Responga NOMÉS a un dels dos apartats següents:
Apartat 2.1.
a) Expliqueu el procés de desnaturalització d’una proteïna indicant les possibles causes que la produeixen (1 punt).
b) Relacioneu cadascuna de les proteïnes següents amb la funció que exerceix (1 punt):
1. Caseïna 2. Col·lagen 3. Actina 4. Seroalbúmines 5. Insulina
a. Hormonal b. Reserva c. Estructural d. Contràctil e. Transport
c) Tres enzims presenten els valors de KM següents: 25 mM, 0,4 mM i 0,05 mM. Quin té major afinitat pel substrat corresponent? Justifiqueu la resposta (0,5 punts).
La α-amilasa és un enzim que hidrolitza els enllaços α(1→4) del midó, i dona lloc a fragments més curts com maltosa o oligosacàrids. Una forma senzilla de comprovar si l’enzim α-amilasa ha actuat sobre el midó o no és mitjançant la reacció de Lugol, en la qual el reactiu format per iode i iodur potàssic s’introdueix en l’estructura helicoidal de l’amilosa i forma un complex de color blau intens.
Tenint en compte aquesta informació, al laboratori es fan dos assajos: i) Es mescla una solució de midó amb l’enzim α-amilasa i s’incuba a 37 °C durant 10 minuts. A continuació, s’afegeixen unes gotes de Lugol.
ii) L’enzim α-amilasa s’incuba a 80 °C durant 10 minuts. Posteriorment, es mescla la solució de midó amb aquest enzim i s’incuba a 37 °C durant 10 minuts. A continuació, s’afegeixen unes gotes de Lugol.
[Imatge de dos recipients rodons, i) i ii), amb el color de la mescla després d’afegir el Lugol: l’i) és incolor i el ii) és blau intens.]
a) Expliqueu de forma raonada els resultats que es mostren en la imatge per als dos assajos (1 punt).
b) Indiqueu quin tipus de biomolècula és el midó, la seua estructura, la funció i els tipus d’éssers vius en què es troba (1 punt).
c) Indiqueu almenys dues diferències entre el midó i la cel·lulosa (0,5 punts).
Nobel de Química 2024 a David Baker, Demis Hassabis i John Jumper per revelar els secrets de les proteïnes amb IA i computació
La Reial Acadèmia de les Ciències de Suècia ha atorgat aquest dimecres el Premi Nobel de Química 2024, la meitat a David Baker pel “disseny de proteïnes amb computació” i l’altra meitat conjuntament a Demis Hassabis i John Jumper per “la predicció de l’estructura de les proteïnes mitjançant l’ús d’intel·ligència artificial”. El comitè que ha atorgat el guardó ha destacat les aplicacions potencials dels seus assoliments científics en nombrosos processos en què estan implicades les proteïnes, des del desenvolupament més ràpid de vacunes fins al descobriment de nous nanomaterials, passant pel disseny de fàrmacs dirigits a tractar el càncer o l’evolució cap a una indústria química més verda.
El País, 9 d’octubre de 2024, Francisco Doménech.
a) Expliqueu breument els diferents nivells de complexitat estructural que es poden diferenciar en una proteïna. A quin/s d’aquests nivells faria referència el text? Raoneu la resposta (1,25 punts).
b) Segons aquesta notícia, la predicció de l’estructura tridimensional de les proteïnes suposa un gran avanç per a estudis relacionats amb la biomedicina. Per què és important conèixer l’estructura de les proteïnes? Justifiqueu la resposta (0,5 punts).
c) Una de les aplicacions que s’esmenten en el text és el disseny de fàrmacs que podrien alterar l’activitat enzimàtica d’una proteïna. Quina zona d’un enzim seria interessant analitzar per a poder dissenyar una molècula que n’alterara l’activitat? Per què? Indiqueu un efecte que podria tenir aquest fàrmac sobre la reacció enzimàtica (0,75 punts).
