Exercicis de bioquímica: lípids i nutrició — Biologia, Geologia i Ciències Ambientals 1r Batxillerat

Tots són insolubles en aigua i solubles en dissolvents apolars. És una definició diferent perquè es basa en una propietat física i no en la composició: dins del grup hi ha molècules molt diferents entre elles. Els glúcids, les proteïnes i els àcids nucleics, en canvi, es defineixen per estar fets d'un monòmer concret.

Reserva d'energia: els greixos del teixit adipós. Estructural: els fosfolípids de les membranes. Protectora: el greix subcutani que aïlla del fred i les ceres que impermeabilitzen les fulles. Reguladora: les hormones sexuals i la vitamina D.

Un nucleòtid té un sucre de cinc carbonis, un grup fosfat i una base nitrogenada. L'ADN té desoxiribosa, les bases A, T, C i G, i dues cadenes en doble hèlix. L'ARN té ribosa, la timina es canvia per uracil, i és d'una sola cadena.

Una molècula de glicerol (un alcohol amb tres grups -OH) reacciona amb tres molècules d'àcid gras (cada una amb un grup àcid -COOH).
Esquema: glicerol + 3 àcids grassos → triacilglicèrid + 3 $H_{2}O$.
És una esterificació (una reacció de condensació): cada grup -OH del glicerol s'uneix a un grup -COOH d'un àcid gras i s'allibera una molècula d'aigua. L'enllaç que es forma és un enllaç èster.
Per cada triacilglicèrid s'alliberen, doncs, 3 molècules d'aigua. La reacció inversa és la hidròlisi, que fan els enzims anomenats lipases i que retorna el glicerol i els àcids grassos.

Saponificables (tenen àcids grassos units per enllaços èster, i amb una base forta com el NaOH es poden trencar i donar sabó): el triacilglicèrid (glicerol + 3 àcids grassos), el fosfolípid (glicerol + 2 àcids grassos + fosfat + un grup polar) i la cera (un àcid gras llarg + un alcohol llarg).
Insaponificables (no tenen àcids grassos): el colesterol i les hormones sexuals, que són esteroides (derivats d'un nucli de quatre anells), i el carotè, que és un terpè (format per unitats d'isoprè).
Els lípids saponificables s'anomenen així perquè es poden hidrolitzar en medi bàsic (saponificació) i donar sals dels àcids grassos, que són els sabons.

Cada enllaç peptídic uneix dos aminoàcids i s'allibera una molècula d'aigua (condensació entre el grup -COOH d'un aminoàcid i el grup -NH₂ del següent).
Per unir n aminoàcids en una cadena calen n - 1 enllaços: tripèptid (n = 3) → 2 enllaços i 2 molècules d'aigua; proteïna de 150 aminoàcids → 149 enllaços i 149 molècules d'aigua.
Massa de la proteïna ≈ 150 · 128 - 149 · 18 = 19200 - 2682 = 16518 u, és a dir, uns 16500 u.
Error típic: comptar n enllaços per a n aminoàcids; una cadena lineal en té un menys.

a) Estructura primària: l'ordre dels aminoàcids, units per enllaços peptídics; determina tots els altres nivells.
b) Estructura secundària: la cadena s'enrotlla en hèlix α o es plega en làmina β gràcies als ponts d'hidrogen entre els enllaços peptídics.
c) Estructura terciària: la cadena es plega en una forma tridimensional pròpia de la proteïna (globular o fibrosa).
d) Estructura quaternària: només la tenen les proteïnes formades per diverses cadenes (subunitats), com l'hemoglobina, que en té quatre.
Si canvia un sol aminoàcid clau de la seqüència primària, pot canviar el plegament i la funció de tota la proteïna.

Les cadenes d'ADN són antiparal·leles i complementàries: l'adenina (A) s'aparella amb la timina (T) i la guanina (G) amb la citosina (C).
Cadena complementària (de 5' a 3'): 5'-ATGCCGTAA-3'.
ARN missatger (es sintetitza de 5' a 3' complementari a la cadena motlle, amb uracil en lloc de timina): 5'-AUGCCGUAA-3'.
Ponts d'hidrogen: hi ha 5 parelles A-T (2 ponts cada una = 10) i 4 parelles G-C (3 ponts cada una = 12), en total 22 ponts d'hidrogen.
L'ARNm té la mateixa seqüència que la cadena complementària d'ADN, però amb U en lloc de T.

Liposolubles (es dissolen en els greixos, s'emmagatzemen al fetge i al teixit adipós i, si se'n pren massa, poden acumular-se): A, D, E i K.
Hidrosolubles (es dissolen en aigua i els excessos s'eliminen per l'orina, així que cal prendre'n cada dia): $B_{1}$ i C.
Malalties per carència: escorbut → vitamina C (sagnat de genives i mala cicatrització); raquitisme → vitamina D (ossos febles per una mala absorció del calci); ceguesa nocturna → vitamina A (falta de pigment visual); beri-beri → vitamina $B_{1}$ (alteracions nervioses i musculars).
Error típic: creure que com més vitamines, millor; les liposolubles en excés poden ser tòxiques.

