Enzimas y metabolismo celular PPTCES032CB31-A16V1 Clase Enzimas y metabolismo celular

Resumen de la clase anterior Membrana celular Organización Función: Transporte Bicapa de fosfolípidos Proteínas Carbohidratos Pasivo Difusión simple Activo Difusión Mediado por proteínas carrier Difusión facilitada Osmosis Mediado por vesículas Diálisis

Aprendizajes esperados Analizar la actividad enzimática. Reconocer los factores que afectan la actividad enzimática. Analizar el metabolismo respiratorio de la célula. Conocer los procesos de respiración celular aeróbica y anaeróbica. Páginas del libro desde la 42 a la 46, página 70 y desde la 74 a la 78.

Pregunta oficial PSU El siguiente gráfico muestra el curso de una reacción química: A partir de su análisis, se puede inferir correctamente que La enzima disminuye la energía de activación. Sin enzima se acelera la reacción química. Es necesario superar la energía de activación para obtener productos. Solo I Solo II Solo III Solo I y II Solo I y III Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, PSU 2013 .

1. Enzimas 2. Metabolismo Celular

1. Enzimas 1.1 Composición Las enzimas son catalizadores biológicos. La mayoría son macromoléculas proteicas compuestas por una o varias cadenas polipeptídicas. Algunas enzimas actúan solas y otras dependen de sustancias inorgánicas y orgánicas. Cofactores (Inorgánicos) Mg+, Mn2+, Cu2+, Zn2+, Na+ y otros. Coenzimas (Orgánicos) NAD, NADP, FAD, CoA y otros.

1. Enzimas 1.2 Características Reducen la energía de activación de las reacciones químicas. Son eficientes, ya que se requieren en pequeñas cantidades. No son alteradas químicamente al catalizar la reacción. No afectan el equilibrio de la reacción. Presentan sitio activo. Son específicas. Están sujetas a regulación. Existen algunos ARN con actividad enzimática, conocidos como ribozimas.

1. Enzimas 1.2 Características Enzimas Reducen energía de activación. Energía de activación: mínima cantidad de energía que se requiere para activar a los átomos o moléculas y que puedan experimentar una reacción química. Representa una barrera energética que debe superarse para que ocurra la reacción. Enzimas Reducen energía de activación.

Complejo Enzima-Sustrato 1.3 Actividad Enzimática Sustrato Sitio Activo Enzima 3. Los sustratos, ya unidos, salen de la enzima, la enzima está lista para otros sustratos. 2. El sitio activo cambia de forma, promoviendo la reacción entre los sustratos 1. Los sustratos entran en el sitio activo con una orientación específica. Enzima + Producto Complejo Enzima-Sustrato

A Ejercitación Ejercicio 8 “Guía del alumno” Respecto a las enzimas, es correcto afirmar que A) por lo general son de naturaleza proteica. B) cada enzima puede actuar sobre un gran número de sustratos. C) están presentes en los seres vivos y en la materia inerte. D) reaccionan con el sustrato, consumiéndose en el proceso. E) son moléculas que reducen la velocidad de una reacción química. ALTERNATIVA CORRECTA A Reconocimiento

1. Enzimas 1.4 Modelos de unión Enzima Sustrato Modelo llave-cerradura: La enzima y el sustrato poseen complementariedad geométrica, es decir, sus estructuras encajan exactamente una en la otra.

1. Enzimas 1.4 Modelos de unión Enzima Sustrato Modelo ajuste-inducido: Las enzimas son estructuras bastante flexibles, por lo que el sitio activo podría cambiar su conformación estructural al interaccionar con el sustrato y de esta forma la enzima puede llevar a cabo su función catalítica.

1. Enzimas 1.5 Cinética Enzimática La cinética enzimática estudia la velocidad de las reacciones que catalizan las enzimas y los factores que modifican esta velocidad. Factores que afectan la velocidad de reacción: Concentración de Sustrato Temperatura pH

D Ejercitación Ejercicio 3 “Guía del alumno” El siguiente gráfico muestra la actividad de una enzima digestiva a diferentes pH: A partir del gráfico, es correcto afirmar que I) su nivel de pH óptimo es levemente alcalino. II) a pH fuertemente ácido, la enzima se inactiva. III) una vez desnaturalizada la enzima, se recupera por pH óptimo. A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) I, II y III C) Solo III ALTERNATIVA CORRECTA D ASE

