Ciencias básicas y fundamentos de biotecnología
Este dominio evalúa los fundamentos físico-químicos y biológicos que sostienen cualquier proceso biotecnológico: estequiometría, termodinámica, equilibrio, cinética enzimática y balances de materia y energía. Los reactivos suelen pedir aplicar el concepto a un caso numérico o experimental, no solo recordar la fórmula.
Reglas y conceptos clave
- La energía libre estándar (ΔG°') se define a pH 7, 25 °C y 1 M; un ΔG negativo indica espontaneidad en esas condiciones, no en la célula.
- En Michaelis-Menten, Km es la concentración de sustrato donde v = Vmax/2. Un Km bajo sugiere mayor afinidad aparente, pero Km no es una constante de disociación.
- La inhibición competitiva eleva el Km aparente sin modificar Vmax; la no competitiva reduce Vmax y conserva Km.
- Todo balance se plantea como acumulación = entrada − salida + generación − consumo; en estado estacionario la acumulación es cero.
- Los rendimientos Yx/s y Yp/s exigen unidades coherentes (g/g, mol/mol) y la misma base: masa seca y sustrato consumido, no alimentado.
Ejemplo trabajado
Una enzima tiene Vmax = 100 µmol/min y Km = 5 mM. Con [S] = 20 mM: v = 100 × 20 / (5 + 20) = 80 µmol/min. Si un inhibidor competitivo duplica el Km aparente a 10 mM, v = 100 × 20 / (10 + 20) = 66.7 µmol/min. El razonamiento es que el inhibidor competitivo se revierte aumentando [S]; por eso Vmax no cambia y solo se desplaza el Km.
Errores que cuestan puntos
Confundir Km con la velocidad máxima; no convertir mM a M o minutos a horas; aplicar ΔG°' a condiciones fisiológicas; sumar rendimientos calculados sobre bases distintas; y cerrar un balance sin incluir corrientes de purga, evaporación o muestreo.