Catabolisme: degradació de molècules complexes en altres de més senzilles, amb alliberament d'energia (que en part es guarda en forma d'ATP). Anabolisme: síntesi de molècules complexes a partir d'altres de més senzilles, amb consum d'energia.
a) Catabòlic: allibera energia (molt d'ATP). b) Anabòlic: necessita energia (ATP).
c) Anabòlic: utilitza l'energia de la llum per fabricar glúcids a partir de CO₂ i aigua. d) Catabòlic: allibera energia (ATP).
e) Anabòlic: necessita energia per sintetitzar el greix. f) Catabòlic: degrada parcialment la glucosa i n'allibera una mica d'energia (2 ATP).
L'ATP connecta els dos tipus de processos: el catabolisme el produeix i l'anabolisme el gasta.

L'oli d'oliva té sobretot àcids grassos insaturats, amb dobles enllaços que fan colzes a la cadena; les cadenes torçades no s'empaqueten bé les unes amb les altres i el conjunt queda desordenat i fluid. El sèu té sobretot àcids grassos saturats, de cadena recta, que s'empaqueten estretament i formen un sòlid. La diferència d'estat, doncs, no és de quantitat sinó de forma de la cadena.

Perquè són amfipàtics: tenen un cap polar afí a l'aigua i dues cues apolars que la defugen. En aigua, l'única disposició que deixa tots els caps en contacte amb l'aigua i totes les cues amagades és una doble capa amb les cues cap endins. Com que a la cèl·lula hi ha aigua a totes dues bandes, la bicapa té els caps cap a fora per les dues cares. No cal que res els col·loqui: és la disposició més estable.

Perquè el seu paper no és energètic sinó regulador: intervenen com a peces auxiliars de molts enzims i fan possible reaccions que sense elles no es farien. El cos no les sap fabricar, o no en quantitat suficient, i per això s'han d'obtenir de la dieta. La seva falta causa malalties concretes, com l'escorbut per manca de vitamina C o el raquitisme per manca de vitamina D. Aportar calories i ser necessari són dues coses independents.

És la pèrdua de la forma tridimensional per calor, canvi de pH o productes químics, i amb ella es perd la funció. No es perd l'estructura primària: els enllaços peptídics són covalents i aguanten, de manera que la seqüència d'aminoàcids segueix sent la mateixa. El que es desfà són les interaccions febles que mantenien els nivells secundari, terciari i quaternari.

Glúcids: 70 g · 4 kcal/g = 280 kcal. Lípids: 20 g · 9 kcal/g = 180 kcal. Proteïnes: 6 g · 4 kcal/g = 24 kcal.
Energia total = 280 + 180 + 24 = 484 kcal; en kJ: 484 kcal · 4,18 kJ/kcal ≈ 2023 kJ.
Percentatge dels lípids: 180/484 · 100 ≈ 37 %. Només hi ha 20 g de lípids (un 20 % de la massa), però aporten gairebé el 40 % de l'energia, perquè 1 g de lípid té més del doble d'energia que 1 g de glúcid.
Per això els aliments rics en greix són molt energètics.

M(glucosa) = 180 g/mol, per tant 9 g / 180 g/mol = 0,05 mol de glucosa.
Segons l'equació, cada mol de glucosa consumeix 6 mol d'O₂ i produeix 6 mol de CO₂ i 6 mol de H₂O; llavors 0,05 mol de glucosa corresponen a 0,30 mol de cada un.
O₂ consumit: 0,30 mol · 32 g/mol = 9,6 g. CO₂ produït: 0,30 mol · 44 g/mol = 13,2 g. H₂O produïda: 0,30 mol · 18 g/mol = 5,4 g.
Comprovació: massa dels reactius = 9 + 9,6 = 18,6 g; massa dels productes = 13,2 + 5,4 = 18,6 g.
El CO₂ produït té el mateix nombre de mols que l'O₂ consumit (el quocient respiratori de la glucosa és 1).

a) Respiració aeròbica: 10 · 30 = 300 ATP. Fermentació làctica: 10 · 2 = 20 ATP.
b) Per obtenir 300 ATP amb la fermentació caldrien $\tfrac{300}{2} = 150$ molècules de glucosa, és a dir, $\tfrac{150}{10} = 15$ vegades més.
c) En un esprint el múscul necessita ATP molt de pressa. La respiració aeròbica és més lenta i depèn de l'oxigen que arriba amb la sang, que no pot cobrir tota la demanda. La fermentació làctica no necessita oxigen i dona ATP ràpidament, tot i que en dona poc.
L'àcid làctic que s'acumula contribueix a la fatiga muscular; quan torna a haver-hi prou oxigen, una part s'oxida i una altra es converteix en glucosa al fetge.

El pH òptim és el de màxima activitat: enzim 1, pH 2; enzim 2, pH 8.
L'enzim 1 és la pepsina: l'estómac té un pH molt àcid (al voltant de 2) i la pepsina hi funciona; l'enzim 2 és la tripsina: a l'intestí prim el pH és lleugerament bàsic (al voltant de 8).
Lluny del pH òptim canvia la càrrega elèctrica dels grups ionitzables de l'enzim, també els del centre actiu: això altera la forma de l'enzim i la unió amb el substrat, i l'activitat baixa. Amb pH extrems l'enzim es pot desnaturalitzar de manera irreversible.
Cada enzim funciona al pH del lloc on actua: la pepsina deixa d'actuar quan el contingut gàstric passa a l'intestí perquè allà el pH puja.

