Quina relació té la b oxidació dels acids grassos amb la respiració aeròbica de la glucosa
Enviado por Chuletator online y clasificado en Deporte y Educación Física
Escrito el en catalán con un tamaño de 58,05 KB
Exercici 1 (Solucionari)
1. La intolerància a la lactosa, que afecta alguns nadons, és deguda a la falta de l’enzim lactasa. Aquest enzim hidrolitza la lactosa i la converteix en glucosa i galactosa. En l’esquema següent es representen les vies metabòliqües que permeten obtenir energia a partir dels diferents components de la llet:
[1 punt]
A) Indiqueu quina via de l’esquema (A, B o C) serà afectada per la intolerància a lalactosa i expliqueu raonadament quines són les conseqüències metabòliqües d’aquesta situació. La via A que correspon a l’actuació de la lactasa, enzim específic que hidrolitza la lactosaEls alumnes han dir que aquestes persones no poden fer servir la lactosa com a font d’energia- Poden esmentar també que això pot originar un desequilibri en el catabolisme ja que solament podran obtenir energia a partir d’àcids grassos i proteïnes (la lactosa és el principal sucre de la llet, i és un nadó). Via A: disacàrid lactosa a glucosa 0,2 punts Conseqüències 0,3 punts Total de la pregunta a):0,5 punts (0,2 + 0,3) |
B) D’on pot obtenir l’energia un nadó afectat d’intolerància a la lactosa?De la degradació (catabolisme) dels triglicèrids i/o de les proteïnes0,5 punts per una de les dues respostes (o per les dues) |
2. Completeu la taula indicant el nom de les vies metabòliqües de l’esquema anterior
assenyalades amb els números 1, 2, 3, 4 i 5, i indiqueu també el compartiment cel·lular
on es produeixen:
[1 punt]
VÍA METABÒLICA | COMPARTIMENT CEL·LULAR | |
1 | Glucòlisi | Citoplasma o citosol o hialoplasma |
2 | Fermentació làctica | Citoplasma o citosol o hialoplasma |
3 | Beta-oxidació dels àcids grassos | Matriu mitocondrialPer dir mitocondris, només 0,03 punts |
4 | Cicle de Krebs / CicleDe l'àcid cítric / Cicle dels àcids tricarboxílics | Matriu mitocondrialPer dir mitocondris, només 0,03 punts |
5 | Cadena respiratòria / transportadora d’electrons / transport electrònic / fosforilació oxidativa | Membrana interna dels mitocondris o crestes mitocondrialsPer dir mitocondris, només 0,03 punts |
0,10 punts per casella fins, a
1 punt total.
3. Els bacteris del gènere Lactobacillus, que utilitza la indústria en la producció de iogurt, converteixen la lactosa en glucosa i galactosa.
[1 punt]
A) Els iogurts causaran el mateix problema que la llet en els nadons amb intolerància
a la lactosa? Justifiqueu la resposta.
Els iogurts no causaran el mateix problema, atès que el iogurt –llet fermentada- no aporta lactosa, però sí que aporta la resta dels nutrients.
0,1 punt per dir que no
0,4 punts per justificar-ho
Total de la pregunta a):
0,5 punts (0,1 + 0,4)
b) En l’esquema següent es mostra la degradació de la lactosa, i s’indiquen dos dels enzims implicats. Creieu que són intercanviables els enzims A i B? És a dir, l’enzim A podria fer la funció de l’enzim B? Justifiqueu la resposta d’acord amb les característiques generals d’actuació dels enzims.
No són intercanviables. L’acció dels enzim és específica (especificitat pel substrat i per l’acció sobre el substrat), i per tant no són intercanviables: l’enzim A (lactasa) hidrolitza el disacàrid lactosa. Després la galactosa és el substrat de l’enzim B (no cal que en sàpiguen el nom), que la transforma en glucosa.
