BIOENERGÉTICA:METABOLISMO Y ENZIMAS

EL PRESENTE MATERIAL ES UNA SÍNTESIS QUE NO

REEMPLAZA, SINO QUE COMPLEMENTA, AL

RESTO DE LOS MATERIALES

EL PRESENTE MATERIAL ES UNA SÍNTESIS QUE NO

REEMPLAZA, SINO QUE COMPLEMENTA, AL

RESTO DE LOS MATERIALES

Qué es la energía? Lo definimos como la

capacidad para realizar un trabajo.

ENERGÍA ELÉCTRICA

ENERGÍA LUMÌMICA

ENERGÍA EÓLICA

ENERGÍA QUÍMICA (es la energía de los enlaces

ENERGÌA POTENCIAL

ENERGÌA CINÉTICA

PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA: LA ENERGÍA NO SE CREA NI SE DESTRUYE, SE TRANSFORMA

LA ENERGÍA TOTAL PERMANECE CONSTANTE

ES IMPORTANTE DEFENIR UN SISTEMALOS SERES VIVOS SOMOS SISTEMAS ABIERTOS

Universo

Sistema

Un sistema abierto intercambia materia y energía con el entorno.

Materia

Energía

Como la energía no se crea ni se destruye permanece constante en el universo

TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS

FOTOSÍNTESIS

ENERGÍA LUMÍNICA

CALOR

ENERGÍA QUÍMICA

Los productores transforman energía lumínica en energía química

Cada transformación energética libera energía en forma de calor

SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA: El calor (o entropía) del universo siempre aumenta

Este concepto se vincula con el de energía útil para los seres vivos. Recordemos que el calor es una forma de energía NO UTIL, por lo tanto, considerando el sistema “seres vivos”, cada proceso metabólico transforma energía útil en no útil, incrementando el calor o entropía del universo.

En el proceso de combustión (oxidación) toda la energía química (enlaces covalente de la glucosa, si quemamos madera que está formada por celulosa) se transforma en calor.

ATP

CALORRESPIRACIÓN CELULARDIGESTIÓN

ENZIMAS

Algunos ejemplos…..

Cuando comemos almidón, también formado por glucosas, lo oxidamos en nuestras células. Parte de la energía original de la glucosa queda contenida en el ATP, mientras que otra parte se transforma en calor

LOS PROCESOS METABÓLICOS PRODUCEN LA OXIDACIÒN DE COMPUESTOS DE MANERA CONTROLADA. ESTE CONTROL SE LLEVA A CABO POR ENZIMAS.

Las reacciones metabólicas pueden ser exergónicas o endergónicas

LIBERAN ENERGÍA

Son espontáneas

REQUIEREN ENERGÍA

En una célula la energía se transporta en el ATP…..

ATP

ADP + P

Energía

Energía

Se utiliza en reacciones anabólicas, que requieren energía (endergónicas).

Se libera en reacciones catabólicas, que liberan energía (exergónicas).

Las enzimas Catalizan las reacciones químicas del metabolismo celular.

Son proteínas Son específicas Actúan en bajas concentraciones Disminuyen la energía de activación de la reacción que

catalizan. Se liberan si sufrir modificaciones

E + SE + S ES ESEP EP E + P E + P

E E E E

REACCIÓN CATABÓLICA EXERGÓNICA

REACCIÓN ANABÓLICA, ENDERGÓNICA

La enzima disminuye la energía de activación

Tiempo de la reacción

Sin enzimaCon enzima

Las enzimas no modifican la energía inicial o la energía final de una reacción. Sólo disminuyen la energía de activación, que es la energía propia del sustrato, necesaria para que se transforme en producto.

Si el sustrato es muy estable, la reacción es poco probable o más lenta. En estos casos, la energía de activación es muy alta.

Si el sustrato es inestable la reacción es más probable, en este caso la energía de activación es baja.

Las enzimas modifican la energía de activación haciendo que las reacciones resulten más rápidas.