En l'ADN de doble cadena, A s'aparella amb T i G amb C, així que %T = %A = 22 %.
%G + %C = 100 - (22 + 22) = 56 %, i com que %G = %C, cada una és del 28 %.
En 1000 parells de bases (2000 bases): A = T = 440 i G = C = 560, és a dir, 440 parelles A-T i 560 parelles G-C.
Ponts d'hidrogen: 440 · 2 + 560 · 3 = 880 + 1680 = 2560.
L'ARN missatger és de cadena simple i no hi ha aparellament entre dues cadenes, per això no cal que A = U ni que G = C; a més, té uracil en lloc de timina.

A: clara d'ou. Només dona positiu amb Biuret (violeta intens), de manera que és gairebé tota proteïna (albúmina).
B: pa. El Lugol blau fosc indica midó (el glúcid de reserva dels cereals) i el Biuret suau indica una mica de proteïna (gluten).
C: oli d'oliva. Només és positiu amb Sudan III: lípids (triacilglicèrids) sense glúcids ni proteïnes.
D: llet sencera. Fehling + (lactosa, un sucre reductor), Biuret + (caseïna i altres proteïnes) i Sudan + (greix): conté glúcids, proteïnes i lípids.
Recorda que cada reactiu només detecta una classe de molècules i que un aliment real sol ser una barreja.

Funcions: forma part de les membranes de les cèl·lules animals (en regula la fluïdesa); és el precursor de les hormones esteroides (sexuals, cortisol) i de la vitamina D; i serveix per fabricar les sals biliars, que emulsionen els greixos en la digestió.
Com que és un lípid apolar, no es dissol en el plasma, que és aquós; per això viatja dins de lipoproteïnes (partícules amb una capa externa de fosfolípids i proteïnes i el colesterol a l'interior).
LDL: porta el colesterol del fetge cap als teixits; si n'hi ha en excés, es diposita a les parets de les artèries i forma plaques d'ateroma (aterosclerosi), amb risc d'infart. HDL: recull el colesterol sobrant dels teixits i el torna al fetge perquè s'elimini; per això se l'anomena «bo».
Error típic: creure que el colesterol és sempre perjudicial; el problema és l'excés d'LDL, no el colesterol en si mateix.

Perquè cada reserva té una velocitat de mobilització diferent. El glicogen és una cadena molt ramificada, i cada extrem de branca és un punt on un enzim pot començar a treure glucosa: es mobilitza de pressa i alimenta esforços intensos. El greix concentra molta més energia però s'ha de treure del teixit adipós, transportar per la sang unit a proteïnes i oxidar en un procés més llarg, de manera que dona energia a un ritme més lent. Per això el glicogen és la reserva immediata i el greix, la de llarg termini: no competeixen, es reparteixen la feina.

L'hormona proteica no travessa la membrana i s'uneix a un receptor de la superfície, que desencadena una cadena de senyals ja existents dins de la cèl·lula: com que només s'han d'activar molècules que ja hi són, l'efecte és gairebé immediat, i s'atura tan de pressa com l'hormona marxa. L'hormona esteroide travessa la membrana i troba el receptor a dins, sovint al nucli, on actua sobre l'expressió dels gens: l'efecte demana transcriure i traduir proteïnes noves, cosa que triga hores, però aquelles proteïnes duren i per això l'efecte és prolongat. La durada i la latència, doncs, són conseqüència directa d'on és el receptor.

Sense llum la fotosíntesi s'atura, però la respiració cel·lular continua. Per tant, dins de la campana hi haurà MENYS oxigen i MÉS diòxid de carboni que al principi. Si la campana fos transparent, el resultat seria l'invers, perquè la fotosíntesi predominaria sobre la respiració. L'experiment és, doncs, una manera de demostrar que la planta respira sempre: només tapant la llum es veu, perquè de dia la fotosíntesi ho emmascara.

a) Semiconservativa: cada molècula filla conserva una cadena de la molècula mare i sintetitza una de nova. Generació 1: 2 molècules, totes híbrides (100 %). Generació 2: 4 molècules, 2 d'híbrides i 2 de lleugeres (50 % i 50 %). Generació 3: 8 molècules, 2 d'híbrides i 6 de lleugeres (25 % i 75 %). Les 2 cadenes pesades originals sempre es troben en molècules híbrides.
b) Replicació conservativa: la molècula mare es conserva sencera i se'n forma una de completament nova; després d'una generació hi hauria un 50 % d'ADN pesat i un 50 % d'ADN lleuger, i cap molècula híbrida.
c) Si l'ADN s'extreu i es centrifuga en un gradient de densitat, els tres tipus (pesat, híbrid i lleuger) formen bandes en posicions diferents. Després d'una generació, una sola banda intermèdia indica replicació semiconservativa; dues bandes (pesada i lleugera) indicarien replicació conservativa.

a) A concentracions baixes la velocitat és gairebé proporcional a [S] (de 1 a 2 mM puja de 20 a 33); a mesura que [S] augmenta, cada increment produeix una pujada més petita i la corba s'aplana cap a un màxim d'uns 100 µmol/min. L'enzim és en quantitat limitada: a [S] alta tots els centres actius són ocupats (enzim saturat) i afegir més substrat no accelera la reacció.
b) Duplicar l'enzim duplica el nombre de centres actius, per tant la velocitat màxima es duplica (uns 200 µmol/min). Duplicar [S] de 64 a 128 mM gairebé no canvia la velocitat (de 94 a uns 97 µmol/min), perquè l'enzim ja és quasi saturat.
c) L'inhibidor competitiu competeix amb el substrat pel centre actiu: a [S] baixes redueix molt la velocitat, perquè molts centres actius són ocupats per l'inhibidor; a [S] molt altes el substrat desplaça l'inhibidor i la velocitat s'apropa al mateix màxim, tot i que cal més substrat per arribar-hi.
Un inhibidor que s'unís a un altre lloc de l'enzim (no competitiu) reduiria també la velocitat màxima.