Exercici 2 — Apartat 2.2: Hexoses, glicòlisi i vitamines
2,5 punts
Responga NOMÉS a un dels dos apartats següents:
Apartat 2.2.
a) Definiu el terme hexosa i poseu tres exemples indicant la funció que fa en els éssers vius (1 punt).
b) En quina via metabòlica es produeix l’oxidació de la glucosa a àcid pirúvic? Indiqueu-ne, a més, la localització cel·lular i el balanç per a una molècula de glucosa (1 punt).
c) Què significa que les vitamines són essencials? (0,5 punts).
Fins al treball d’Erwin Chargaff, es creia que l’ADN estava compost per quantitats iguals de les quatre bases nitrogenades. No obstant això, Chargaff va estudiar amb detall la composició de bases de l’ADN bicatenari en diferents espècies i va arribar a la conclusió que la proporció de bases púriques és aproximadament igual a la proporció de bases pirimidíniques. Tenint en compte les dades de la taula següent, responeu les preguntes que teniu a continuació:
Composició de bases nitrogenades en l’ADN de diferents organismes
Organisme: Adenina (%) / Guanina (%) / Timina (%) / Citosina (%)
Saccharomyces sp.: 30,3 / 19,7 / 30,3 / 19,7
Escherichia coli: 26,0 / 24,0 / 26,0 / 24,0
Bacteriòfag ΦX174: 24,3 / 20,5 / 32,5 / 22,7
a) La regla de Chargaff esmentada en el text, es compleix en tots els exemples de la taula? Justifiqueu la resposta (1 punt).
b) Entre els diferents exemples de composició de l’ADN mostrats en la taula, quin té una major temperatura de fusió? Raoneu la resposta (0,5 punts).
c) El metabolisme dels àcids nucleics comprèn els processos de replicació, transcripció i traducció. Quin és l’enzim principal que duu a terme el procés de replicació? I el de transcripció? Esmenteu una semblança i una diferència entre tots dos enzims (1 punt).
Exercici 2 — Apartat 2.2: Biomolècula i citoesquelet
2,5 punts
Responga NOMÉS a un dels dos apartats següents:
Apartat 2.2.
[Esquema d’una molècula amb una cadena d’àtoms en la qual es repeteix la seqüència N–C–C (àtom de nitrogen, carboni i carboni amb oxigen). Cada carboni central porta un grup lateral marcat R1, R2 i R3. L’extrem esquerre té un grup amb dos hidrògens i l’extrem dret acaba en un grup carboxil (C amb O i OH).]
a) En la imatge següent es mostra l’estructura d’una biomolècula. Indiqueu a quin grup de biomolècules pertany i com es diu la unitat estructural (monòmer) corresponent. Quants monòmers s’observen en la biomolècula? Quin enllaç es forma entre els monòmers? Expliqueu les característiques d’aquest tipus d’enllaç (1,5 punts).
b) Indiqueu les estructures cel·lulars on es poden trobar l’actina i la tubulina. Quina funció tenen aquestes estructures? (1 punt).
1.1. a) Definiu bioelements primaris i indiqueu quins són (2 punts).
b) Definiu oligoelements i poseu dos exemples que indiquen les seues funcions (4 punts).
1.2. L’enzim denominat catalasa és tetramèric, conté grups hemo com a grup prostètic i la seua temperatura òptima se situa entre 37-40 °C. A més, pertany a la classe de les oxidoreductases i catalitza la descomposició del peròxid d’hidrogen en oxigen i aigua. Tenint en compte aquesta informació:
a) Definiu els termes apoenzim i grup prostètic (2 punts).
b) Què li succeiria a la catalasa si s’incuba a 80 °C ? Justifiqueu la resposta (1 punt).
c) Si es fa un experiment en el qual s’eliminen els grups hemo de la catalasa, continuaria transformant-se el peròxid d’hidrogen en oxigen i aigua? Justifiqueu la resposta (1 punt).