0,1 punts per dir que no són intercanviables
0,4 punts per justificar-ho correctament
Total de la pregunta b):
0,5 punts (0,1 + 0,4)
Exercici 2
El beri-beri és una malaltia causada per un dèficit en la vitamina B1 (tiamina). És endèmica en alguns països asiàtics i és pròpia de les poblacions que s'alimenten gairebé exclusivament d'arròs blanc que quasi no conté vitamines del complex B. La tiamina és indispensable per a la síntesi del pirofosfat de tiamina (TPP). Aquest compost és un coenzimque participa, juntament amb l’enzim piruvat-deshidrogenasa i d’altres coenzims, en la transformació del piruvat en acetil-CoA.
a) Les persones que pateixen beri-beri presenten nivells elevats de piruvat en sang, especialment després d’una ingesta rica en glucosa. Quina relació hi ha entre aquest fet i el dèficit de vitamina B1? [1 punt]
b) Un dels símptomes de les formes lleus de beri-beri és l’astènia, això és, la sensació patològica de debilitat o cansament, generalitzada a tot el cos, semblant a la que s’experimenta després de fer exercici físic intens. Utilitza els teus coneixements sobre el metabolisme energètic per a relacionar el dèficit de vitamina B1 amb l’astènia associada amb les formes lleus de beri-beri. [1 punt]
Exercici 2 (Solucionari )
El beri-beri és una malaltia causada per un dèficit en la vitamina B1 (tiamina). És endèmica en alguns països asiàtics i és pròpia de les poblacions que s'alimenten gairebé exclusivament d'arròs blanc que quasi no conté vitamines del complex B. La tiamina és indispensable per a la síntesi del pirofosfat de tiamina (TPP). Aquest compost és un coenzimque participa, juntament amb l’enzim piruvat-deshidrogenasa i d’altres coenzims, en la transformació del piruvat en acetil-CoA.
1) Les persones que pateixen beri-beri presenten nivells elevats de piruvat en sang, especialment després d’una ingesta rica en glucosa. Quina relació hi ha entre aquest fet i el dèficit de vitamina B1? [1 punt]
Resposta model:
- La glucosa és degradada a piruvat mitjançant el procés de la glucòlisi (0,2 punts)
.
- En condicions aeròbies, el piruvat és transformat en acetil-CoA gràcies a l’acció catalítica de la piruvat deshidrogenasa (0,2 punts)
.
- El dèficit de vitamina B
1, molècula precursora del pirofosfat de tiamina, reduirà la disponibilitat d’aquest coenzim (0,2 punts)
.
- Conseqüentment, la piruvat deshidrogenasa serà menys efectiva en la seva funció i el piruvat s’acumularà en sang (0,4 punts)
.
L’ordre de l’explicació no ha de ser necessàriament aquest. Es considerarà correcte qualsevol explicació que inclogui aquests punts i que tingui lògica argumental, amb la puntuació concreta esmentada per a cada ítem de la deducció.
2) Un dels símptomes de les formes lleus de beri-beri és l’astènia, això és, la sensació patològica de debilitat o cansament, generalitzada a tot el cos, semblant a la que s’experimenta després de fer exercici físic intens. Utilitza els teus coneixements sobre el metabolisme energètic per a relacionar el dèficit de vitamina B1 amb l’astènia associada amb les formes lleus de beri-beri. [1 punt]
Resposta model:
- El dèficit de vitamina B
1 reduirà la quantitat de piruvat que pugui transformar-se en acetil-CoA. Conseqüentment, l’obtenció d’energia per via aeròbica a partir de la glucosa, a través del cicle de Krebs i de la cadena respiratòria (o transport electrònic, o cadena de transport electrònic), es veurà molt limitada (0,5 punts)
.
(Si en lloc d’anomenar explícitament el cicle de Krebs i la cadena respiratòria parlen simplement de respiració aeròbia: 0,25 punts)
- Les cèl·lules en general, i els músculs en particular, hauran d’obtenir energia a través de la fermentació làctica, molt menys eficaç des del punt de vista del seu rendiment energètic. Aquest fet explica la sensació patològica de cansament permanent que experimenta una persona afectada per les formes lleus de beri-beri (0,5 punts)
.
