Energía libre y energía libre estándar

Energía libre y energía libre estándar Los organismos consiguen la energía de los alimentos y la transforman en energía química que es la que utilizan para realizar trabajos. La energía libre estándar (Gº) indica la capacidad máxima de trabajo útil que una reacción puede realizar a P y tº constantes; indica, también, el grado, la extensión y la dirección en que se va a producir una reacción en condiciones estándar. Si es negativa es una reacción exergónica que va hacia la derecha de la reacción, se crean productos (cuesta abajo). Cuando Gº=0, entonces se ha conseguido el equilibrio y no se realiza ningún trabajo. Si es positiva es una reacción endergónica que va hacia la izquierda (cuesta arriba). La energía libre (G) es la variación de energía real a las concentraciones, presión y temperatura determinadas diferentes de las estándar. La energía libre estándar bioquímica (Gº') se define a una P de una atmósfera, 25º C y un pH de 7, al contrario de la estándar que se define a una concentración de protones de 1M. Si se define a condiciones fisiológicas, la tº es de 37ºC. En reacciones acopladas el G total, resulta de la suma de los G de las reacciones.

Estructura del ATP y funciones

Es necesario un sistema capaz de captar y soltar la energía allá donde se necesite. Éste es el ATP. El ATP es un Adenin trifosfato, con dos enlaces fosfoanhídridos de alta energía que hace de unión entre los procesos que liberan y los que consumen energía. Hace de moneda energética. La energía se utiliza para fosforilar el ADP hacia ATP. El ATP es ubícuo. Fue aislado por Fiske y Subbarow en 1929 aunque no fue hasta 1940 que Lipmann propuso su carácter universal. A pH fisiológico (7), está en forma de ATP4-. o como ADP3- y se halla acomplejado con el magnesio en forma de MgATP2- o MgADP-. La Gº' para su hidrólisis es de -7'3 Kcal/mol, se produce energía. En la célula sus concentraciones no son de 1M sino de: [ADP]=2'5 E-4 M [Pi]=1'65 E-3 M [ATP]=2'25 E-3 , siendo su G = -12'6 Kcal/mol, produciéndose más energía en condiciones celulares que en condiciones teóricas. El ATP se encuentra en una escala intermedia entre los compuestos de super alta energía (fosfoenolpiruvato, 1,3-Bifosfoglicerato, etc...) y los de baja energía (Glucosa-6-fosfato, Glicerol-3-fosfato). Como su reacción de hidrólisis es: ATP4- + H2O -------> ADP3- + HPO42- + H+ la producción de protones ayuda a que el ATP libere más energía que otros compuestos en teoría más energéticos y ayuda a desplazar la reacción hacia la derecha. Otros motivos que se proponen es que el ATP tiene 4 cargas negativas que se repelen entre sí, haciendo más fácil el desplazamiento de la reacción hacia la derecha y que tanto el ADP como el AMP tienen estructuras en resonancia que las hacen más estables en froma de productos que de reactivos. En enlace fosfato de alta energía, no es que produzca energía al romperse sino que tiene mayor G de reactivo que de producto. El ATP tiene las siguientes funciones: -Posibilita que reacciones termodinámicamente desfavorables puedan llegar a tener lugar relacionadas con el ATP. -Participa en el trabajo mecánico. Por ejemplo en el desplazamiento de la actina-miosina en la contracción muscular donde la energía es aportada por la hidrólisis de ATP. En el músculo hay una reserva de grupos fosfato con un |G| > que el del ATP que sirven para luego regenerar el ATP (fosfágenos) con un Gº= -10'3 Kcal/mol. Este fosfágeno es la fosfocreatina para los vertebrados y la fosfoarginina para los insectos. -Participa en el trabajo de concentración en el transporte activo, tanto directamente (primario) como indirectamente (secundario). La hidrólisis la realiza una ATP-asa. -Participa en la conversión de la energía química en luminosa. A través, por ejemplo, de la luciferina de la luciérnaga. -Participa también en la biosíntesis de moléculas.

La hidrólisi del ATP puede ser ortofosfórica (la normal) o pirofosfatolítica en donde se produce AMP y PPi (pirofosfato) que se hidrolizará a 2Pi. Esta hidrólisis tiene un Gº' de -14'6 Kcal/mol. Para fosforilar el ADP, hay varios sistemas: -Fotofosforilación -Fosforilación oxidativa. Empleando la energía aportada a través de coenzimas reducidos, como el NAD y el FAD. -Fosforilación a nivel de sustrato. Através de compuestos de super alta energía. Esta transferencia la realizan las enzimas quinasas (enzimas de clas II).

Atkinson definió la carga energética (CE) como: CE = ([ATP] + [ADP]/2) / ([ATP] + [ADP] + [AMP]) Si CE=0 es que todo está en forma de AMP. Si CE=1, todo está en forma de ATP. Si CE > 0'85, se activan las vías utilizadoras de ATP. Si CE < 0'85, se activan las vías generadoras de ATP.

También hay definido el potencial de fosforilación = [ATP] / ([ATP][Pi]).

Otros compuestos de alta energía -Con grupos Pi transferibles y que actúan en vías especializadas, nos encontramos a nucleótidos como el UTP (vías de los polisacáridos), el CTP (lípidos) y el GTP (proteínas). Todos ellos tienen un G= -7'3 Kcal/mol. -Con grupos acilo. Derivados del coenzima A -Con grupos metilo. Es el único que transfiere un metil, el SAM (S-Adenosin Metionina). -Fosfágenos: fosfocreatina y fosfoarginina

T.5.Cadena respiratoria Conceptos generales Es un proceso oxidativo donde se libera gran cantidad de energía que no se produce en un solo paso porque de ser así, el calor resultante causaría la muerte celular y, de no morir, no se aprovecharía del todo en la síntesis del ATP. Se produce de manera secuencial y poco a poco. Los electrones son conducidos de las moléculas combustibles paso a paso hasta el oxígeno molecular. Son reacciones RedOx, de un reductor a un oxidante. También pueden ceder protones; en este caso, oxidación es sinónimo de deshidrogenación. Los equilibrios de reducción tanto podrán referirse a electrones como a protones. La tendencia a captar o ceder protones viene dada por el potencial RedOx.

Cadena respiratoria mitocondrial En la mitocondria existe gran número de proteínas transportadoras de electrones que actúan transfiriendo los electrones secuencialmente del sustrato hasta el oxígeno molecular. Ests flujo de electrones es un flujo irreversible y en él se libera una gran G, parte de

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