[Figura: quatre molècules etiquetades A, B, C i D. A: dues unitats unides amb un grup amino en un extrem i un carboxil en l’altre, amb dues cadenes laterals marcades R1 i R2. B: cadena de tres unitats amb una base nitrogenada cada una, unides per grups fosfat. C: dues molècules petites, de tres àtoms cada una, unides per una línia de punts. D: dues cadenes d’anells hexagonals units per àtoms d’oxigen, amb un grup CH2OH a cada anell; la cadena de dalt s’uneix, a través d’un oxigen, al grup CH2 (sense OH) d’un anell de la cadena de baix, que continua amb punts suspensius.]
2.1. En relació amb les molècules següents:
a) Identifiqueu a quin grup pertanyen indicant si són de naturalesa orgànica o inorgànica (2 punts).
b) Quin tipus d’enllaços es produeixen entre els monòmers de les molècules A i B? (1 punt).
c) Respecte de les molècules representades amb la lletra C, quins enllaços es formen entre elles? Esmenteu i expliqueu dues propietats relacionades amb aquesta molècula (3 punts).
2.2. a) En funció de la seua estructura química, expliqueu per què els àcids grassos són amfipàtics (1 punt).
b) Esmenteu un exemple d’àcid gras saturat i un altre d’insaturat, i indiqueu les seues diferències estructurals (2 punts).
c) És el colesterol un àcid gras? Justifiqueu la resposta (1 punt).
1.1. Esmenteu i expliqueu tres de les funcions més importants dels lípids (3 punts).
1.2. En relació amb la molècula del colesterol, expliqueu-ne les característiques i la localització (2 punts).
1.3. El glucogen i la cel·lulosa són polisacàrids de glucosa; no obstant això, tenen funcions diferents.
a) Descriviu breument les funcions d’aquestes dues biomolècules (2 punts).
b) Quines diferències tenen a nivell estructural el glucogen i la cel·lulosa? (2 punts).
c) Pot l’ésser humà alimentar-se de cel·lulosa? Per què? (1 punt).
2.1. Raoneu si les afirmacions següents són vertaderes o falses (5 punts).
a) En les cèl·lules vegetals, quan la concentració de soluts del medi intracel·lular és major que en el medi extracel·lular es produeix turgència cel·lular.
b) El coure i el zinc són bioelements secundaris.
c) L’aigua pot actuar com a amortidor tèrmic a causa de la seua elevada calor específica.
d) El tampó bicarbonat és el principal tampó de pH intracel·lular.
e) Encara que els oligoelements representen menys del 0,1 % del total de la matèria, la seua manca pot donar lloc a l’aparició de malalties.
2.2. a) Definiu què són els aminoàcids i indiqueu els grups funcionals que tenen tots ells en comú (2 punts).
b) Què significa que els aminoàcids són substàncies amfòteres? (1 punt).
c) Expliqueu l’enllaç peptídic (2 punts).
[Figura de 1.1: fórmula lineal d’un monosacàrid de sis carbonis, amb el grup CH2OH al primer carboni, un grup C=O al segon, grups HO–C–H al tercer, H–C–OH al quart i al cinquè, i un CH2OH al sisè.]
1.1. A partir de la forma lineal de la fructosa:
a) Indiqueu el nombre de carbonis asimètrics que posseeix i el nombre d’isòmers òptics possibles (1 punt).
b) La fructosa pot tindre dues formes cícliques. Assenyaleu quins grups reaccionaran per a formar l’estructura cíclica (anell de furanosa) i en què es diferenciarien les dues formes i indiqueu-ne els noms (3 punts).
1.2. Indiqueu què és el colesterol i quin és el seu paper en les membranes (2 punts).
1.3. Indiqueu quines biomolècules tenen els següents tipus d’enllaços i entre quins grups es donen: (4 punts)
a) enllaç peptídic; b) enllaç O-glucosídic; c) pont disulfur; d) enllaç hemiacetal.
[Figura de 2.3: a l’esquerra, una molècula helicoidal amb un tros enquadrat; a la dreta, ampliació del tros: dues cadenes laterals formades per pentàgons (unitats de cinc àtoms) units per cercles, i entre les dues cadenes unes peces que s’uneixen amb línies de punts. L’ampliació té dos recuadres: A, que engloba la cadena de pentàgons i cercles, i B, que engloba una parella de peces unides per línies de punts.]