(Si parlen de fermentació, sense dir “làctica”: 0,3 punts. Si parlen de fermentació làctica com a forma de respiració anaeròbia: 0,2 punts. Si parlen de fermentació alcohòlica o simplement de respiració anaeròbia: 0 punts)
TAMBÉ S’ACCEPTA COM A CORRECTA, amb 0,5 punts,si en comptes del paràgraf anterior es diu:
· La fermentació làctica seria pitjor que la glucòlisi fins a piruvat, ja que perdríem 2 NADH pel transport electrònic (no creiem que gaires alumnes arribin a aquest nivell, però és correcte).
· Oxidació dels àcids grassos, només aeròbica o més lenta (només cal una de les dues consideracions):
Atenció !!!!!
És cert que la beta-oxidació dels àcids grassos és una font molt important d’energia en la qual no és necessària la presència del TPP ja que aquest procés catabòlic allibera directament acetil-CoA. Ara bé, l’obtenció eficient d’energia a partir dels àcids grassos només és possible en condicions estrictament aeròbies i, per tant, ho és en músculs rics en fibres musculars de tipus I (músculs vermells), molt rics en mitocondris.
Aquest raonament no és pas necessari per respondre la pregunta, però si algun alumne n’esmenta alguna part, cal tenir-ho en compte i valorar-ho en funció del global de la pregunta.
El beri-beri és una malaltia causada per un dèficit en la vitamina B1 (tiamina). És endèmica en alguns països asiàtics i és pròpia de les poblacions que s'alimenten gairebé exclusivament d'arròs blanc que quasi no conté vitamines del complex B. La tiamina és indispensable per a la síntesi del pirofosfat de tiamina (TPP). Aquest compost és un coenzimque participa, juntament amb l’enzim piruvat-deshidrogenasa i d’altres coenzims, en la transformació del piruvat en acetil-CoA.
1) Les persones que pateixen beri-beri presenten nivells elevats de piruvat en sang, especialment després d’una ingesta rica en glucosa. Quina relació hi ha entre aquest fet i el dèficit de vitamina B1? [1 punt]
Resposta model:
- La glucosa és degradada a piruvat mitjançant el procés de la glucòlisi (0,2 punts)
.
- En condicions aeròbies, el piruvat és transformat en acetil-CoA gràcies a l’acció catalítica de la piruvat deshidrogenasa (0,2 punts)
.
- El dèficit de vitamina B
1, molècula precursora del pirofosfat de tiamina, reduirà la disponibilitat d’aquest coenzim (0,2 punts)
.
- Conseqüentment, la piruvat deshidrogenasa serà menys efectiva en la seva funció i el piruvat s’acumularà en sang (0,4 punts)
.
L’ordre de l’explicació no ha de ser necessàriament aquest. Es considerarà correcte qualsevol explicació que inclogui aquests punts i que tinguí lògica argumental, amb la puntuació concreta esmentada per a cada ítem de la deducció.
2) Un dels símptomes de les formes lleus de beri-beri és l’astènia, això és, la sensació patològica de debilitat o cansament, generalitzada a tot el cos, semblant a la que s’experimenta després de fer exercici físic intens. Utilitza els teus coneixements sobre el metabolisme energètic per a relacionar el dèficit de vitamina B1 amb l’astènia associada amb les formes lleus de beri-beri. [1 punt]
Resposta model:
- El dèficit de vitamina B
1 reduirà la quantitat de piruvat que pugui transformar-se en acetil-CoA. Conseqüentment, l’obtenció d’energia per via aeròbica a partir de la glucosa, a través del cicle de Krebs i de la cadena respiratòria (o transport electrònic, o cadena de transport electrònic), es veurà molt limitada (0,5 punts)
.
(Si en lloc d’anomenar explícitament el cicle de Krebs i la cadena respiratòria parlen simplement de respiració aeròbia: 0,25 punts)
- Les cèl·lules en general, i els músculs en particular, hauran d’obtenir energia a través de la fermentació làctica, molt menys eficaç des del punt de vista del seu rendiment energètic. Aquest fet explica la sensació patològica de cansament permanent que experimenta una persona afectada per les formes lleus de beri-beri (0,5 punts)
.