a) Energia que va a l'ATP: 0,40 · 8400 kJ = 3360 kJ. Mols d'ATP: 3360 kJ / 30 kJ/mol = 112 mol. Massa: 112 mol · 507 g/mol = 56784 g ≈ 57 kg d'ATP al dia.
b) Renovació: 57 kg / 0,050 kg ≈ 1136 vegades al dia, és a dir, cada molècula d'ATP es forma i es gasta més d'un miler de vegades al dia (una vegada cada 76 segons de mitjana).
c) El cos no emmagatzema ATP: en cada moment n'hi ha molt poc i es recicla contínuament. L'ATP es gasta i es converteix en ADP i fosfat ($P_{i}$), i el catabolisme (respiració, fermentació) el torna a formar.
L'energia es guarda a llarg termini en forma de glicogen i de greix, no d'ATP.

a) Energia = 10000 g · 9 kcal/g = 90000 kcal. Glicogen sec = 90000 kcal / 4 kcal/g = 22500 g = 22,5 kg.
b) Cada gram de glicogen s'emmagatzema amb 2 g d'aigua, és a dir, 3 g en total: 22,5 kg · 3 = 67,5 kg de glicogen hidratat.
c) 67,5 kg / 10 kg = 6,75: guardar l'energia com a glicogen pesa gairebé 7 vegades més que guardar-la com a greix.
El greix és un lípid apolar, no s'hidrata i dona més del doble d'energia per gram (9 davant de 4 kcal/g): és el magatzem més compacte i lleuger, ideal per a una reserva llarga (hibernació, migracions). El glicogen se'n guarda poc, perquè es mobilitza de pressa.

M(triestearina) = 57 · 12 + 110 · 1 + 6 · 16 = 684 + 110 + 96 = 890 g/mol; 100 g són 100/890 = 0,112 mol.
a) Segons l'equació, 2 mol de triestearina donen 110 mol d'aigua, és a dir, 55 mol per mol de greix: 0,112 · 55 = 6,18 mol, que són 6,18 · 18 = 111 g d'aigua.
b) 2 mol de greix consumeixen 163 mol d'O₂, és a dir, 81,5 mol per mol: 0,112 · 81,5 = 9,16 mol, que són 9,16 · 32 = 293 g d'O₂.
c) Glucosa: 1 g / 180 g/mol = 0,00556 mol, que forma 6 · 0,00556 = 0,0333 mol d'aigua = 0,60 g. El greix forma 1,11 g d'aigua per gram, gairebé el doble que la glucosa (0,60 g), perquè és una molècula molt rica en hidrogen i pobra en oxigen: en oxidar-se forma molta aigua (i necessita molt més oxigen).
Comprovació: massa dels reactius = 100 + 293 = 393 g; productes = 111 g d'aigua + 282 g de CO₂ = 393 g.

a) Cada cadena té un enllaç peptídic menys que aminoàcids: 21 - 1 = 20 i 30 - 1 = 29, en total 20 + 29 = 49 enllaços peptídics (els ponts disulfur no són enllaços peptídics).
b) 51 aminoàcids lliures menys 49 molècules d'aigua: 51 · 128 - 49 · 18 = 6528 - 882 = 5646 u, és a dir, uns 5600 u.
c) Per via oral, la insulina arribaria a l'estómac i a l'intestí, on les proteases (com la pepsina i la tripsina) hidrolitzen els enllaços peptídics i la trenquen en aminoàcids i pèptids petits. Es perd l'estructura primària i, per tant, tota la forma i la funció; els aminoàcids s'absorbeixen com a nutrients, però ja no actuen com a hormona. En injectar-la, passa directament a la sang.
d) Es conservaria l'estructura primària (la seqüència d'aminoàcids, unida per enllaços peptídics). Es perdria el plegament tridimensional que mantenen aquests ponts (estructura terciària) i la unió de les dues cadenes, i la molècula deixaria de ser funcional.

a) Mols de I₂ per 100 g d'oli: 130/253,8 = 0,512 mol. Mols de triacilglicèrid en 100 g: 100/880 = 0,1136 mol. Dobles enllaços per molècula = 0,512/0,1136 = 4,5.
b) La trioleïna té 3 dobles enllaços: 3 · 253,8/885 · 100 = 86 g d'I₂ per 100 g, o sigui un índex d'iode d'unes 86.
c) 4,5 dobles enllaços per molècula, o sigui 1,5 per àcid gras de mitjana, indica una forta presència d'àcids poliinsaturats (linoleic, 2 dobles enllaços, i linolènic, 3) a més dels monoinsaturats; un índex de 130 és més alt que el de l'oli d'oliva. Aquest oli és líquid fins i tot a baixa temperatura (les cadenes plegades no s'empaqueten) i s'enrancia de pressa, perquè els dobles enllaços s'oxiden amb facilitat.
d) Cada molècula de triacilglicèrid consumeix 3 KOH (tres enllaços èster): 3 · 56,1/880 = 0,191 g de KOH per g, és a dir, un índex de saponificació d'uns 191 mg/g.