2.1. L’anhidrasa carbònica catalitza la conversió de diòxid de carboni i aigua a bicarbonat i protons. Aquesta reacció en presència de l’enzim és 107 vegades més ràpida que la seua absència (4 punts). a) De quina manera els enzims fan augmentar la velocitat de les reaccions que catalitzen? b) Un enzim podria catalitzar el mateix tipus de reacció amb substrats distints? Expliqueu la resposta.
2.2. Indiqueu les diferències entre: a) osmosi i diàlisi (1 punt). b) plasmòlisi i turgència (1 punt).
2.3. Quina molècula es representa en la següent imatge? Identifiqueu els components A i B i descriviu l’estructura de la molècula (4 punts).
1.1. Definiu estructura terciària d’una proteïna i indiqueu els tipus d’enllaços que mantenen la dita estructura (2 punts). Què s’entén per desnaturalització de les proteïnes? Indiqueu dos factors que poden desencadenar-la (2 punts).
1.2. Associeu les següents característiques a les molècules de glucogen, cel·lulosa, midó, quitina i àcid hialurònic (alguna característica pot donar-se en diverses molècules) (3 punts).
1. Formades per unitats de glucosa
2. Formada per N-acetil-glucosamina
3. Cadenes llargues amb enllaços β (1→4) sense ramificacions
4. Funció de reserva energètica en plantes
5. Funció estructural. Component de paret cel·lular en plantes
6. Formada per dos tipus de molècules: cadenes lineals i cadenes ramificades
7. Formada per un sol tipus de molècula: cadena lineal amb enllaços α (1→4) i amb ramificacions α (1→6)
8. Funció de reserva energètica en animals
9. Heteropolisacàrid
10. Component de l’exoesquelet d’artròpodes
11. Es troba en els teixits connectius i en el líquid sinovial
12. Posseeix càrrega negativa
1.3. Definiu què és un enzim fent referència a la seua naturalesa química i la seua funció (1 punt). Què és un cofactor? Tipus de cofactors (1 punt). Relacioneu centre actiu i especificitat de les reaccions enzimàtiques (1 punt).
En 2.2 l’examen en paper demana «dibuixeu»; aquí, descriviu-ho per escrit (càrregues i interaccions).
2.1. Dels més de 100 elements trobats en la taula periòdica, la matèria viva està constituïda per uns 70 elements, i només al voltant de 21 són essencials per al desenvolupament i conservació de la vida.
a) Com es classifiquen els bioelements? Indiqueu, almenys, quatre exemples de cada classe (3 punts).
b) Indiqueu els tipus de biomolècules que formen, segons la seua naturalesa química, i poseu els exemples corresponents (1 punt).
2.2. Dibuixeu una molècula d’aigua i indiqueu la distribució de càrregues sobre aquesta. Dibuixeu les interaccions que es poden produir entre molècules d’aigua. Com s’anomena aquest tipus d’interacció? Quantes interaccions pot formar com a màxim cada molècula d’aigua? (2 punts)
2.3. Estructura i funció de lípids:
a) Els lípids són components essencials de les membranes cel·lulars. Indiqueu dues classes de lípids que es troben en aquestes (0,5 punts).
b) Quina característica comuna posseeixen els lípids de membrana que és essencial per a la formació de la membrana? (1 punt)
c) Comparteixen els triglicèrids aquesta mateixa característica amb els lípids de membrana? Expliqueu-ho basant-vos en la seua estructura (1 punt).
d) Indiqueu tres lípids esteroidals i indiqueu les seues funcions (1,5 punts).
1.1. Respecte a la seqüència següent: Met-Ala-Lys-Gly-Ile-Pro-Ala-Leu (5 punts)
a) Quin tipus de molècules estan representades per les abreviatures de tres lletres en la seqüència anterior? b) Descriviu i representeu l’estructura general d’aquestes molècules i expliqueu la formació i les propietats de l’enllaç que les uneix entre si.
