Enzimas y su funcionamiento

ENZIMAS E INTRODUCCION AL METABOLISMO

¿Los sistemas biológicos intercambian energía con el medio?

Los sistemas biológicos son sistemas abiertos, ya que intercambian materia o energía con el medio ambiente. No tan solo el organismo humano, si no que también las plantas y animales.

Dos formas de clasificar a la energía:

1) Energía Cinética: Tipo de energía que se utiliza para realizar un trabajo

2) Energía potencial: Energía almacenada, que tiene capacidad de realizar trabajo, puede ser potencialmente usada para generar energía. Pero en ese momento y en esa forma molecular no es energía propiamente tal

(Ejemplo: Es como cuando decimos que la glucosa es una fuente de energía, pero lo que tiene que ocurrir con la glucosa para que realmente pase a ser energía es METABOLIZARSA o degradarla, por lo tanto la glucosa es energía potencial)

TERMODINAMICA:

-Estudia los flujos de energía, de los distintos sistemas de un universo

- ¿Que plantea? que los organismos biológicos somos sistemas abiertos que intercambiamos con el medio.

- Hay un cierto nivel de energía que está dentro de un sistema pero la energía, por un lado se va a perder y también se va a ganar, de ese universo pequeño. Pero si consideramos un universo más grande quiere decir que esta energía pasa a ser parte del entorno, y por lo tanto lo que se pierde del universo pequeño puede ser utilizado por un universo mas grande. "Lo que yo libero como desecho otro organismo lo puede ocupar como producto"

Ej: cuando los hombres exhalamos liberamos CO2 y la planta lo utiliza como producto en la fotosíntesis para formar O2.

LEYES DE LA TERMODINAMICA:

1° Primera ley o Principio de la conservación de la energía:

- En cualquier cambio físico o químico que ocurra, la cantidad total de energía del universo (individuo o célula) permanece constante.

- Los seres vivos deben ser considerados como sistemas termodinámicamente abiertos.

2° Segunda ley:

- En los sistemas abiertos, la transformación de la energía va a ir acompañada del aumento del desorden o entropía.

-Esto quiere decir que la energía potencial de un sistema en el estado final siempre será menor que en el estado inicial.

- Entonces hay un cierto nivel de energía que no será utilizable, pero si puede ser utilizado por otro organismo. (Sera utilizable porque la energía nunca se pierde y se destruye, solo se transforma)

- La entropía total del sistema más el medio exterior nunca puede disminuir, se mantiene, por lo mencionado anteriormente, la entropía se considera el grado de desorden y los organismos vivos tienden al desorden.

Solido a liquido: desorden; solido a gas: mucho mas desorden

Si a un soluto le agregamos solvente: hay mayor aumento de desorden (porque antes cada uno de los elementos por separados estaban mucho más ordenados)

PARAMETROS TERMODINÁMICOS:

-Las reacciones metabólicas se rigen por las leyes de la termodinámica:

• Principio de conservación de la energía (1° ley)
• Aumento natural del desorden (2° ley)

Energía libre de gibs:

• Energía disponible en un sistema para que se realice un trabajo determinado
• Cantidad de energía capaz de realizar trabajo durante una reacción a T° y presión constantes.

Entalpia (H): Contenido calórico del sistema

• ∆H > 0 Reacción endotérmica -> absorbe calor
• ∆H <0 Reacción exotérmica -> libera calor

Entropía: desorden del sistema

• ∆S > 0 --> Aumenta entropía en el sistema
• ∆S < 0 --> Disminuye entropía en el sistema

ENERGIA LIBRE DE GIBBS:

- Ya definimos anteriormente que es la cantidad de energía capaz de realizar trabajo durante una reacción a t° ambiente y presión constantes.

- Proporciona información sobre:

• La dirección de la reacción química
• Composición en el equilibrio
• La cantidad de trabajo desarrollado

- La variación de energía libre (∆G): predice si una reacción es factible o no (osea si es o no espontanea)

∆G= Gp - Gr (Diferencia entre energía del producto y energía del reactante)

G=0 (Proceso en equilibrio)

G>0 (Endergonica, consume energía) Tiene mas energía el producto que el reactante, por lo que el reactante es mas simple --> Reacciones Anabólicas y no espontanea porque requiere energia para que ocurra.