a) LDL = 240 - 40 - 150/5 = 240 - 40 - 30 = 170 mg/dL. Relació total/HDL = 240/40 = 6,0 (valor alt; es considera favorable per sota d'uns 4-5).
b) LDL 170 ≥ 160: alt. HDL 40: en el límit baix (< 40 és baix, 40 és el límit). TG 150: límit alt de la normalitat. Colesterol total 240: alt.
c) El colesterol, insoluble en aigua, viatja a la sang dins de lipoproteïnes. El LDL el porta del fetge als teixits i, en excés, el colesterol es diposita a les parets de les artèries (plaques d'ateroma). El HDL retira colesterol dels teixits i el retorna al fetge per eliminar-lo. Per això un LDL alt i un HDL baix augmenten el risc cardiovascular. La divisió «bo/dolent» és una simplificació, perquè en realitat és el mateix colesterol en transport diferent.
d) Reduir els greixos saturats i trans (carn grassa, bolleria), augmentar la fibra, els greixos insaturats (oli d'oliva, fruits secs, peix) i l'activitat física; evitar el tabac; controlar el pes. Si no n'hi ha prou, el metge pot recomanar un fàrmac (com les estatines).
Nota: la fórmula és una estimació, no una mesura directa.

a) Glicina: pI = $\tfrac{(2{,}34 + 9{,}60)}{2} = 5{,}97$. Àcid glutàmic: les formes són +1, 0, -1; la neutra està entre els pK_a 2,19 i 4,25: pI = $\tfrac{(2{,}19 + 4{,}25)}{2} = 3{,}22$. Lisina: forma neutra entre 8,95 i 10,53: pI = $\tfrac{(8{,}95 + 10{,}53)}{2} = 9{,}74$.
b) A pH 7: la glicina (pI 5,97) té una càrrega lleugerament negativa, gairebé neutra, i es mou molt poc cap a l'ànode (+). L'àcid glutàmic (pI 3,22 < 7) té càrrega negativa i va cap a l'ànode (+). La lisina (pI 9,74 > 7) té càrrega positiva i va cap al càtode (-).
c) Es veuran tres taques: la lisina es mou cap al càtode, l'àcid glutàmic cap a l'ànode, i la glicina queda a prop del punt d'aplicació.
d) Al pI la càrrega neta és zero, de manera que les molècules no es repel·leixen entre elles; poden agregar-se i precipitar. Lluny del pI, la càrrega les manté separades i solubles.

a) Blat: lisina $\tfrac{28}{58} = 48$ %; sulfurats $\tfrac{35}{25} = 140$ %. Aminoàcid limitant: la lisina (48 %). Llenties: lisina $\tfrac{70}{58} = 121$ %; sulfurats $\tfrac{20}{25} = 80$ %. Aminoàcid limitant: els sulfurats (80 %).
b) Per a cada 3 g de proteïna, 1 g és de blat i 2 g de llenties. Lisina: $\tfrac{(28 + 2 \cdot 70)}{3} = 56$ mg/g → $\tfrac{56}{58} = 97$ %. Sulfurats: $\tfrac{(35 + 2 \cdot 20)}{3} = 25$ mg/g → $\tfrac{25}{25} = 100$ %.
c) La mescla té gairebé tots els aminoàcids essencials en la proporció adequada, molt millor que cada aliment per separat. Els cereals i les llegums es complementen perquè són pobres en aminoàcids diferents; per això són combinacions tradicionals (arròs amb lentilles, cigrons amb arròs). No cal menjar-los al mateix àpat, però sí al llarg del dia.
d) Les proteïnes contenen aproximadament un 16 % de nitrogen ($\tfrac{1}{6{,}25}$). Proteïna = 1,6 · 6,25 = 10 g per 100 g d'aliment.

a) Cebador 1: T_m = 4 · 12 + 2 · 8 = 48 + 16 = 64 °C. Ponts d'hidrogen: 12 · 3 + 8 · 2 = 36 + 16 = 52. Cebador 2: T_m = 4 · 6 + 2 · 14 = 24 + 28 = 52 °C. Ponts: 6 · 3 + 14 · 2 = 18 + 28 = 46.
b) El cebador 1 necessita una temperatura més alta (64 °C), perquè té més parelles G-C, que s'uneixen amb tres ponts d'hidrogen en lloc de dos i són més difícils de separar.
c) Les bases aparellades i apilades absorbeixen menys llum a 260 nm que les bases lliures. Quan la doble hèlix es desnaturalitza i queden lliures les bases, l'absorbància puja: el moment del salt marca el pas de doble a simple cadena.
d) L'ADN amb més proporció de G+C (60 %) té la T_m més alta, pel mateix motiu: més ponts d'hidrogen i un apilament més estable. Aquest fet s'usa per escollir la temperatura d'aparellament dels cebadors en la PCR.