(Si parlen de fermentació, sense dir “làctica”: 0,3 punts. Si parlen de fermentació làctica com a forma de respiració anaeròbia: 0,2 punts. Si parlen de fermentació alcohòlica o simplement de respiració anaeròbia: 0 punts)
TAMBÉ S’ACCEPTA COM A CORRECTA, amb 0,5 punts,si en comptes del paràgraf anterior es diu:
· La fermentació làctica seria pitjor que la glucòlisi fins a piruvat, ja que perdríem 2 NADH pel transport electrònic (no creiem que gaires alumnes arribin a aquest nivell, però és correcte).
· Oxidació dels àcids grassos, només aeròbica o més lenta (només cal una de les dues consideracions):
Atenció !!!!!
És cert que la beta-oxidació dels àcids grassos és una font molt important d’energia en la qual no és necessària la presència del TPP ja que aquest procés catabòlic allibera directament acetil-CoA. Ara bé, l’obtenció eficient d’energia a partir dels àcids grassos només és possible en condicions estrictament aeròbies i, per tant, ho és en músculs rics en fibres musculars de tipus I (músculs vermells), molt rics en mitocondris.
Aquest raonament no és pas necessari per respondre la pregunta, però si algun alumne n’esmenta alguna part, cal tenir-ho en compte i valorar-ho en funció del global de la pregunta.
El beri-beri és una malaltia causada per un dèficit en la vitamina B1 (tiamina). És endèmica en alguns països asiàtics i és pròpia de les poblacions que s'alimenten gairebé exclusivament d'arròs blanc que quasi no conté vitamines del complex B. La tiamina és indispensable per a la síntesi del pirofosfat de tiamina (TPP). Aquest compost és un coenzimque participa, juntament amb l’enzim piruvat-deshidrogenasa i d’altres coenzims, en la transformació del piruvat en acetil-CoA.
1) Les persones que pateixen beri-beri presenten nivells elevats de piruvat en sang, especialment després d’una ingesta rica en glucosa. Quina relació hi ha entre aquest fet i el dèficit de vitamina B1? [1 punt]
Resposta model:
- La glucosa és degradada a piruvat mitjançant el procés de la glucòlisi (0,2 punts)
.
- En condicions aeròbies, el piruvat és transformat en acetil-CoA gràcies a l’acció catalítica de la piruvat deshidrogenasa (0,2 punts)
.
- El dèficit de vitamina B
1, molècula precursora del pirofosfat de tiamina, reduirà la disponibilitat d’aquest coenzim (0,2 punts)
.
- Conseqüentment, la piruvat deshidrogenasa serà menys efectiva en la seva funció i el piruvat s’acumularà en sang (0,4 punts)
.
L’ordre de l’explicació no ha de ser necessàriament aquest. Es considerarà correcte qualsevol explicació que inclogui aquests punts i que tinguí lògica argumental, amb la puntuació concreta esmentada per a cada ítem de la deducció.
2) Un dels símptomes de les formes lleus de beri-beri és l’astènia, això és, la sensació patològica de debilitat o cansament, generalitzada a tot el cos, semblant a la que s’experimenta després de fer exercici físic intens. Utilitza els teus coneixements sobre el metabolisme energètic per a relacionar el dèficit de vitamina B1 amb l’astènia associada amb les formes lleus de beri-beri. [1 punt]
Resposta model:
- El dèficit de vitamina B
1 reduirà la quantitat de piruvat que pugui transformar-se en acetil-CoA. Conseqüentment, l’obtenció d’energia per via aeròbica a partir de la glucosa, a través del cicle de Krebs i de la cadena respiratòria (o transport electrònic, o cadena de transport electrònic), es veurà molt limitada (0,5 punts)
.
(Si en lloc d’anomenar explícitament el cicle de Krebs i la cadena respiratòria parlen simplement de respiració aeròbia: 0,25 punts)
- Les cèl·lules en general, i els músculs en particular, hauran d’obtenir energia a través de la fermentació làctica, molt menys eficaç des del punt de vista del seu rendiment energètic. Aquest fet explica la sensació patològica de cansament permanent que experimenta una persona afectada per les formes lleus de beri-beri (0,5 punts)
.