G<0 (Exergonica, genera energía, espontanea) Los reactantes tienen más energía que los productos, voy de moléculas con nivel de energía mayor a moléculas con menor nivel de energia --> Reacciones Catabólicas, no necesita energia para que ocurra.

ESPONTANEIDAD DE LAS REACCIONES -> REACCIONES EXERGONICAS

- Reactantes tienen mas energia que los productos en la imagen, por lo que se libero una gran cantidad de energia en diversas formas, calorica, energetica, luminica. (Depende de que tipo reaccion sea)

- El ∆G nos queda negativo, por lo que es una reaccion exergonica.

- Ejemplo: Respiración celular

ESPONTANEIDAD DE LAS REACCIONES -> REACCIONES ENDERGÓNICAS

-Eje x= tiempo de transcurso en la reacción

- Eje y= nivel de energía que tiene la reacción

- Reactantes poca energía y productos mucha energía, por lo tanto para que el reactante alcance la gran energía de los productos quiere decir que tuvo que invertir mucha energía para llegar a ese punto, por lo que es una reacción anabólica.

- Ejemplo: Fotosíntesis (Plantas toman 6 moléculas de C02, 6 moléculas de agua y energía, y transforman estas moléculas en moléculas mas complejas como es la glucosa y el oxigeno

METABOLISMO

- Hay un nexo en reacciones anabólicas y catabólicas

- Los nutrientes que van a contener energía, por ejemplo: carbohidratos, grasas, los vamos a incorporar en la dieta, posteriormente los degradaremos en el tubo digestivo, luego los absorbemos, y todo el proceso que sigue. Y luego se incorporan a la célula, donde haremos el catabolismo de esta molécula, formando moléculas mas simples. Entonces en resumen: a partir de estas moléculas grandes, originamos moléculas pequeñas. La energía no se perdió, se transformo en algo distinto

- A partir de la degradación de estos elementos vamos a generar energía, energía de tipo química, en moléculas que son: ATP (nucleótido modificado) , NADPH, NADH Y FADH2 (di nucleótidos)

- Estas moléculas van a tener mucha energía y van a participar en diversas reacciones, NADPH, NADH Y FADH2 van a participar en las reacciones de oxido reducción.

-Ahora estas moléculas que se liberaron del catabolismo, las vamos a usar en el anabolismo.

-Cuando estas moléculas aportan al anabolismo para que puedan formar sus productos, estamos generando procesos de condensación (enlaces peptidicos, glucosidicos, etc) y cuando estas moléculas de gran nivel de energia se incorporan pasan a tener menos nivel energético, porque estan aportando a que las moléculas sean de mayor nivel energético.

-Estas moléculas de menor nivel energético son: FAD, NADP+, NAD+, ADP+

Característica de los fenómenos metabólicos:

- Metabolismo: conjunto de reacciones químicas que se producen en una célula u organismo.

1) Las reacciones enzimáticas están organizadas en las rutas metabólicas: Esto quiere decir que el metabolismo está organizado en rutas, ósea una reacción química no ocurre en un paso, si no que en varios pasos. Y cada uno de estos pasos está regulada por la actividad de algún grupo enzimático.

2) Un precursor se convierte en producto a través de intermediarios: METABOLITOS, esto quiere decir que para llegar de la "A" a la "Z" en alguna reacción, debo pasar por la "G" y por "Otras letras intermedias"

...El haber tantos pasos para llegar a  un producto final es necesario, para qué? pensarlo porque se va a hablar de eso la próxima clase...

3) Cada reacción ocasiona un pequeño cambio químico especifico: cada reacción hace un pequeño cambio especifico en las distintas moléculas que participan en esa reacción hasta llegar al producto final.

Se dice que las rutas catabólicas son convergentes, ósea llegan a un solo punto, a partir de los procesos degradativos de distintas moléculas orgánicas llego a formar un solo producto.

En cambio las rutas anabólicas son divergentes. (Ej a partir del acetil coa puedo llegar a formar moléculas orgánicas diferentes)

REACCIONES DE OXIDO REDUCCION

Dentro de estos dos tipos de rutas metabólicas, vamos a encontrar dos tipos de reacciones químicas que van a liberar una gran cantidad de energía producto de su actividad:

• Reacciones de oxido Reducción
• Reacciones de fosforilacion

1)Reacciones de oxido reducción:

- La capacidad de determinadas compuestos para aceptar y donar electrones hace que puedan participar en las reacciones denominadas de oxidación-reducción.

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