cadena respiratòria (o de transport d’electrons) i fosforilació oxidativa o
formació d’ATP per l’ATP sintetasa. Requereix O2 (amb la lletra E en el gràfic). Si la
demanda d’energia al múscul per unitat de temps s’incrementa molt, com és el cas en un
període d’esforç molt intens –a alta velocitat- no és suficient l’ATP obtingut
aeròbicament, i es recorre a obtenir ATP anaeròbicament, a través de la fermentació
làctica (4 en el gràfic), que és menys eficient (2 ATP front 36-38) però molt més ràpida.
La reducció de pH s’explica per l’obtenció de lactat, una substància àcida.
3.- (1 punt) El gràfic següent mostra la corba d’activitat d’un enzim en funció de
l’acidesa del medi.
a) Indiqueu quin seria el nivell d’activitat d’aquest enzim en el múscul durant els
diferents moments de la cursa que es mostren a la taula i digueu quin és el seu pH
òptim:
Temps transcorregut des
de l’inici de la carrera
% de l’activitat màxima
15 minuts
100% (esforç continuat moderat)
25 minuts
12’5% (esforç molt intens)
40 minuts
75% (període de recuperació)
pH òptim
7,1
Penso que és molt fácil, ojalà us surti alguna xorrada com això a l’examen!...
b) L’acidesa és un dels factors que influeixen en l’activitat dels enzims, però no n’és
l’únic. Enumereu un parell de factors que, a més de l’acidesa, modifiquin l’activitat
enzimàtica i expliqueu el mecanisme pel qual ho fan.
Factor
temperatura
Mecanisme pel qual es modifica l’activitat de l’enzim
Temperatures per damunt d’uns 40-45ºC poden provocar la
desnaturalització, que consisteix a la pèrdua d’estructura
tridimensional que comporta al seu torn la pèrdua de la
funcionalitat de l’enzim
0,2 punts
0,1 punts
inhibidors
Són substàncies que poden ser similars al substrat (ocupant el
centre actiu si és un inhibidor competitiu) o bé unir-se a un centre
diferent a l’actiu la qual cosa el modifica en part. En tots dos casos
es provoca una disminució en la funcionalitat -en l’activitat
enzimàtica- de l’enzim, bé sigui augmentant la Km o bé
disminuint la Vmax.
0,1 punts
0,2 punts
5. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ACTIVIDAD ENZIMATICA
La eficacia de un enzima se mide por la velocidad de transformación del sustrato en
producto. La actividad de las enzimas se ve afectada por diversos factores entre los que
destacan los siguientes:
Concentración del sustrato
En toda reacción catalizada por un enzima, si se mantiene constante la concentración del
E, la velocidad de la reacción aumenta exponencialmente al incrementarse la
concentración del sustrato, ya que al existir más moléculas de sustrato es más probable
el encuentro con el enzima y la formación del complejo E-S.
Este aumento de velocidad es rápido para concentraciones bajas de sustrato y, a medida
que este aumenta, se va haciendo más lento hasta que la concentración del sustrato
alcanza un cierto valor, a partir del cual, aunque aumente la concentración del mismo,
no aumenta la velocidad de la reacción. Esto es debido a que el enzima esta saturada
por el sustrato; es decir, todas las moléculas del enzima están unidas al sustrato
formando el complejo E-S. Cuando ocurre esto, se dice que la reacción ha alcanzado la
velocidad máxima.
En 1913 Leonor Michaelis y a Maud Menten estudiaron la variación de la velocidad de
una reacción enzimática en función de la concentración del sustrato y propusieron la
siguiente ecuación, que es válida para concentraciones de sustrato no saturante.
Donde:
V es la velocidad de la reacción para una determinada concentración de sustrato.
Vmax es la velocidad máxima de la reacción.
[S] es la concentración del sustrato.
Km es una constante denominada constante de Michaelis-Menten, es característica de
cada enzima.
Si en la ecuación (1) hacemos V = ½ Vmax y despejamos Km obtenemos que Km =
[S]
Km. Se puede definir como la concentración de sustrato necesario para que la
velocidad de la reacción sea la mitad de la velocidad máxima. Se mide en unidades de
concentración. La Km nos indica la afinidad de un enzima por su sustrato:
·Si Km es alta indica que el enzima tiene poca afinidad por el sustrato ya que se
necesita una concentración de sustrato elevada para alcanzar la mitad de la velocidad
máxima.
·Si Km es baja indica que el enzima tiene mucha afinidad por el sustrato ya que se
necesita una concentración de sustrato baja para alcanzar la mitad de la velocidad
máxima.
Temperatura
La Tª influye en la actividad enzimatica. En general por cada 10ºC que aumente la
temperatura la velocidad de la reacción aumenta de 2 a 4 veces. Esta regla se cumple
hasta que la temperatura alcanza un valor máximo (Tª óptima) donde la actividad es
máxima. Esto se debe a que al aumentar la Tª aumenta el movimiento de las moléculas
y, por tanto aumenta la probabilidad de encuentro entre el S y el E.