(Si parlen de fermentació, sense dir “làctica”: 0,3 punts. Si parlen de fermentació làctica com a forma de respiració anaeròbia: 0,2 punts. Si parlen de fermentació alcohòlica o simplement de respiració anaeròbia: 0 punts)
TAMBÉ S’ACCEPTA COM A CORRECTA, amb 0,5 punts,si en comptes del paràgraf anterior es diu:
· La fermentació làctica seria pitjor que la glucòlisi fins a piruvat, ja que perdríem 2 NADH pel transport electrònic (no creiem que gaires alumnes arribin a aquest nivell, però és correcte).
· Oxidació dels àcids grassos, només aeròbica o més lenta (només cal una de les dues consideracions):
Atenció !!!!!
És cert que la beta-oxidació dels àcids grassos és una font molt important d’energia en la qual no és necessària la presència del TPP ja que aquest procés catabòlic allibera directament acetil-CoA. Ara bé, l’obtenció eficient d’energia a partir dels àcids grassos només és possible en condicions estrictament aeròbies i, per tant, ho és en músculs rics en fibres musculars de tipus I (músculs vermells), molt rics en mitocondris.
Aquest raonament no és pas necessari per respondre la pregunta, però si algun alumne n’esmenta alguna part, cal tenir-ho en compte i valorar-ho en funció del global de la pregunta.
Exercici 3 (Solucionari)
El text següent és l’adaptació d’un fragment del llibre L'aire que respirem, de Xavier Giménez (adaptat):
“Durant lalliga 1952-1953, l’entrenador del RCD Espanyol, Alejandro Scopelli, feia respirar 2) amb mascareta
als jugadors del seu equip durant els descansos dels partits amb la creença que incrementava el rendiment físic,
malgrat que aquest efecte no s’ha demostrat mai. Recentment s’ha publicat als mitjans de comunicació l’ús d’ozó (O3),
com a substància dopant per a incrementar el rendiment esportiu. La inhalació d’ozó provoca un increment de l’oxigen
que circula en sang, fet que causa un increment del rendiment a l’esforç físic, durant unes hores després de la
inhalació. Aquesta pràctica no deixa rastre, perquè només s’incrementa el nivell d’oxigen, però no es pot garantir que
no tingui efectes secundaris per a la salut, sobretot a llarg termini, si la pràctica es generalitza i s’allarga en el temps.”
1) L’oxigen és un element important del metabolisme [1 punt]
A) Per què l’increment de la concentració d’oxigen en la sang pot causar un increment en el rendiment en l’esforç
ísic? Justifiqueu la resposta en funció del tipus de catabolisme.
Resposta model:
L’increment de la concentració d’oxigen en la sang permet una aportació major d’oxigen a les cèl·lules musculars, la
Qual cosa fa possible que hi predomini el catabolisme aeròbic (o respiració aeròbica)
(0,1 punts
)
, que aporta
Molta més energia que el catabolisme anaeròbic (o fermentació)
(0,1 punts
)
, i això permet incrementar el rendiment
en l’esforç físic (0,1 punts
)
.
PUNTUACIÓ TOTAL SUBAPARTAT a): 0,4 punts
Repartits segons els ítems que s’indiquen a la resposta model (0,3 punts)
+(0,1 punts) per la coherència global del text.
ATENCIÓ:
No cal que l’alumne s’expressi exactament en aquests termes; el que és important és que la
Seva resposta reculli les idees esmentades
B) La major part de l’ATP es produeix en la cadena respiratòria. Quin paper té l’oxigen en aquest procés?
Justifiqueu la resposta utilitzant les paraules següents: glicòlisi, cicle de Krebs, oxigen, NADH i ATP.
Resposta model:
L'oxigen és l'acceptor final d'electrons en la cadena respiratòria, procés durant el qual es produeix la major part
De l'
ATP, oxidant els
NADH produïts durant la glicòlisi i el cicle de Krebs
Una resposta model alternativa més completa seria:
L’oxidació completa d’un substrat, per exemple la glucosa, genera energia en forma d’
ATP (32-38 ATP;
S’accepta qualsevol valor dins aquest interval
). L’oxidació inicial de la glucosa a través de la glicòlisi i
el cicle de Krebs genera poc ATP: 2ATP en la glicòlisi + 2GTP (equivalents a 2 ATP) en el cicle de Krebs.
