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Bioenergetica

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by

elkin navarro

on 7 April 2015

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Transcript of Bioenergetica

Bioenergetica
Principios de Termodinámica
Metabolismo
Metabolismo
Se pueden considerar tres fases en el Metabolismo.
Rutas Metabólicas.
Enzima – Catalizador
Leyes de Termodinámica.
Reacción Exotérmica
y Endotérmica:
Energía
Bioenergetica
Bioenergética.
Estudio de los procesos de absorción, transformación y entrega de energía en los sistemas biológicos
A partir de la energía solar (Autótrofos.)
A partir de componentes químicos de su entorno (Heterótrofos.)
Capacidad de realizar un trabajo
1° LEY “La energía no se crea ni se destruye solo se transforma.

2° LEY “Toda reacción espontánea es aquella que se lleva a cabo sin aporte de energía, por el contrario genera energía libre y tiende al equilibrio.


Reacción exotérmica:
Tanto la enzima como el catalizador aceleran la velocidad de una reacción química.
Una enzima puede transformar 1000 moléculas de sustrato/ segundo
Los seres vivos y las células que los forman son sistemas abiertos, en equilibrio y que realzan un trabajo
Anabolismo.
Es una sucesión de reacciones químicas que conducen de un sustrato inicial a uno o varios productos finales, a través de una serie de metabolitos intermediarios.
Utilizan la energía para la producción de un trabajo biológico.
Biosíntesis (anabolismo)
Trabajo mecánico (contracción muscular)
Gradientes osmóticos (transporte contra gradiente)
Trabajo eléctrico (transmisión del impulso nervioso)
Caloría (Cal)
Unidad que representa la cantidad de energía transferida a un gramo de agua para elevar la temperatura en 1°C.
Energía Interna (E)
Energía asociada con el movimiento aleatorio y desordenado de las moléculas.
Energía Libre (G)
Magnitud física que describe la condición de equilibrio y de espontaneidad para una reacción química (a presión y temperatura constantes). .
Entropia (S)
Energía que genera el desorden en un sistema termodinámico.
Se denomina reacción exotérmica a cualquier reacción química que desprende energía, es decir con una variación negativa de entalpía(medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico).
Reacción Endotérmica:
Se denomina reacción endotérmica a cualquier reacción química que absorbe energía, con una variación de entalpía positiva, osea, que tiene un incremento de entalpía. Es decir, la energía que poseen los productos es mayor a la de los reactivos.
Enzimas
Las enzimas son proteínas:
Catalizan reacciones químicas necesarias para la sobre vivencia celular

Sin las enzimas los procesos biológicos serían tan lentos que las células no podrían existir.

Las enzimas pueden actuar dentro de la célula, fuera de ésta, y en el tubo de ensayo.
La enzima disminuye la energía de activación
La Ea de la hidrólisis de la urea baja de 30 a 11 kcal/mol con la acción de las enzimas, acelerando la reacción 1014 x


El aumento de temperatura necesario para producir la reacción no catalizada seria de 529ºC
Las enzimas tienen 3 propiedades que los catalizadores NO tienen
Especificidad por el sustrato
Se inactivan por desnaturalización
Pueden ser reguladas
Las enzimas se unen a los reactivos (sustratos) reduciendo la energía de activación

Cada enzima tiene una forma única con un sitio o centro activo en el que se une al sustrato

Después de la reacción, enzimas y productos se separan.

Las moléculas enzimáticas no han cambiado después de participar en la reacción
Nos llevan a postular la existencia de un Centro Activo en la molécula de enzima, capaz de:
Fijar específicamente al substrato
Transformarlo catalítica mente.
La unión del sustrato es muy específica
•Complementariedad geométrica

•Complementariedad de cargas, uniones iónicas

•Modelos:
Encaje inducido
Llave – cerradura.
Estado de transición
TEORÍAS DE LA ACCIÓN ENZIMÁTICA, 1


Substrato y enzima se acoplan de forma estereospecífica, de la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura.

Modelo aceptado durante mucho tiempo; hoy se considera insuficiente al no explicar algunos fenómenos de la inhibición enzimática
TEORÍAS DE LA ACCIÓN ENZIMÁTICA, 2
Modelo de Ajuste Inducido (Koshland)
Tanto la enzima como el substrato sufren una alteración en su estructura por el hecho físico de la unión.

Está mucho más de acuerdo con todos los datos experimentales conocidos hasta el momento.
Modelo de Llave y Cerradura (Emil Fischer)
TEORÍAS DE LA ACCIÓN ENZIMÁTICA, 3
Estabilización del Estado de Transición
La teoría del Ajuste Inducido se amplía en la actualidad definiendo la acción enzimática como

Según lo cual, el Centro Activo enzimático es en realidad complementario no al substrato o al producto, sino al estado de transición entre ambos.
Una enzima puede unir dos sustratos en su sitio activo
Sistemas abiertos Intercambio de materia y energía
Equilibrio:
Sus variables se mantienen dentro de unos niveles de tolerancia.
Trabajo:
Realizar trabajos dentro de su propia actividad de ser vivo (moverse, reproducirse, renovar tejidos…)
Concepto de Metabolismo.
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de las células y que conducen a la transformación de unas biomoleculas en otras.