1.2. Imagineu que introduïm una alga marina en l’aigua dolça, què succeiria a les seues cèl·lules? Quin procés hi està implicat, i en què consisteix? (2 punts)
1.3. Definiu els termes següents tot indicant-ne un exemple en cada cas (3 punts): a) bioelement primari; b) oligoelement; c) dissolució tampó.
2.1. Una substància M s’aïlla de membranes cel·lulars, es tracta amb un enzim que trenca enllaços èster i dona lloc a diversos productes: dues molècules, denominades A, que són amfipàtiques i formen micel·les; una altra molècula de tres carbonis denominada B, que és polar; un àcid fosfòric i un alcohol amb càrrega positiva a pH 7. Identifiqueu les molècules A, la molècula B i la molècula M, i feu un esquema de la molècula M (4 punts).
2.2. Indiqueu si les afirmacions respecte a glúcids següents són vertaderes o falses i raoneu per què (4 punts).
a) Tant cel·lulosa com amilosa són polisacàrids estructurals.
b) Els monosacàrids en dissolució aquosa adopten una configuració cíclica en la qual presenten un nou carboni asimètric.
c) La forma cíclica de la glucosa és una furanosa.
d) El midó està format per dos tipus de molècules diferents.
e) L’amilopectina i el glucogen tenen estructures similars.
f) La glucosa és una cetohexosa i la fructosa una aldohexosa.
g) Les glucoproteïnes tenen units oligosacàrids implicats en el reconeixement cel·lular.
h) Tots els disacàrids tenen un caràcter reductor.
2.3. Els enzims tenen un paper crucial en el metabolisme cel·lular. Expliqueu breument què són i esmenteu, almenys, dues de les seues característiques (2 punts).
[Figura de 1.1: gràfic del volum (unitats de 0 a 4) en funció del temps (0 a 20 minuts): el volum comença en 2, disminueix fins a poc menys d’1 cap al minut 10 i després augmenta fins a prop de 4 al minut 20.]
1.1. Es realitza un experiment amb dues poblacions de cèl·lules, eritròcits de conill i cèl·lules parenquimàtiques de fulla de ceba, que consisteix a submergir cada població en un medi de concentració elevada de NaCl durant 10 minuts i transferir posteriorment les cèl·lules a un medi d’aigua destil·lada. Es registren els canvis de volum en tots dos tipus de cèl·lules. La figura representa els canvis de volum mitjà de només una de les poblacions. Expliqueu aquests canvis i deduïu raonadament de quina població es tracta (4 punts).
1.2. Relacioneu cada molècula amb un tipus d’enllaç (3 punts): Molècula: 1. Aigua; 2. Galactosa; 3. Col·lagen; 4. RNA; 5. Triacilglicèrid; 6. Albúmina
Tipus d’enllaç: a. Èster; b. O-glucosídic; c. Fosfodièster; d. Enllaç peptídic; e. Ponts d’hidrogen.
1.3. Amb relació als lípids (3 punts):
a) Indiqueu la diferència entre un lípid saponificable i un lípid insaponificable.
b) Esmenteu dos exemples de cada tipus tot indicant-ne les funcions biològiques.
[Figura de 2.2: fórmula estructural d’una molècula formada per un anell de sis àtoms i un anell de cinc àtoms units per un àtom d’oxigen, amb grups CH2OH i OH.]
2.1. L’hemoglobina és una proteïna molt important en els éssers vius. Indiqueu:
a) La funció d’aquesta proteïna (0,5 punts).
b) Què és un grup prostètic? Què succeiria si l’hemoglobina perdera el seu grup prostètic? (1 punt).
c) Si una mostra d’hemoglobina humana s’incuba a 80 °C durant 30 min, què succeiria a la proteïna? Raoneu aquesta resposta breument (1,5 punts).
2.2. Amb relació a la figura següent (2 punts):
a) Quina biomolècula representa?
b) Quins constituents té?
c) Quin tipus d’enllaç hi està implicat?
d) En la natura, on es pot trobar i quina característica té?