a) A mesura que D augmenta, l'activitat d'E1 baixa de manera ràpida al principi i després més lentament. Per al 50 % hi ha un valor lleugerament inferior a 0,5 mM (el 45 % és a 0,5 mM i el 82 % a 0,1 mM), uns 0,4 mM.
b) És una retroinhibició (inhibició pel producte final): D s'uneix a E1 i redueix la seva activitat. Així la cèl·lula només produeix el que necessita: quan D s'acumula, es frena el primer pas, i s'estalvien substrat i energia.
c) Amb un E1 insensible, la via no es frena i s'hi produeix D sense control: D s'acumula, el substrat A es consumeix i s'esgota, i la cèl·lula gasta energia i matèria en un producte que ja no necessita. L'excés de D pot arribar a ser tòxic o a alterar altres vies.
d) No. La inhibició competitiva requereix que l'inhibidor s'assembli al substrat i ocupi el centre actiu. D no s'assembla a A i actua des d'un altre lloc (lloc al·lostèric), cosa que canvia la conformació de l'enzim i en redueix l'activitat; és inhibició al·lostèrica. Un inhibidor competitiu es podria superar amb molt de substrat; un al·lostèric no.

a) La lipasa hidrolitza els triacilglicèrids en àcids grassos i glicerol (o monoacilglicèrids). Els àcids grassos alliberats neutralitzen el NaOH i fan baixar el pH, i la fenolftaleïna, rosa en medi bàsic, es torna incolora.
b) Tub 1: lipasa activa, a 37 °C, el greix s'hidrolitza. Tub 2: la reacció és més de dues vegades més ràpida ($\tfrac{8}{3} = 2{,}7$). Tub 3: la lipasa desnaturalitzada no actua: l'activitat depèn d'una proteïna intacta. Tub 4: a 4 °C la velocitat cau 5 vegades (8 contra 40 min): les molècules es mouen més lentament. Tub 5: cap canvi sense enzim; descarta que sigui la llet o l'aire la causa del canvi de pH (control negatiu).
c) Les sals biliars són detergents biològics: emulsionen el greix en gotes diminutes i augmenten la superfície de contacte entre l'oli i l'enzim, que és soluble en aigua i només actua a la interfície. No canvien la reacció: faciliten l'accés.
d) Mesurar el pH amb un pHmetre o valorar el NaOH consumit en el temps i expressar la velocitat com a mmol d'àcid gras alliberat per minut; repetir cada tub 3 vegades, i fer servir la mateixa quantitat de llet i enzim.

a) Risc A: 40/5000 = 0,8 %. Risc B: 70/5000 = 1,4 %. Risc relatiu = 0,8/1,4 = 0,57 (43 % menys). Reducció absoluta: 1,4 - 0,8 = 0,6 punts percentuals. Nombre necessari: 1/0,006 ≈ 167 persones durant 10 anys.
b) No es pot concloure causalitat: es tracta d'un estudi observacional, on els grups no s'han format a l'atzar. Qui consumeix molt oli d'oliva pot seguir un patró de vida més saludable (dieta mediterrània en conjunt, més verdura i peix, menys carn processada, més exercici, menys tabac, més nivell educatiu o d'ingressos), i això pot explicar la diferència. Aquestes són variables de confusió.
c) Un assaig clínic aleatoritzat: assignar a l'atzar el consum d'oli d'oliva (o una dieta) i seguir els grups, de manera que les altres variables es distribueixin igual. Dificultats: és car, cal temps i molts participants; és difícil que els participants no sàpiguen què mengen (no es pot fer cec ni placebo) i és difícil mantenir l'adherència a la dieta.

a) MB = 10 · 70 + 6,25 · 175 - 5 · 18 + 5 = 700 + 1093,75 - 90 + 5 = 1709 kcal/dia. Despesa diària = 1709 · 1,55 = 2649 kcal (uns 11 100 kJ).
b) Glúcids: 0,55 · 2649/4 = 364 g. Greixos: 0,30 · 2649/9 = 88 g. Proteïnes: 0,15 · 2649/4 = 99 g.
c) Mínim = 0,8 · 70 = 56 g. Amb 99 g es compleix: 99/70 = 1,4 g/kg, per sobre del mínim.
d) 300 kcal · 30 dies = 9000 kcal; 9000/7700 = 1,2 kg de greix addicionals al mes si tot l'excés s'emmagatzemés com a greix.
Límit: és una estimació; el metabolisme s'adapta (el cos més gran gasta més, la termogènesi canvia) i una part de l'excés no es converteix en greix; el balanç real depèn de la persona.

a) C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O: QR = 6/6 = 1,00. C₁₆H₃₂O₂ + 23 O₂ → 16 CO₂ + 16 H₂O: QR = 16/23 = 0,70.
b) QR = 240/300 = 0,80.
c) Sigui a l'O₂ consumit pels glúcids i b pels greixos (mL/min): a + b = 300 i a · 1,00 + b · 0,70 = 240. Restant: 0,30 b = 60 → b = 197 mL/min (greix) i a = 103 mL/min (glúcids).
d) Potència = 0,103 · 21,1 + 0,197 · 19,6 = 2,17 + 3,86 = 6,03 kJ/min (uns 362 kJ/h). Fracció del greix: 3,86/6,03 = 64 %.
Idea clau: un QR proper a 1 indica que s'usen sobretot glúcids; un proper a 0,7, sobretot greixos. Una proteïna donaria uns 0,8.