La distintas reacciones químicas del metabolismo se denominan vías metabólicas y las moléculas que intervienen se llaman metabolitos.

Todas las reacciones del metabolismo están reguladas por enzimas, que son específicas para cada metabolito inicial o sustrato y para cada tipo de transformación.

Las sustancias finales de una vía metabólica se denominan productos.

Las conexiones existentes entre vías metabólicas reciben el nombre de metabolismo intermediario.
Catabolismo.
Transformación de moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas, con liberación de energía que almacena en ATP
Síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de otras más sencillas. Se necesita suministrar energía, en forma de ATP
Anfibolismo.
(Una fase intermedia). Procesos en los que se almacena gran cantidad de energía (para los posteriores procesos anabólicos)
Interlineaciones de energía entre vías metabólicas y catabólicas.
Vías metabólicas no lineales: Convergentes (Catabólicas), Divergente (Anabólicas) y cíclicas.

Hay rutas metabólicas anfibólicas, es decir, funcionan como anabólicas o catabólicas según las necesidades de la célula. El ejemplo típico es el TCA.
CATABOLISMO
Reacciones de degradación o destrucción
Reacciones de oxidación
Desprenden energía A partir de muchos sustratos distintos, se originan los mismos productos (rutas convergentes)
ANABOLISMO
Reacciones de síntesis o construcción
Reacción de reducción
Consumen energía
A partir de pocos sustratos distintos, se originan muchos productos distintos(rutas divergentes)
Fases Del Catabolismo Y Anabolismo
Tanto el anabolismo como el catabolismo tienen lugar en tres fases:
CATABOLISMO
Fase I: Las grandes macromoléculas se degradan en sus monómeros con enzimas específicos Ocurre fuera de la célula, como en la digestión.

Fase II: Los monómeros son degradados por procesos específicos hasta Acetil-CoA. Se produce algo de ATP. Glucólisis, -oxidación, transaminación.

Fase III: El Acetil-CoA es oxidado hasta CO2 y H2O, originando gran cantidad de NADH (PODER REDUCTOR) y ATP. Ocurre en la mitocondria. También se genera ATP en la fosforilación oxidativa.
Tipos de Metabolismo.
Las células se encuentran siempre en un proceso constante de autodestrucción y autogeneración.
El metabolismo forma una unidad, aunque se estudia fragmentado en rutas o vías metabólicas.

Las rutas metabólicas no son independientes entre sí, poseen encrucijadas comunes.

Un mismo metabolito común a dos rutas podrá seguir por una o por otra en función de las condiciones celulares.
¿Qué es una RUTA METABÓLICA?
Su conjunto da lugar al Metabolismo.
A es el sustrato inicial
D es el producto final B
C son los metabolitos intermediarios
Las vías metabólicas pueden ser lineales, cíclicas o ramificadas (convergentes o divergentes).
• Convergentes: convierten varios materiales iniciales en un solo producto.
• Divergentes: dan como resultado varios productos finales a partir de un solo precursor.

 En términos generales, las vías catabólicas son convergentes y las anabólicas divergentes.

 Algunas vías son cíclicas, en ellas un componente inicial de la vía es regenerado para reentrar en ella.
La Respiración Aeróbica
Es un tipo de metabolismo energético en el que los seres vivos extraen energía de moléculas orgánicas, como la glucosa, por un proceso complejo en el que el carbono es oxidado y en el que el oxígeno procedente del aire es el oxidante empleado. En otras variantes de la respiración, muy raras, el oxidante es distinto del oxígeno (respiración anaeróbica).
La respiración Anaeróbica
En el proceso anaeróbico no se usa oxígeno, que para la misma función se emplea otra sustancia oxidante distinta, como el sulfato o el nitrato. En las bacterias con respiración anaerobia interviene también una cadena transportadora de electrones en la que se reoxidan los coenzimas reducidos durante la oxidación de los substratos nutrientes; es análoga a la de la respiración aerobia, ya que se compone de los mismos elementos (citocromos, quinonas, proteínas ferrosulfúricas, etc.). La única diferencia, por tanto radica, en que el aceptor último de electrones no es el oxígeno.
Metabolismo
Es el proceso global a traves el cual los seres vivos adquieren y utilizan energía libre para realizar sus diferentes funciones " este proceso se realiza acoplando las reacciones exergónicas y endergónicas
Elkin Navarro MSc
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