La resta de l’ATP es genera en la cadena respiratòria (28-34 ATP;
S’accepta qualsevol valor dins
Aquest interval
), la qual requereix oxigen com a acceptor final d’electrons. El
NADH i el FADH
2 generats
En la glicòlisi (NADH) i el cicle de Krebs (NADH i FADH
2
)
(i també poden dir NADH generat en la
Formació d’acetil CoA a partir de piruvat
) proporcionen els electrons (també protons, però no cal que
Ho diguin
) necessaris per produir energia en forma d’ATP en la cadena respiratòria
ATENCIÓ:
No és necessari que parlin del FADH
2, atès que no surt a la llista de paraules que
Cal utilitzar. Tant si el posen com si no, la puntuació serà la mateixa
ATENCIÓ:
Si parlen de NADPH, aquesta part és incorrecta
PUNTUACIÓ
TOTAL SUBAPARTAT b): 0,6 punts
- 0,2 punts per O
2 com acceptor final d'electrons (o substància que oxida el NADH, o frase equivalent).
- 0,4 per dir bé el paper de: glicòlisi, cicle de Krebs, NADH, ATP (0,1 punts per cadascun)
Nota:
Si es parla d’alliberar, produir, obtenir, oxigen, llavors la puntuació màxima d’aquest apartat serà
De 0,2 punts (perquè és una errada greu)
2)L’eritropoetina (EPO) és una hormona secretada pels ronyons que estimula la producció d’eritròcits, les cèl·lules
que transporten l’oxigen per la sang fins als diversos teixits. [1 punt]
a) Hi ha esportistes que l’han utilitzada il·legalment per a augmentar el seu rendiment (és el que s’anomena dopatge).
El dopatge amb EPO pot produir en el rendiment esportiu un efecte final semblant al de l’ús d’ozó? Justifiqueu la resposta.
Resposta model:
Sí, perquè l’EPO estimula la producció d’eritròcits (o glòbuls vermells)
(0,1 punts
)
, i per tant s’incrementa la
Capacitat de transport d’oxigen. Això fa que augmenti l’aportació d’oxigen a les cèl·lules, la qual cosa també
Fa possible que hi predomini el catabolisme aeròbic (o respiració aeròbica)
(0,1 punts
)
, obtenint d’aquesta
manera més ATP (o rendiment energètic, o energia
)
(0,1 punts
)
.
PUNTUACIÓ TOTAL SUBAPARTAT a):
0,4 punts,
Repartits segons s’indica a la resposta model (0,3 punts)
+(0,1 punts) per la coherència global del text
B) Quan una persona puja per sobre dels 2.500 metres d’altitud, s’incrementa la quantitat d’EPO en la sang. Aquest
increment és una resposta fisiològica completament normal causada per la disminució d’oxigen associada a l’altitud.
La gràfica següent mostra l’increment d’EPO en la sang a 2.500 m respecte a la quantitat en repòs al nivell del mar.
A nivell del mar i en repòs, un esportista d’elit té una concentració de 20 mU·mL-1 d’EPO a la sang (la quantitat d’EPO
es mesura en mil·liunitats internacionals o mUI). Si aquest esportista se situa a 2.500 m, quina quantitat d’EPO tindrà a
la sang al cap de dotze hores? I al cap de vint-i-quatre hores? Per què és útil aquesta resposta fisiològica l'altitud?