a) Una cadena de 16 C es divideix en 8 acetil-CoA amb 7 cicles de β-oxidació (l'últim cicle dona 2 acetil-CoA).
b) 7 cicles · (1,5 + 2,5) = 28 ATP; 8 acetil-CoA · 10 = 80 ATP; menys 2 d'activació: 28 + 80 - 2 = 106 ATP per molècula.
c) Per carboni: $\tfrac{106}{16} = 6{,}6$ ATP/C contra $\tfrac{30}{6} = 5{,}0$ ATP/C de la glucosa. Per gram: $\tfrac{106}{256} = 0{,}41$ ATP/g contra $\tfrac{30}{180} = 0{,}17$ ATP/g: unes 2,5 vegades més.
d) L'àcid gras és una molècula més reduïda (molts C-H i pocs oxígens), i en oxidar-se allibera més energia per gram. A més, s'emmagatzema sense aigua en gotes de greix (el glicogen s'emmagatzema amb uns 3 g d'aigua per gram), i per tant ocupa menys volum i pes. Els glúcids es reserven per a necessitats ràpides.
Idea clau: més reducció implica més energia per gram.

a) $C_{57}H$₁₀₄$O_{6}$ + 3 $H_{2}$ → $C_{57}H$₁₁₀$O_{6}$. Mols de trioleïna: $\tfrac{1000}{885} = 1{,}13$ mol; $H_{2}$ = 3 · 1,13 = 3,39 mol → 3,39 · 2,016 = 6,8 g d'$H_{2}$.
b) Volum = 3,39 · 22,4 = 76 L d'$H_{2}$. Triestearina: 1,13 mol · 891 g/mol = 1007 g (1000 + 6,8 g d'$H_{2}$ = 1006,8 g, la massa es conserva).
c) Un doble enllaç cis dobla la cadena (forma de colze), cosa que impedeix que les molècules s'empaquetin bé i fa el greix líquid. Un doble enllaç trans manté la cadena quasi recta, com un àcid gras saturat: s'empaqueta bé i fa el greix sòlid o semisòlid a temperatura ambient. Els greixos trans augmenten el LDL i disminueixen el HDL, de manera que s'associen a més risc d'aterosclerosi; per això es recomana evitar-los (molts productes de pastisseria en contenien).

a) 1/[S] (mM^-1): 2; 1; 0,5; 0,25; 0,125. Sense inhibidor, 1/v: 0,100; 0,0599; 0,0400; 0,0300; 0,0250; la recta té pendent 0,040 i ordenada a l'origen 0,020. Per tant V_max = 1/0,020 = 50 µmol/min i K_m = pendent · V_max = 0,040 · 50 = 2,0 mM. Amb inhibidor, 1/v: 0,260; 0,140; 0,080; 0,050; 0,035; pendent 0,120 i ordenada 0,020: V_max = 50 µmol/min i K_m = 0,120 · 50 = 6,0 mM.
b) V_max no canvia (mateixa ordenada a l'origen) i K_m augmenta (de 2 a 6 mM): inhibició competitiva. Les dues rectes es creuen a l'eix vertical.
c) Amb [S] molt alta, el substrat desplaça l'inhibidor del centre actiu i la velocitat s'acosta a V_max = 50 µmol/min, igual que sense inhibidor.
d) L'inhibidor competitiu té una forma i uns grups semblants als del substrat i s'uneix al mateix centre actiu, però no es transforma. Mentre l'ocupa, el substrat no hi pot entrar.
Comprovació: amb K_m' = 6, v(2 mM) = 50 · 2/(6 + 2) = 12,5 µmol/min.

a) 2pq ≈ 2q (p ≈ 1) = 1/250 → q = 0,002. Homozigots: q² = (0,002)² = 4·10^-6, o sigui 1 de cada 250 000.
b) Aa × AA: la meitat dels gàmetes del progenitor heterozigot porten l'al·lel mutat → probabilitat 1/2 = 50 %.
c) Menys receptors significa que el fetge retira menys LDL de la sang, de manera que el LDL (i el colesterol que porta) s'acumula al plasma. L'excés de LDL penetra a la paret de les artèries, s'oxida i forma plaques d'ateroma, que estrenyen les artèries i poden causar un infart; els homozigots tenen malaltia cardiovascular molt precoç.
d) En frenar la síntesi de colesterol, les cèl·lules del fetge en tenen menys a dins, responen augmentant el nombre de receptors del LDL a la superfície, i capten més LDL de la sang, de manera que baixa. Funcionen si hi ha almenys un al·lel funcional; són poc eficaços en homozigots sense receptors.

a) Nitrogen ingerit = 70/6,25 = 11,2 g. Pèrdues = 9,5 + 1,2 + 0,5 = 11,2 g. Balanç = 11,2 - 11,2 = 0: equilibri, propi d'un adult sa.
b) Cada mol d'urea porta 2 N (28,0 g de N): 9,5 g de N → 9,5/28,0 = 0,339 mol → 0,339 · 60,1 = 20,4 g d'urea al dia.
c) Ingerit: 50/6,25 = 8,0 g de N. Balanç = 8,0 - 11,2 = -3,2 g/dia: balanç negatiu. El cos degrada proteïna pròpia (del múscul) per cobrir les necessitats.
d) Balanç positiu (el cos retén nitrogen i construeix proteïna): creixement en la infància, embaràs, recuperació de malalties i entrenament de força. Balanç negatiu: dejuni, dieta amb poca proteïna o amb falta d'algun aminoàcid essencial, febre, traumatismes greus, infeccions i malalties que desgasten el múscul.

