Energia, enzimas y metabolismo Flashcards
Concepto de energia
Es la capacidad de producir un cambio en el estado o movimiento de la materia
Tipos de energia
- Energia cinetica
- Energia potencial
Energia cinetica.-
: Movimiento de la masa o de las partículas
La luz (movimiento de fotones)
El calor (movimiento de moléculas)
La electricidad (movimiento de electrones)
El movimiento de objetos
Energia potencial.-
Es la capacidad de hacer trabajo en virtud de la posición o estado de una masa o partícula.
E. Química (almacenada en los enlaces: carbohidratos y grasas)
E. Eléctrica (almacenada en baterías)
E. de Posición (agua en una represa)
Flujo de la Energía.-
El árbol absorbe luz E radiante solar (E cinética)
El árbol convierte la E luminosa en E potencial química almacenada en enlaces y la usa para producir hojas, ramas y frutos…
La manzana, “llena” de E potencial química, cae al suelo, su E de posición (E potencial) se transforma en E cinética, la E del movimiento
Cuando manzana golpea suelo, E cinética se transforma en calor (E calórica) y sonido (E acústica), etc.
Si alguien come la manzana, cuerpo transforma E química de manzana en movimiento muscular, reproducción, etc.
De que depende el flujo de energia
Cantidad de E inicialmente disponible
Utilidad de la E
Se rige por la leyes de la Termodinámica
Leyes de la Termodinámica
Describen las propiedades y el comportamiento de la Energía en los sistemas.
leyes de la termodinamica:
-La cantidad total de energía del universo permanece constante”
“La energía tiende a difundirse de una forma más concentrada a una menos concentrada, ej. se libera como calor o luz, o ambas”.
Concepto de entropia.-
Mide el grado de desorden o cambio de un sistema
Entropia.-
Entropía: Es la energía que no puede utilizarse para producir trabajo
La energía de alta calidad, con baja entropía, es la que puede ser más utilizada por el ser humano (ej. carbón, electricidad, gasolina)
La energía de baja calidad, con alta entropía, es la menos utilizable por el ser humano (ej. calor liberado por un animal al correr).
Pérdidas energéticas
Ninguna transformación de la energía es 100% eficiente.
La energía se pierde principalmente en forma de luz y calor.
El calor no puede ser almacenado en las células o en ninguna parte de los seres vivos.
Reacciones quimicas
Reacciones Endergónicas y exergónicas
Reacciones Acopladas
Energía de activación
Reacciones endergónicas o no espontáneas
Para que se lleven a cabo requieren de una aportación neta de energía proveniente del exterior.
Ejemplo la Fotosíntesis:
6c02 + 6h2o= –luz + nutrientes– = c6h12o6 + 6o2
Glucosa brinda 3,75 kilocalorías por cada gramo
Reacciones exergónicas o espontáneas
Ocurren sin ninguna intervención externa
Generan energía libre (disponible para hacer trabajo)
La Respiración, utiliza la energía contenida en la glucosa para realizar un trabajo.
c6h12o6 + o6 = 6h2o + 6co2 +38atp
Reacciones Acopladas
Seres vivos utilizan reacciones exergónicas (proporcionan energía) para impulsar las reacciones endergónicas (requieren energía).
Ambas reacciones ocurren en lugares distintos y la energía se transfiere mediante moléculas portadoras de energía, como el ATP para llevarla donde se necesita.
La fotosíntesis (reacción endergónica en la planta) ocurre en el cloroplasto y la Respiración (exergónica) en la mitocondria.
Metabolismo:
: todas las transformaciones químicas y energéticas que ocurren en los organismos vivos.
Funciones del Metabolismo:
La digestión de los nutrientes de los alimentos permite:
Obtener energía química de uso inmediato (carbohidratos)
Generar reservas energéticas (carbohidratos y lípidos)
La construcción de biocompuestos y estructuras propias:
Lípidos, proteínas, carbohidratos, enzimas, ADN, etc.
Crecimiento: Construir y renovar estructuras (células, tejidos, órganos, etc.).
La eliminación de residuos tóxicos producidos por la actividad celular
Ácidos
Peróxido de hidrógeno
La reproducción del organismo
Mamíferos, la regulación de la temperatura del organismo.
Cuales son los tipos de vias metabolicas:
- Anabolismo
- Catabolismo
Concepto de catabolismo.-
Transformación de biomoléculas complejas en moléculas sencillas, para obtener energía en forma de ATP
Concepto de anabolismo.-
Síntesis o formación de biomoléculas más complejas a partir de otras moléculas más sencillas, con requerimiento de energía (reacciones endergónicas).
Moleculas transportadoras de energia
ATP principal moleculas
NAD Y FAD
Estructura de la molécula de ATP
Es un nucleótido que está formado por una base nitrogenada (adenina), unida al carbono 1 de un azúcar de tipo pentosa, la ribosa, que en su carbono 5 tiene enlazados tres grupos fosfato.
Se produce durante la fotosíntesis y la respiración celular, y es consumida por muchos enzimas y proteínas en numerosos procesos químicos para liberar energía.
Su fórmula es C10 H16 N5 O13 P3.
¿Cómo produce energía el ATP?
Rompiéndose el enlace fosfato
En los procesos REDUCTIVOS se libera energía, cual es utilizada para el metabolismo:
ATP ———————> ADP +Pi (ΔG = -7.7 kcal/mol)
Procesos donde participa el ATP
Anabolismo
Biosíntesis de lípidos, carbohidratos, proteínas, enzimas, etc.