Concentració d’EPO al cap de 12 h d’estar a 2.500 m. A les 12 hores, l’increment és aproximadament d’un 50%Per tant, la concentració d’EPO que tindrà en sang serà de:20 mU·mL-1 + (20 mU·mL 30 mU·mL-1 (0,2 punts)ATENCIÓ:Es donaren igualment per bones les respostes que considerin que l’increment ha estat entre el 40 i el 60%Si consideren 40%, llavors el resultat serà 28 mU·mL Si consideren 60%, llavors el resultat serà 32 mU·mL Nota 1:malgrat la manera normalitzada d’escriure les unitats ésmU·mL -1, també acceptarem com a igualment vàlid mU / mL Nota 2:Han de donar les unitats. Sense unitats, 0 puntsNota 3:Si només donen el %, 0 punts (demana explícitament concentració) |
Concentració d’EPO a les 24 h d’estar a 2.500 m. A les 24 hores, l’increment és aproximadament d’un 100%Per tant, la concentració d’EPO que tindrà en sang serà de:20 mU·mL-1 + (20 mU·mL (0,2 punts)Nota:malgrat la manera normalitzada d’escriure les unitats ésmU·mL -1, també acceptarem com a igualment vàlid mU / mL |
Per què és útil aquesta resposta fisiològica a l'altitud? Resposta model:Perquè l’increment d’EPO fa que augmenti el número d’eritròcits en sang, la qual cosa permet una major capacitat de captació i/o transport d’oxigen (0,1 punts) (0,1 punts)TOTAL d’aquest apartat = (0,2 punts) |
PUNTUACIÓ TOTAL SUBAPARTAT b):
0,6 punts
Exercicis Fermentació
Exercici 1
Volem estudiar la velocitat de metabolització de glucosa per unes cèl·lules de teixit adipós (adipòcits): per això, mantenim aquestes cèl·lules en un tub d'assaig tancat, en presència d'un medi artificial. Cada 10 minuts mesurem la quantitat de glucosa que hi ha al medi d'incubació i la quantitat de Ço2 que apareix a l'atmosfera del tub. Després dels primers 30 minuts, eliminen l'oxigen del medi i seguim l'experiment durant 30 minuts més.
a) Feu un esquema metabòlic per explicar la via que seguirà la metabolització de la glucosa abans i després d'eliminar l'oxigen del medi. Com es diuen aquestes dues vies? (1 punt)
B) Fem un gràfic dels resultats de l'experiment:
Cóm expliqueu que quan no hi ha oxigen al medi:
- s'estabilitza la concentració de CO2? (0.5 punts)
- la concentració de glucosa al tub d'assaig disminueix més ràpidament que en
presència d'oxigen? (0.5 punts)
c) A quin orgànul cel·lular es genera la major part de l'energia durant els primers 30 minuts de l'experiment? Feu un dibuix senzill d'aquest orgànul tot assenyalant les seves parts. (1 punt)
Solució exercici 1
) Amb oxigen la glucosa s'oxida per via aeròbica (glucosa ---> piruvat ---> AcCoA ---> CO2).
Sense oxigen el piruvat ha de passar a lactat per tal que l'NADH s'oxidi fins a NAD+, necessari
per que es pugui produir la glucòlisi (anaeròbica: glucosa ---> piruvat ---> lactat)
Així doncs:
amb oxigen: oxidació de la glucosa (oxidació aeròbica de la glucosa, glucòlisi aeròbica);
sense oxigen: glucòlisi (glucòlisi anaeròbica) o fermentació làctica de la glucosa
B)
b1) Sense oxigen no es pot produir Ço2. La cadena respiratòria no funcionarà. La glucosa
s'oxidarà parcialment fins a lactat, però no fins a Ço2.
b2) Perquè per via aeròbica el rendiment energètic de la metabolització de la glucosa és
molt més gran que per via anaeròbica (aproximadament 36-38 ATP/glucosa respecte a
2-3 ATP/glucosa). Així doncs, la cèl·lula haurà de metabolitzar molta més quantitat de
glucosa (36-38/2-3 15 vegades més) per poder obtenir la mateixa quantitat d'ATP per
unitat de temps. És un exemple de fermentació (làctica). Aquest efecte s'anomena Efecte
Pasteur.
C) Al mitocondri:
1.- Matriu
2.- Crestes
3.- Membrana externa
4.- Membrana interna
5.- Espai intermembranós
Exercici 2
Les cèl·lules del múscul esquelètic humà poden obtenir energia de forma aeròbica i de forma anaeròbica. Això es posa de manifest quan una persona es sotmet a una prova d’esforç en la que s’augmenta de forma progressiva la intensitat del treball físic que realitza.
La taula següent mostra els resultats corresponents al consum d’oxigen i a la presència de lactat en sang al llarg d’una prova d’esforç.
