Bioenergética y metabolismo Clase 8

BioquímicaTutor Ulises Reyes

Odontología

OBJETIVOS:• Bioenergética: Leyes de la termodinámica • Reacciones Acopladas• Ciclo del ATP • Fosforilación a Nivel de Sustrato • Homeostasis • Conceptos metabólicos

BIOENERGETICACUALQUIER PROCESO REALIZADO EN LA CELULA CONSUME O PRODUCE ENERGIA.

• Los sistemas biológicos capaces de formar biomolecular para producir organismos complejos y los Sistemas Biológicos deben cumplir con:

-Orden (capaces de generar y mantener orden en el universo que siempre tiende a un mayor grado de libertad)

-Complejidad química y organización (tener elevada complejidad química y organización microscópica)

-Sistemas para energía (desarrollar sistemas para extracción, transformación y uso de energía del entorno)

-Funciones definida y regulación (Fd para sus componentes y regulación de interacción entre ellos)

• SB sistemas biológicos Fd Funciones definidasO organización

BIOENERGETICA ENERGIA:• En célula, miles de reacciones químicas que necesitan fuente de materia y fuente de

energía (FM EN FORMA DE NUTRIENTES Y FE EN FORMA DE E° QUIMICA O PROVENIENTE DEL SOL)

• ENERGIA ES LA CAPACIDAD DE PRODUCIR CAMBIO (SE MIDE POR LA CANTIDDAD DE TRABAJO REALIZADO DURANTE EL CAMBIO)

• ENERGIA EXISTE EN MUCHAS FORMAS:-Energía potencial (CANTIDAD DE TRABAJO QUE SE PUEDE REALIZAR AL LIBERAR E° ALMACENADA EN UN LUGAR)-Energía de combustión (E° CONTENIDA EN LOS ENLACES DE C DE COMBUSTIBLES Y LIBERADA TRAS LA COMBUSTION-OXIDACION-)

• Energía para un organismo heterótrofo proviene de los nutrientes y E° almacenada

• Componentes con valor energético (AZUCARES, LIPIDOS Y PROTEINAS SE UTILIZAN COMO COMBUSTIBLES EN LOS SERES VIVOS)

• FRACCION DE E° UTILIZADA Y ALMACENADA (parte de moléculas son utilizadas según necesidad de CELULA en ese momento y el resto es almacenada forma mas compleja ej. Glucógeno en el musculo e hígado)

E° ENERGIA

BIOENERGETICAENERGIA• E° según digestión (se obtendrá mayor E° de nut mientras más eficiente sea proceso digestivo y se

produzca mayor absorción)

• E° de un nut es la E°contenida en sus enlaces Químicos• Mientras mas reducido (H) mayor E° en sus enlaces• Almacenar E° liberada en componente celular (evitar perdidas E° en

formas de calor, el que no es útil para la célula)

Nut nutrientes; Quimicos

BIOENERGETICAEnergía perdida en forma de calor y energía almacenada en la combustión de un mismo compuesto

BIOENERGETICASISTEMA, AMBIENTE, UNIVERSOSistema (PORCION DE MATERIA CUYAS PROPIEDADES SE ESTUDIAN, PARTE DEL UNIVERSO SEPARADA

MENTALMENTE) Ambiente (TODO LO QUE RODEA AL SISTEMA)Universo (CONJUNTO, SISTEMA + AMBIENTE=UNIVERSO) AISLADOS (A)LOS SISTEMAS PUEDEN SER CERRADOS (B) ABIERTOS (C)A: NO INTERCAMBIAN MATERIA NO E° CON EL ENTORNOB: INTERCAMBIAN E° PERO NO MATERIA CON EL ENTORNOC: INTERCAMBIAN MATERIA Y ENERGIA CON EL ENTORNO CELULA

BIOENERGETICA• SISTEMA, AMBIENTE, UNIVERSO

BIOENERGETICAENTALPIA Y ENTROPIA• ENTALPIAContenido de calor interno del sistema reaccionante a presión cte.Refleja numero y tipo de enlaces que tiene una molécula

Entonces, ∆H es la cantidad de energía que el sistema puede intercambiar con su entornoEn reacción química reactivos son diferentes a productos, habrá un cambio de contenido calórico debido a la energía contenida en los enlaces químicos (enlaces también cambian). Endotérmicas absorben calor del entorno ∆H= + Reacciones pueden ser Exotérmicas liberan calor al entorno ∆H= -

BIOENERGETICA

Contenido calórico (H=entalpía) es mayor en reactivos que en productos, por lo tanto, ∆H=-

Contenido calórico (H=entalpía) es mayor en productos que en reactivos, por lo tanto, ∆H=+

BIOENERGETICAENTROPIA (S)• ES UNA FUNCION DE ESTADO (DEPENDERA SEGÚN EL ESTADO DEL SISTEMA, SOLIDO, LIQUIDO,

ETC)• DESORDEN ENTROPIA (DIRECTAMEENTE PROPORCIONAL)

• REACIONES EXOTERMICAS S DEL ENTORNO, (LIBERAN CALOR PRODUCIENDO MAYOR DESORDEN)

BIOENERGETICAENERGIA LIBRE DE GIBBS• PERMITE PREDECIR LA DIRECCION, POSICION EXACTA EN EL

EQUILIBRIO Y CANTIDAD DE TRABAJO QUE PUEDEN REALIZAR LAS REACCIONES QUIMICAS A T Y P° CTES.