Transporte activo a través de la membrana plasmática
Energía a proteínas integrales transportadoras
Contracción muscular
Bomba de Sodio (Na+) y Potasio (K+)
Transferencia genética y reproducción celular
Mitosis y meiosis
Energía de Activación
Las reacciones químicas no ocurren espontáneamente, requieren E inicial (un “empujón”) para comenzar.
E de activación E cinética mínima que necesita un sistema para poder iniciar un determinado proceso o reacción.
Calor: Por sí solos el combustible y el comburente no producen fuego, es necesario un primer aporte de energía (calor) para iniciar la combustión autosostenida.
concepto de Enzimas .-
Son biocatalizadores de naturaleza proteica, que aceleran la velocidad de una reacción química al bajar la energía de activación necesaria para que esta ocurra.
Todas las reacciones del metabolismo celular se realizan gracias a la acción de catalizadores o enzimas
Características de las Enzimas
Aceleran de cientos a millones de veces la velocidad una reacción que tardaría mucho en darse por sí sola.
Las enzimas no se modifican o se pierden cuando intervienen en una reacción.
El mismo tipo de enzima cataliza hacia la derecha y hacia la izquierda cuando es reversible.
La enzimas tienen sustratos específicos, son selectivas.
Selectividad de las Enzimas
Enzimas son selectivas
Su selectividad determina cuáles son los procesos químicos que se llevan a cabo en una célula.
Cada enzima posee una forma tridimensional única, y dicha forma determina la especificidad de esa enzima.
Sustrato - enzima (centro activo)
¿Cómo trabaja una enzima?
La enzima (E), tiene uno o varios sitios activos, donde se combinan con el sustrato (S) formando el complejo de transición (reacción reversible), enzima - sustrato (E-S). Cuando se forman los productos (P) de la reacción, enzima se regenera de nuevo y queda libre para volver a combinarse con otra molécula de sustrato La enzima puede actuar sobre millones de moléculas de sustrato.
La actividad de la enzima es influenciada por que factores:
Temperatura
pH
Cofactores o Activadores
Inhibidores
Actividad de enzima influencia por temperatura
Las enzimas son desactivadas por las altas temperaturas (50 a 60 °C) Se desnaturalizan.
Las reacciones ocurren muy lento o se suspenden a bajas temperaturas.
Actividad de enzima influencia por Acidez o alcalinidad del medio de reacción
Un pH alto o bajo se puede producir la desnaturalización de la enzima y en consecuencia su inactivación
Su máxima actividad esta cerca de la neutralidad en un rango de pH de 6 a 8.
Actividad de enzima influencia por Cofactores o Activadores
Muchas enzimas requieren cofactores no proteicos para realizar sus actividades:
Muchos cofactores son moléculas orgánicas (ARN) llamadas coenzimas
Otros son sustancias inorgánicas: iones de zinc, hierro, magnesio, manganeso, cobre
Actividad de enzima influencia por Los inhibidores enzimáticos bloquean la acción enzimática
Hay dos tipos de inhibidores:
El inhibidor competitivo se asemeja al sustrato normal ý se une en el sitio activo de la enzima
El inhibidor no competitivo se une a la enzima en un lugar diferente al sitio activo pero modifica la conformación espacial de la enzima
Actividad de enzima influencia por Algunos pesticidas y antibioticos inhiben las enzimas
Ciertos pesticidas son tóxicos para los insectos porque inhiben irreversiblemente ciertas enzimas claves en el sistema nervioso (malatión)
Muchos antibióticos inhiben enzimas que son esenciales para la supervivencia de las bacterias que causan enfermedades
Penicilina inhibe a una enzima que las bacterias usan para construir sus paredes celulares
Clasificacion y nomenclatura moderna de las enzimas:
- Oxidoreductasas
Catalizan reacciones de oxidorreducción. Tras la acción catálica quedan modificados en su grado de oxidación por lo que debe ser transformados antes de volver a actuar de nuevo. - Transferasas
Transfieren grupos activos (obtenidos de la ruptura de ciertas moléculas) a otras sustancias receptoras. Suelen actuar en procesos de interconversiones de azucares, de aminoácidos, etc
3.Hidrolasas
Verifican reacciones de hidrólisis con la consiguiente obtención de monómeros a partir de polímeros. Suele ser de tipo digestivo, por lo que normalmente actúan en primer lugar
- Isomerasas
Actúan sobre determinadas moléculas obteniendo de ellas sus isómeros de función o de posición. Suelen actuar en procesos de interconversion - Liasas
Realizan la degradación o síntesis (entonces se llaman sintetasas) de los enlaces denominados fuertes sin ir acoplados a sustancias de alto valor energético. - Ligasas
Realizan la degradación o síntesis de los enlaces fuertes mediante el acoplamiento a sustancias ricas en energía como los nucleosidos del ATP
Enzimas clasificacion simple
Más sistemática debido al gran número de enzimas conocidas en la actualidad.
Se refiere a la función que desempeñan las enzimas:
- Oxidoreducctasas: transferencia de electrones
- Transferasas: transferencia de grupos funcionales
- Hidrolasas: reacciones de hidrólisis (celulasa)
- Liasas: adición de dobles enlaces (carboxilasa)
- Isomerasas: reacciones de isomerización
- Ligasas: formación de enlaces de ATP