Intensitat del treball | Consum d’oxigen (litres/minut) | Lactat a la sang (mg/litre) |
A. Repòs | 0,3 | 1,0 |
B. Marxa (caminar lentament) | 0,5 | 1,0 |
C. Marxa (caminar de pressa) | 0,7 | 1,0 |
D. Cursa (ritme suau) | 0,9 | 1,5 |
E. Cursa (ritme mig) | 1,1 | 2,5 |
F. Cursa (ritme intens) | 1,3 | 3,5 |
G. Cursa (ritme molt intens) | 1,3 | 4,5 |
H. Cursa (màxim esforç) | 1,3 | 9,0 |
1a) Traspasseu les dades de la taula al gràfic següent.
1b) En una cursa a ritme suau aproximadament el 85 % de l’energia necessària s’obté per degradació aeròbica de les biomolècules energètiques. En una cursa amb màxim esforç, el 95 % de l’energia prové del metabolisme anaeròbic. Expliqueu com s’aconsegueix incrementar la intensitat de l’esforç, sense augmentar el consum d‘oxigen, en passar de la situació F a la G, i de la situació G a la H
2) Observeu el quadre següent. Mostra un esquema general de les vies metabòliqües d’una cèl·lula animal
Identifiqueu les vies metabòliqües de l'esquema assenyalades amb un número, i discutiu si cada una d’elles funciona en condicions aeròbiques o anaeròbiques.
aeròbiques / anaeròbiques
1.-___________________________
2.-___________________________
3.-___________________________
4.-___________________________
5.-___________________________
Solució exercici 2
1b) El consum d’oxigen pot considerar-se una mesura del grau de funcionament de les vies aeròbiques d’obtenció d’energia. El lactat en sang és un paràmetre que ens indica el grau de funcionament de les vies anaeròbiques d’obtenció d’energia. En el trànsit de les situacions F -> G i G -> H, el consum d’oxigen es manté al mateix nivell (per tant no s’incrementa l’obtenció aeròbica d’energia), en canvi es produeix un increment del lactat en sang, que indica un augment del funcionament de les vies anaeròbiques d’obtenció d’energia .
2)
1
Glucòlisi (via anaeròbica)
2
Betaoxidació (via aeròbica)
3
Cicle de Krebs (via aeròbica)
4
Fermentació làctica (via anaeròbica)
5
Cadena respiratòria (via aeròbica)
Solució exercici 3
Podem acceptar respostes com les següents :
- Influeix la temperatura en la fermentació del llevat ?, (o com ho fa?)
- Hi ha relació entre la temperatura i la fermentació ?
Les variables de l’experiment són :
- variable independent : temperatura,
- variable dependent : fermentació del llevat
Les línies bàsiques del disseny que ha d’elaborar l’alumnat són les següents :
- En muntatges diferents sotmesos a les mateixes condicions es varia la temperatura (30º, 35º, 40ºC).
- Es vigilen altres condicions que puguin afectar a l’experiment (la durada de cada experiment, la quantitat de llevat que s’usa a l’experiment, etc ...), cal que siguin les mateixes en tots els muntatges.
- Es determina la quantitat de gas que s’ha desprès passat un temps determinat.
L’alumnat podria optar per incloure rèpliques de l’experiment, la qual cosa es valorarà positivament. També pot proposar dissenys més complexos. En cada cas es valorarà la validesa de la proposta.
3)
A)
La respiració cel·lular té un rendiment energètic molt superior al de la fermentació (38 i 2 ATP respectivament). Les diferències són degudes fonamentalment a que en la respiració cel·lular es produeix l’oxidació total dels substrats, cosa que no succeeix al llarg de la fermentació.
B)
Fermentacions (làctica o alcohòlica) | Respiració cel·lular (aeròbica) | |
Substrats | Àcid pirúvic | Glucosa |
Productes finals | Lactat (f. Làctica) Alcohol etílic i Ço2 (f.Alcohòlica) | Ço2 H2O |
Compartiments cel·lulars on es realitza | Citosol | Citosol i mitocondri |
Exemples de cèl·lules que realitzen algun tipus de fermentació (excloses les dels llevats) | P. Ex. Les cèl·lules musculars, bacteris fermentadors | Pràcticament universal (estrictament, NO caldria respondre aquesta casella perquè es pregunta algun tipus de fermentació)) |