Resolució de Problemes d'Enzimologia i Cicles Biològics: Guia Completa

4) Enzimologia: Obstrucció d'un Enzim i Factors que l'Afecten

Suposem que vols obstruir un enzim que converteix el substrat A en un producte B. Respon les preguntes següents:

a) Què s'entén per temperatura òptima?

La temperatura òptima és la temperatura a la qual un enzim té la màxima activitat catalítica. A aquesta temperatura, la velocitat de la reacció enzimàtica és màxima, perquè la forma tridimensional de l’enzim és estable i la interacció entre l’enzim i el substrat és eficient. Si la temperatura és massa baixa o massa alta, l’activitat de l’enzim disminueix.

b) Com canviaria l'activitat enzimàtica si augmentem la temperatura fins als 100°C?

Si augmentes la temperatura per sobre de la temperatura òptima de l’enzim, l’activitat enzimàtica inicialment pot augmentar, ja que les molècules es mouen més ràpidament. Però, quan la temperatura continua augmentant més enllà d’un cert límit (normalment entre 50-70°C per a la majoria d’enzims), l’enzim comença a desnaturalitzar-se, és a dir, les seves estructures terciària i quaternària es desfan, provocant la pèrdua de la seva activitat. A 100°C, la majoria dels enzims es desnaturalitzen completament i l’activitat enzimàtica es perd.

c) Com canviaria l'activitat enzimàtica si reduïm gradualment la temperatura fins als 0°C?

Quan la temperatura es redueix fins als 0°C, l’activitat enzimàtica disminueix significativament. Això es deu al fet que les molècules de substrat i enzim es mouen més lentament, la qual cosa redueix la probabilitat de col·lisions entre elles. Tot i que l’enzim no es desnaturalitza a temperatures baixes, la seva capacitat per realitzar la reacció es redueix perquè les reaccions químiques es tornen més lentes a temperatures més baixes.

d) Com expliques que la velocitat de reacció disminueixi en afegir una substància X al costat del substrat A?

La substància X podria ser un inhibidor de l’enzim. Un inhibidor enzimàtic és una molècula que és capaç de reduir o bloquejar l’activitat de l’enzim. Podria inhibir l’enzim competint amb el substrat pel lloc actiu (inhibició competitiva) o un altre tipus d’inhibició no competitiva, en la qual es lliguen a un lloc diferent de l’enzim, alterant la seva estructura i reduint l’activitat. Així, si afegeixes una substància que interfereix amb el funcionament de l’enzim, com un inhibidor, la velocitat de la reacció es veurà afectada negativament.

5) Cicles Biològics i Reproducció Cel·lular

Respostes i justificacions:

1. La fase haploide del cicle biològic dels animals:

   • Resposta correcta: Correspon als espermatozoides i als òvuls.
   • Justificació: En el cicle biològic dels animals, la fase haploide es refereix a les cèl·lules sexuals (gàmetes: espermatozoides i òvuls), que contenen la meitat del nombre de cromosomes (n). Aquestes cèl·lules es formen a través de la meiosi i participen en la fecundació, on es restableix la dotació diploide (2n) de l'organisme.

2. El gràfic mostra un cicle diplont, que es caracteritza perquè:

   • Resposta correcta: Els organismes pluricel·lulars són diploides.
   • Justificació: En els cicles diplonts, com el dels animals, l'organisme adult pluricel·lular és diploide (2n). L'única fase haploide en aquest cicle és la dels gàmetes (espermatozoides i òvuls), que es formen mitjançant meiosi. Els gàmetes es fusionen en la fecundació per a formar un zigot diploide, que creixerà i es desenvoluparà en un organisme adult.

Activitats Addicionals:

Aquí tens les respostes per a l'Activitat 3:

1. Es tracta d’una cèl·lula en mitosi o en meiosi? En quina fase es troba? Raoneu la resposta.

   • Resposta: Es tracta d’una cèl·lula en mitosi i es troba en la telofase.
   • Raonament: A la imatge es poden observar dues cèl·lules filles que estan a punt de completar la divisió cel·lular. En la telofase, els cromosomes ja estan completament separats i les membranes nuclears es comencen a formar al voltant de cadascun dels conjunts de cromosomes. Aquesta és una característica de la mitosi, no de la meiosi.

2. Un procés important de la meiosi és l’encreuament. En quin moment concret es produeix? Quines conseqüències té?

   • Resposta: L’encreuament es produeix durant la profase I de la meiosi.
   • Conseqüències: L’encreuament (o crossing-over) permet l’intercanvi de material genètic entre cromàtides homòlogues. Això genera variabilitat genètica, ja que combina gens paterns i materns en els cromosomes dels gàmetes, cosa que contribueix a la diversitat en les poblacions.

Activitat 1 - Resposta

1. Anàlisi en forma de taula:

   

2. Explicació evolutiva:

   La reproducció asexual és favorable en condicions estables perquè permet la ràpida multiplicació dels individus genèticament idèntics, evitant la despesa energètica de la reproducció sexual. En canvi, en condicions inestables o desfavorables, la reproducció sexual és avantatjosa perquè genera variabilitat genètica mitjançant la recombinació dels gens durant la meiosi i la fecundació. Aquesta diversitat genètica permet que algunes descendències puguin adaptar-se millor a les noves condicions del medi, augmentant la probabilitat de supervivència de l’espècie. La selecció natural ha afavorit aquesta dualitat com a estratègia per maximitzar les oportunitats de supervivència i reproducció.

2) Cromosomes i Cèl·lules: Anàlisi en Gossos i Cirerers

a) Cromosomes en gossos:

1. Quants cromosomes tindrà una cèl·lula del ronyó d’un gos?

   Una cèl·lula del ronyó d’un gos és diploide, igual que la resta de les cèl·lules somàtiques. Això vol dir que té el nombre complet de cromosomes per a l’espècie. Com que els gossos tenen 78 cromosomes en les seves cèl·lules diploides, una cèl·lula del ronyó també tindrà 78 cromosomes.

   Justificació: Les cèl·lules somàtiques dels organismes diploides contenen dues còpies de cada cromosoma, una heretada del pare i l’altra de la mare.

2. Quants cromosomes hi haurà en un espermatozou de gos?

   Un espermatozou de gos és una cèl·lula haploide, ja que es forma mitjançant meiosi i només conté la meitat del nombre de cromosomes de les cèl·lules somàtiques. Per tant, un espermatozou tindrà 39 cromosomes.

   Justificació: Durant la meiosi, les cèl·lules germinals redueixen el seu nombre de cromosomes a la meitat per tal que, en la fecundació, la unió de l’espermatozou i l’òvul restauri el nombre diploide (78 cromosomes).

b) Cromosomes en cirerers:

1. Quants cromosomes tindrà un òvul de cirerer?

   Un òvul de cirerer és una cèl·lula haploide, ja que es forma mitjançant meiosi i conté la meitat del nombre de cromosomes de les cèl·lules diploides. Com que les cèl·lules haploides del cirerer tenen 24 cromosomes, un òvul també tindrà 24 cromosomes.

   Justificació: Els òvuls i els espermatozoides (gàmetes) són haploides per assegurar que, en la fecundació, el zigot resultant tingui el nombre diploide de cromosomes (48 cromosomes en el cas del cirerer).