2.3. a) Esmenteu els components d’un nucleòtid de DNA (1 punt). b) Digueu els tipus d’enllaç químic que es troben en una molècula de DNA de doble hèlice i indiqueu quins components uneixen (2 punts). c) Indiqueu quins orgànuls de la cèl·lula vegetal contenen DNA, i si es tracta de molècules lineals o circulars (2 punts).
[Figura de 1.1: fórmula estructural d’una molècula amb un grup fosfat unit a un anell de cinc àtoms (amb dos grups OH) que porta unida una base nitrogenada d’un sol anell de sis àtoms amb dos grups C=O i un NH.]
1.1. Atesa l’estructura de la figura, respon les qüestions següents:
a) Quin tipus de biomolècula és? Raona la resposta (1 punt).
b) De quines macromolècules pot ser monòmer? Indica’n la funció de cadascuna (3 punts).
c) Esmenta quin tipus d’enllaç es formaria entre dues molècules d’aquest tipus i representa aquest enllaç (1 punt).
1.2. Relaciona les següents molècules amb el grup al qual pertanyen (2 punts): Molècules: A-Insulina; B-Vitamina K; C-Amilasa; D-Àcid linoleic; E-Testosterona. Grup al qual pertanyen: 1-Glúcids; 2-Lípids; 3-Proteïnes; 4-Àcids nucleics.
1.3. Per què un augment brusc en la temperatura o una variació en el valor del pH del medi poden provocar la pèrdua de funció d’una proteïna? Com es denomina aquest procés? (3 punts).
[Figura de 2.2: fórmula d’una molècula cíclica d’anell de sis àtoms, amb els carbonis numerats de l’1 al 6, un grup CH2OH al C6 i grups OH i H en cada carboni.]
2.1. Amb relació a l’estructura de les proteïnes:
a) Explica les característiques de l’estructura secundària en α-hèlice (1 punt).
b) Explica què és l’estructura terciària i quin tipus d’enllaços l’estabilitzen (2 punts).
c) Indica quatre funcions exercides per proteïnes i esmenta un exemple de cadascuna (2 punts).
2.2. Observa la figura i respon les qüestions següents (3 punts):
a) Quina molècula representa? b) Presenta isomeria? Justifica la resposta. En cas afirmatiu indica quin tipus d’isomeria. c) Té caràcter reductor o no reductor? Justifica la resposta.
2.3. Basant-te en l’estructura química de l’aigua, descriu el seu caràcter dipolar. Quin tipus d’interaccions es formen entre les molècules d’aigua? (2 punts).
1.1. Defineix els conceptes següents:
a) Enzim; b) Centre actiu; c) Coenzim; d) Grup prostètic (4 punts).
1.2. Amb relació als polisacàrids: a) A quin grup de biomolècules pertanyen? (1 punt); b) Quins són els seus components i mitjançant quins enllaços s’uneixen? (1 punt); c) En què es diferencien els homopolisacàrids dels heteropolisacàrids? (1 punt); d) Explica la funció dels següents compostos i indica on es troben en la naturalesa: cel·lulosa, quitina i glucogen (3 punts).
2.1. Respecte a les sals minerals solubles, indica si són vertaderes o no les següents afirmacions. Justifica la resposta (3 punts):
a) Aporten energia a les cèl·lules.
b) En solució estan dissociades en ions.
c) Algunes realitzen una funció catalítica.
2.2. Amb relació als greixos: a) Què significa que un àcid gras és saturat o insaturat? (1 punt); b) Com afecta el grau de saturació i la longitud de la cadena al punt de fusió d’un àcid gras? (1 punt); c) A temperatura ambient l’oli roman líquid mentre que la mantega és sòlida. Explica a què es deu aquesta diferència (1 punt); d) Quin procés relacionat amb els greixos permet la fabricació de sabó natural? Explica-ho breument (2 punts).
2.3. Relaciona les següents característiques i processos amb la molècula de DNA o la d’RNA missatger (2 punts):
a) Monocatenari; b) Bicatenari en doble hèlice de Watson i Crick; c) Presència d’uracil; d) Presència de timina; e) Replicació; f) Traducció; g) Codó; h) Formació de nucleosomes; i) Ribosa; j) Desoxiribosa.