Enzima

Sitio activoSitio activo

SustratoSustrato

Modelo de Llave y CerraduraModelo de Llave y Cerradura

Modelo de Ajuste InducidoModelo de Ajuste Inducido

ENZIMAS MICHAELIANAS

Curva hiperbólica SATURACIÓN: Cuando todos los sitios activos de las enzimas están ocupados por el sustrato. En ese momento la actividad enzimática alcanza la velocidad máxima.

Cinética Enzimática

Km: concentración de sustrato a la que la enzima alcanza la mitad de la velocidad máxima. Indica la afinidad de la enzima por el sustrato.

ENZIMAS ALOSTÉRICAS

Curva sigmoidea

MODULADOR ALOSTERICO POSITIVO: Aumenta la afinidad de la enzima por el sustrato, acelera la reacción.

MODULADOR ALOSTERICO NEGATIVO: Disminuye la afinidad de la enzima por el sustrato, la reacción se hace más lenta.

INHIBIDORES Y ACTIVADORES ALOSTÉRICOS

1

2

3

1

2

3

Curva con modulador negativo: la velocidad de la reacción es la más baja.

Curva sin modulador: la velocidad de la reacción es media.

Curva con modulador positivo: la velocidad de la reacción es la más alta.

Con enzimas alostérica se pueden regular las velocidades de las reacciones metabólicas de acuerdo a las necesidades de las células.

El metabolismo presenta una gradualidad a través de las vías metabólicas

E1 E2E3

En una vía metabólica el producto de la actividad de una enzima es sustrato de la siguiente. Con lo cual, las reacciones están “encadenadas” y si una de las enzimas se inactiva o está modulada negativamente, toda la vía se ve afectada.

Los puntos de control se encuentran en las enzimas alostéricas. Si contienen moduladores positivos aumentan la velocidad de toda la vía, si tienen moduladores negativos hacen que ésta sea más lenta.

Efecto del pH en la ENZIMAEfecto del pH en la ENZIMA

Cada enzima tiene un pH óptimo para su actividad. DentroCada enzima tiene un pH óptimo para su actividad. Dentrodel mismo organismo pueden encontrarse diferentes pH.del mismo organismo pueden encontrarse diferentes pH.

Efecto de la temperatura en la ENZIMAEfecto de la temperatura en la ENZIMA

Cada enzima tiene una temperatura óptima.Cada enzima tiene una temperatura óptima.Esta es una condición que depende de la especie.Esta es una condición que depende de la especie.

Temperatura

15º 40º 75º

CoenzimasCoenzimas Las coenzimas son pequeñas Las coenzimas son pequeñas

moléculas orgánicas, que se moléculas orgánicas, que se unen a la enzima.unen a la enzima.

Las coenzimas colaboran en la Las coenzimas colaboran en la reacción enzimática recibiendo reacción enzimática recibiendo transitoriamente algún grupo transitoriamente algún grupo químico: Hquímico: H+ + , OH, CH, OH, CH33 . .

La enzima sin la La enzima sin la coenzima recibe coenzima recibe el nombre de el nombre de APOENZIMAAPOENZIMA

CofactoresCofactores Sustancias diferentes, no Sustancias diferentes, no

proteicas, necesarias para la proteicas, necesarias para la actividad enzimática. En general actividad enzimática. En general son iones como el Cu, K, Mn, son iones como el Cu, K, Mn, Mg.Mg.

Inhibidores Competitivos

Compiten con el sustrato por el sitio activo de la enzima

Se une solo a la enzima libre

V máx no se altera y K M cambia

Si aumenta la cantidad de Si aumenta la cantidad de SUSTRATO el inhibidor SUSTRATO el inhibidor competitivo es desplazado y se competitivo es desplazado y se forma producto.forma producto.

Inhibidor No Competitivo

Se une a un lugar diferente del sitio activo la enzima

Por acción del inhibidor disminuye la Vm pero el valor de Km no se altera

Inhibidores Irreversibles

Producen inactivación permanente de la enzima.

Se interfiere con el normal desarrollo de una reacción o vía metabólica