a) n($I_{2}$) = 0,0071 L · 0,0100 mol/L = 7,1·$10^{-5}$ mol. Com que la relació és 1:1, n(vitamina C) = 7,1·$10^{-5}$ mol. Massa = 7,1·$10^{-5}$ · 176,1 = 0,0125 g = 12,5 mg.
b) 12,5 mg en 25,0 mL → 50 mg per 100 mL. En 200 mL: 100 mg, o sigui el 100 % de la necessitat diària.
c) El midó forma un complex blau-negre intens amb el iode, de manera que, quan tot l'àcid ascòrbic ha reaccionat, la primera gota d'iode en excés fa canviar el color de la mostra, un viratge clar.
d) Com que la vitamina C és hidrosoluble, es perd amb l'aigua de cocció; i com que és termolàbil i s'oxida amb l'aire, es destrueix amb la calor i el temps. Cal menjar fruita i verdura crues o poc cuites, conservar-les tapades i en fred, i no deixar els sucs exposats a l'aire durant moltes hores.

a) Eficiència del 100 %: $2^{30}$ = 1,07·$10^{9}$ còpies. Eficiència del 90 %: 1,$9^{30}$ = 2,3·$10^{8}$ còpies.
b) Massa = 500 · $\tfrac{650}{6{,}022}$·$10^{23}$ = 3,25·$\tfrac{10^{5}}{6{,}022}$·$10^{23}$ = 5,4·$10^{-19}$ g.
c) 100 %: 1,07·$10^{9}$ · 5,4·$10^{-19}$ = 5,8·$10^{-10}$ g = 0,58 ng. 90 %: 2,3·$10^{8}$ · 5,4·$10^{-19}$ = 1,2·$10^{-10}$ g = 0,12 ng.
d) El creixement és exponencial: l'eficiència s'eleva a la potència 30. Una caiguda del 10 % en cada cicle (1,9 en lloc de 2) es multiplica 30 vegades: el resultat final baixa unes 4,7 vegades (1,07·$\tfrac{10^{9}}{2{,}3}$·$10^{8}$). Per això la PCR és tan sensible a inhibidors, a l'ADN malmès i a una temperatura d'aparellament poc adequada.
Nota: en realitat la reacció satura quan s'acaben els reactius, de manera que no s'arriba a aquestes xifres.

a) A l'ARNm, A → U a la segona posició del codó (GAG → GUG); a l'ADN codificant, A → T (GAG → GTG). Àcid glutàmic → valina.
b) És una mutació de canvi de sentit (missense) amb un canvi important de propietats, d'un aminoàcid polar carregat a un d'apolar. GAG → GAA: silenciosa (continua sent Glu). GAG → GAC: canvi de sentit conservador (Asp, també àcid; efecte previsiblement petit). GAG → AAG: canvi de sentit (Lys): la càrrega s'inverteix. GAG → UAG: sense sentit (parada): la proteïna queda truncada i no funcional.
c) La valina, apolar, apareix a la superfície de la proteïna i s'uneix a una zona hidròfoba d'una altra molècula d'hemoglobina quan no porta oxigen: es formen fibres que deformen el glòbul vermell en forma de falç. Aquests glòbuls obstrueixen els vasos petits i es destrueixen amb facilitat (anèmia).
d) Els heterozigots tenen un avantatge selectiu (més resistència a la malària greu) respecte dels homozigots normals, més vulnerables a la malària greu, i dels homozigots mutants, que tenen la malaltia. Això manté l'al·lel mutat a freqüències elevades en aquestes regions (polimorfisme equilibrat), tot i ser perjudicial en homozigosi.

a) Q = m · c · ΔT = 200 · 4,18 · 20,0 = 16 720 J = 16,7 kJ.
b) Per gram: 0,55 · 37 + 0,10 · 17 + 0,20 · 17 = 20,35 + 1,7 + 3,4 = 25,5 kJ/g. (El 15 % restant és aigua, fibra i cendres.)
c) Eficiència = 16,7/25,5 = 0,66, o sigui un 66 %. Pèrdues: la calor que s'escapa a l'aire i es dissipa pel recipient i els suports; la combustió incompleta (flames que fan sutge, i residu de carboni que no crema); l'energia que escalfa el recipient i no l'aigua.
d) Aïllar el sistema (escut contra l'aire i un recipient metàl·lic prim ben a prop de la flama), remenar l'aigua per mesurar una temperatura uniforme, assegurar-se que l'aliment crema completament (pesar el residu), repetir diverses vegades i fer servir un calorímetre calibrat amb una substància de poder calorífic conegut.

a) ob/ob no produeix leptina, però té receptor: en parabiosi amb un animal que en produeix, rep l'hormona per la sang i respon. db/db té el receptor defectuós: produeix leptina, però no pot respondre-hi.
b) El db/db, que té greix de sobra, fabrica molta leptina, que passa a la circulació del ratolí normal; aquest, que té el receptor intacte, interpreta que té una gran reserva de greix i redueix la ingesta fins a morir de fam. El db/db no reacciona perquè no té receptor.
c) L'ob/ob té receptors funcionals: si se li dona leptina, el cervell rep el senyal de sacietat. El db/db no té receptor, de manera que la leptina, per molt que n'hi hagi, no pot actuar.
d) Probablement una resistència a la leptina (defecte en la resposta del receptor o en el transport al cervell), més que una falta d'hormona; per això donar-ne més sol ser poc útil.
Idea clau: un experiment amb animals que comparteixen la sang permet separar «qui produeix el senyal» de «qui el rep».