• RELACION ENTRE ENERGIA QUIMICA Y DESORDEN, SEGÚN ECUACION

∆G= ∆H-T ∆S• IMPORTANTE, NOS INDICA SI LOS REACTIVOS SE TRANSFORMARAN

ESPONTANEAMENTE EN PRODUCTOSPROCESOS ESPONTANEOS ∆G= - Y LA REACCION ES EXERGONICAPROCESOS NO ESPONTANEOS ∆G= + Y LA REACCION ES ENDERGONICA

BIOENERGETICA• REACIONES ACOPLADAS Y CICLO DEL ATP

BIOENERGETICACICLO DEL ATP

BIOENERGETICA• Las células usan el ATP para capturar, transferir y almacenar

energía libre necesaria para realizar el trabajo químico.

• La función del ATP es suministrar energía hidrolizándose a ADP y Pi. Esta energía puede usarse para:

-Obtener energía química: por ejemplo para la síntesis de macromoléculas -Transporte a través de las membranas -Trabajo mecánico: por ejemplo la contracción muscular, movimiento de cilios y flagelos, movimiento de los cromosomas, etc.

METABOLISMO• METABOLISMO CELULAR, DOS GRANDES VIAS:-CATABOLISMO -DEGRADACION CONECTADAS A TRAVES DE MOLECULAS TRANSPORTADORAS DE ENERGIA (ciclo del ATP)-ANABOLISMO -SINTESIS Y MOLECULAS DE TRANSFERENCIA DE eˉ(NADH, etc)

• EN AMBAS VIAS SE PRODUCEN REACCIONES DE OXIDACION-

REDUCCION

• RUTAS CATABOLICAS CONVERGENTES Y ANABOLICAS DIVERGENTES

METABOLISMO• PROPIEDADES DE LAS RUTAS METABOLICAS (RM):

-LAS RM SON IRREVERSIBLES, NO ASI SUS REACCIONES

-CADA RM TIENE UNA ETAPA OBLIGADA

-RM SE ENCUENTRAN REGULADAS (disp. de sustrato, regulación alostérica, etc)

• El metabolismo es un proceso de transformación de energía, donde el catabolismo proporciona la energía para el anabolismo.

METABOLISMO• MOLECULAS TRANSPORTADORAS DE ENERGIA:• ALMACENAN ENERGIA EN FORMA FACIL DE INTERCAMBIAR (GRUPO

FOSFORILO O ELECTRONES)• MOLECULAS TRANSPORTADORAS DIFUNDEN RAPIDAMENTE POR LA

CELULA (LLEVAR ENERGIA DESDE DONDE SE FORMARON HASTA EL LUGAR DONDE SE NECESITA)

• PRINCIPAL MOLECULA TRANSPORTADORA DE ENERGIA ES EL ATP

• MOLECULAS TRANSPORTADORAS DE ELECTRONES:SON NUCLEOTIDOS COMO EL NADH, FADH2 Y EL NADHP, ESTAS MOLECULAS SE CONOCEN COMO COENZIMAS.LOS PRINCIPALES TRANS. DE ELECTRONES SON EL NAD+ Y NADP+

METABOLISMO• EN UNA RUTA CATABOLICA SE PRODUCE OXIDACION DE UNA

MOLECULA,COMO GLUCOSA, QUE TRANSFIERE SUS ELECTRONES A UNA MOLECULA FINAL ACEPTORA DE ELECTRONES COMO EL OXIGENO.• PERO ESTE PASO NO ES DIRECTO YA QUE LOS ELECTRONES

CONTENIDOS EN LA GLUCOSA PASARAN DE UNA MOLECULA A OTRA, DE FORMA QUE SUS CARBONOS PERDERAN TODOS LOS ELECTRONES POSIBLES HASTA LLEGAR A CO2 ESTADO DE OXIDACION FINAL.• EN EL PROCESO ESTOS ELECTRONES SERAN CAPTADOS POR

MOLECULAS OXIDADAS, QUE SE IRAN REDUCIENDO.• MUCHAS DE LAS RECCIONES DE OXIDACION SE DARAN GRACIAS A

COENZIMAS O MOLECULAS QUE SE OXIDAN EN LAS VIAS CATABOLICAS.

METABOLISMO

METABOLISMO• LOS PRINCIPALES TRANSPORTADORES DE ELECTRONES SON NAD+ Y

NADP+• EL ANILLO NICOTINAMIDA DE LA MOLECULA OXIDADA PUEDE

ACEPTAR DOS ELECTRONES Y UN PROTON (equivalente a un ion hidruro H+) PASANDO A LA FORMA REDUCIDA NADH

• NAD+ AYUDA A CATALIZAR REACCIONES IMPLICDAS EN EL CATABOLISMO ACEPTANDO ELECTRONES DE LAS MOLECULAS QUE SE OXIDAN

• NADPH ACTUA EN LAS REACCIONES ANABOLICAS DONANDO ELECTRONES RICOS EN ENERGIA PARA LA SINTESIS DE NUEVAS MOLECULAS

• EN LA CELULA LA REALACION NAD+/NADH ES MUY ALTA Y POR EL CONTRARIO LA DE NADP+/NADPH ES BAJA

• OTRAS COENZIMAS QUE DESEMPEÑAN UN PAPEL IMPORTANTE EN EL METABOLISMO CELULAR SON EL FAD Y EL FMN

FIN• MUCHAS GRACIAS, ESPERO QUE HAYAN ENTENDIDO Y ACLARADO

DUDAS• LES DESEO MUCHO EXITO

ATENTAMENTE ULISES..

“NUNCA CONSIDERES EL ESTUDIO COMO UNA OBLIGACION, SINO COMO UNA OPORTUNIDAD PARA ENTRAR EN

EL BELLO Y MARAVILLOSO MUNDO DEL SABER”