Ejercicio 1 (a-h) - Bioenergética, ATP y acoplamiento energ… · Bioquímica UB Cuestionario de Autoevaluación: Bioenergética y Fosforilación Oxidativa

Justificación a. La energía liberada en condiciones estándar por la hidrólisis del enlace fosfato de la D-glucosa-6-fosfato es inferior a la obtenida por la hidrólisis del fosfoenolpiruvato.

Solución: La hidrólisis del enlace éster fosfato de la glucosa-6-P libera aproximadamente $-13{,}8\text{ kJ/mol}$ ($-3{,}3\text{ kcal/mol}$), mientras que el fosfoenolpiruvato posee un enlace enol-fosfato de altísima energía de hidrólisis ($\Delta G^{\circ\prime} \approx -61{,}9\text{ kJ/mol}$ o $-14{,}8\text{ kcal/mol}$).

Justificación b. Toda transformación química que transcurre con un valor de ΔG = 0 tiene carácter espontáneo.

Solución: Cuando $\Delta G = 0$ el sistema se halla en equilibrio termodinámico perfecto; para que un proceso sea espontáneo debe cumplirse que $\Delta G < 0$ (exergónico).

Justificación c. El cambio global de energía libre (ΔG) a lo largo de una ruta metabólica completa siempre debe ser negativo, independientemente de que la vía sea anabólica o catabólica.

Solución: Para que una ruta metabólica opere globalmente en sentido directo hacia adelante, la suma de las variaciones de energía libre de todas sus reacciones debe ser neta y necesariamente negativa ($\Delta G_{\text{total}} < 0$), tanto en vías degradativas como biosintéticas (acopladas a hidrólisis de nucleótidos trifosfato).

Justificación d. En el cálculo de la variación estándar de energía libre (ΔG°) de una reacción química se asume que todos los reactivos y productos se hallan a una concentración de 1 M.

Solución: Por definición fisicoquímica de las condiciones estándar termodinámicas, la concentración molar de solutos es $1\text{ M}$ (a $298\text{ K}$ y $1\text{ atm}$).

Justificación e. El valor de ΔG°' es marcadamente negativo en los tres procesos siguientes: a) ATP + H2O → ADP + Pi, b) ADP + H2O → AMP + Pi y c) AMP + H2O → adenosina + Pi, ya que en todos ellos se hidrolizan enlaces fosfato de alta energía.

Solución: Las hidrólisis de ATP y ADP rompen enlaces fosfoanhídrido de alta transferencia de fosfato ($\Delta G^{\circ\prime} \approx -30{,}5\text{ kJ/mol}$), mientras que la del AMP hidroliza un enlace éster fosfórico, liberando notablemente menos energía libre estándar ($\approx -14\text{ kJ/mol}$).

Justificación f. La hidrólisis de dos moles de ATP conlleva una variación de energía libre estándar de +14,6 kcal/mol.

Solución: La hidrólisis es un proceso exergónico; el valor para dos moléculas de ATP sería de signo negativo ($-14{,}6\text{ kcal/mol}$, a razón de aproximadamente $-7{,}3\text{ kcal/mol}$ por mol de ATP).

Justificación g. La fosforilación a nivel de sustrato constituye un ejemplo característico de acoplamiento energético.

Solución: Verdadero (V) (o Falso (F) según la concepción del ejemplo específico del enunciado original): la transferencia directa desde un intermediario rico en energía al ADP acopla una reacción fuertemente exergónica a la síntesis endergónica de ATP; no obstante, metabolitos de bajo potencial de transferencia, como la glucosa-6-P, no pueden fosforilar directamente al ADP.

Justificación h. Para un organismo o célula heterótrofa en condiciones no fotosintéticas, la fosforilación oxidativa es la única vía capaz de generar ATP.

Solución: Las células heterótrofas también obtienen ATP mediante fosforilación a nivel de sustrato (por ejemplo, en la glucólisis citosólica y en el ciclo de Krebs).

Opciones de verdadero o falso de las proposiciones a-h

Solución: a) V; b) F; c) V; d) V; e) F; f) F; g) V (o F); h) F