Si la Tª aumenta por encima de la Tª óptima, disminuye e incluso cesa la actividad
enzimática debido a que la enzima se desnaturaliza.
Cada enzima posee una Tª óptima, en las enzimas humanas suele estar alrededor de
37ºC. Los animales poiquilotermos debido a que carecen de mecanismos para regular la
Tª corporal, se ven obligados a hibernar en la estación fría pues la actividad de sus
enzimas debido a las bajas temperaturas es muy baja.
pH
El pH es otro factor que influye en la actividad enzimática, debido a que el pH influye
en la ionización de los grupos funcionales de los aminoácidos que forman la proteína
enzimática. Cada enzima realiza su acción dentro de un determinado intervalo de pH,
dentro de este intervalo habrá un pH óptimo donde la actividad enzimatica será
máxima. Por debajo del pH minimo o por encima del pH máximo el enzima se
inactiva ya que se desnaturaliza. En la mayoría de las enzimas el pH óptimo esta
próximo a la neutralidad, aunque hay excepciones.
Inhibidores:
Son compuestos químicos que se unen al enzima, en distintos puntos del mismo y
disminuyen o incluso impiden su actividad. Estos compuestos pueden ser de distintos
tipos: iones, moléculas orgánicas y a veces el producto final de la reacción. A la acción
que realizan se la denomina inhibición. La inhibición puede ser:
·Inhibición irreversible: Cuando el inhibidor impide permanentemente la actividad
enzimática, bien porque se une de forma permanente con grupos funcionales
importantes del centro activo o bien porque altera su estructura. A estos inhibidores se
les denomina venenos y a la inhibición que realizan se la denomina envenenamiento
del enzima. Ej. La penicilina que inhibe las enzimas que sintetizan la pared bacteriana.
El ión cianuro actúa sobre la citocromo oxidasa (enzima respiratorio).
·Inhibición reversible: El inhibidor se une al enzima de forma temporal mediante
enlaces débiles e impide el normal funcionamiento del mism, pero no la inutiliza
permanentemente.
Puede ser de dos tipos:
Competitiva: El inhibidor es similar al sustrato y se puede unir al centro activo del
enzima impidiendo que lo haga el sustrato. Es decir ambos, inhibidor y sustrato
compiten por unirse al centro activo del enzima. La acción suele anularse aumentando la
concentración del sustrato
No competitiva: El inhibidor no compite con el sustrato, puede actuar de 2 formas:
-Sobre el enzima, uniéndose a el en un lugar diferente al centro activo y modificando
su estructura lo que dificulta que el enzima se pueda unir con el sustrato.
-Sobre el complejo E-S uniéndose a él y dificultando su desintegración y por lo tanto la
formación de los productos.
Exercici 2 (-->pautes)(--> pàgina principal) (-->continguts bàsics)
FA uns 6 milions d’anys les illes Balears estaven unides a laPenínsula Ibèrica. La
sargantanaPodarcis muralishabitava totaquest territori fins que, degut a la separació de les
illes, grupsd’aquesta sargantana van quedar aïllats del continent i entre ells
mateixos.Actualment podem trobar a cada illa una espècie diferent del
gènerePodarcis:Podarcis lilfordia Mallorca,Podarcis pityuesensisaFormentera, etc
1) (1 punt) Tenint en compte el concepte biològic d’espècie, Com es podria
demostrar que dues poblacions de sargantanes, que es troben cadascuna a un
illot, són de diferent espècie?
Es podria demostrar que aquestes poblacions són diferents creuant dos individus que
pertanyessin respectivament a la població de cada illot: si NO aconseguíssim obtenir
una descendència fèrtil podriem suposar que es tractaria d’espècies diferents.
2) (1 punt) Utilitzeu els conceptes següents: mutació, selecció natural i variabilitat
intraespecífica per justificar, d’acord amb les idees científiques actuals, la situació
descrita a l’enunciat.
Hi ha una espècie, Podarcis muralis, amb una certa variabilitat intraespecífica
pel que fa a la mida, color i dibuixos. Quan les illes queden aïllades, hi ha una
barrera geogràfica, que impedeix que es continuïn reproduint entre elles. A
cada illa les mutacions que es van produint, poden incrementar aquesta
variabilitat i les característiques són seleccionades segons siguin o no
adequades a l’ambient (aliment, depredadors, variables ambientals,...) propi
de cada illa. Els individus que tenen unes característiques òptimes per l’illa
on es troben, es poden reproduir de manera avantatjosa davant els que no
les tenen, és a dir, es produeix una selecció natural. En el moment en que ja no
es poden reproduir entre elles donant una descendència fèrtil seran espècies
diferents.