C Ejercitación Ejercicio 9 “Guía del alumno” Los siguientes gráficos muestran el efecto de la temperatura y el pH sobre la actividad de una enzima: A partir de los gráficos, es correcto inferir que A) la enzima solo se encuentra activa a pH neutro. B) a pH y temperatura normal de la sangre, la enzima se encuentra desnaturalizada. C) en un medio con pH = 3 y 40 ºC de temperatura, la enzima se encuentra desnaturalizada. D) el aumento de la temperatura sobre los 60 ºC produce ruptura de enlaces peptídicos. E) la temperatura es más efectiva que el pH como agente desnaturalizante. ALTERNATIVA CORRECTA C ASE

2. Respiración celular 2.1 Concepto Para obtener energía, la célula degrada la glucosa en el citoplasma y luego la oxida en la mitocondria, obteniendo de esta forma 38 ATP. En la respiración celular se dan dos tipos de reacciones: Reacciones anaeróbicas Reacciones aeróbicas

2 piruvato o ácido pirúvico (3 carbonos cada uno) 2. Respiración celular 2.2 Glucólisis Ocurre en el citoplasma de las células y es una reacción anaeróbica, o sea una oxidación sin intervención de oxígeno molecular. Mitocondria Citoplasma Vía aeróbica Vía anaeróbica Glucosa (6 carbonos) GLUCÓLISIS 2 piruvato o ácido pirúvico (3 carbonos cada uno) 2 ADP 2 ATP 2 NAD 2 NADH + H+

Compartimento intermembrana 2. Respiración celular 2.3 Vía aeróbica Membrana externa Membrana interna Compartimento intermembrana Matriz Crestas Matriz: Acetilación y ciclo de Krebs. Crestas: Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa.

2. Respiración celular 2.3 Vía aeróbica Ciclo de Krebs: Se producen moléculas aceptoras de energía, es decir, con poder reductor (NADH y FADH2). Se libera CO2 y se forman dos moléculas de ATP. 2.3 Vía aeróbica Acetilación: El piruvato se oxida, produciendo una molécula de CO2 y acetil coenzima A, que ingresa al ciclo de Krebs. Matriz mitocondrial

C Ejercitación Ejercicio 13 “Guía del alumno” Con relación al ciclo de Krebs, se le considera una vía anfibólica debido a que I) se degradan biomoléculas orgánicas para obtener energía. II) produce intermediarios que son precursores de macromoléculas orgánicas. III) se obtienen compuestos con o sin la presencia de oxígeno. Es (son) correcta(s) A) solo I. D) solo I y III. B) solo II. E) solo II y III. C) solo I y II. ALTERNATIVA CORRECTA C Comprensión

Crestas mitocondriales 2. Respiración celular 2.3 Vía aeróbica Crestas mitocondriales Fosforilación oxidativa Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa: Se utiliza el poder reductor de NADH y FADH2, para crear las condiciones de síntesis de ATP (34) mediante el proceso de fosforilación oxidativa. Cadena transportadora de electrones

2. Respiración celular 2.3 Vía aeróbica Resumen: 34 Resumen: La vía aeróbica genera mayor cantidad de ATP (38 moléculas en total) a partir de una molécula de glucosa, siempre que exista presencia de oxígeno.

2. Respiración celular 2.4 Vía anaeróbica Fermentación láctica: se produce en muchas bacterias (bacterias lácticas), también en algunos protozoos y en el músculo esquelético humano (cuando es sometido a estrés físico). El rendimiento energético es menor.

2. Respiración celular 2.4 Vía anaeróbica Fermentación alcohólica: se desarrolla en levaduras (hongo unicelular) y algunas bacterias. La fermentación alcohólica es la base de las siguientes aplicaciones en la alimentación humana: pan, cerveza, vino y otras.

E Ejercitación Ejercicio 6 “Guía del alumno” Con respecto a la fermentación, es correcto afirmar que I) es energéticamente menos eficiente que la respiración aeróbica, debido a que la ganancia neta de ATP es muy baja. II) se realiza solo en hongos y algunas bacterias, presentando múltiples beneficios biotecnológicos para el ser humano. III) permite que las células recuperen el NAD+, para reutilizarlo en la glucólisis y producir una pequeña cantidad de ATP. A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) Solo I y III C) Solo III ALTERNATIVA CORRECTA E Comprensión

2. Respiración celular

B Ejercitación Ejercicio 17 “Guía del alumno” ¿Cuál(es) de los siguientes procesos es (son) sensible(s) a la falta de oxígeno? I) Glucólisis II) Ciclo de Krebs III) Fermentación A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) I, II y III C) Solo III ALTERNATIVA CORRECTA B Comprensión

Pregunta oficial PSU El siguiente gráfico muestra el curso de una reacción química: A partir de su análisis, se puede inferir correctamente que La enzima disminuye la energía de activación. Sin enzima se acelera la reacción química. Es necesario superar la energía de activación para obtener productos. Solo I Solo II Solo III Solo I y II Solo I y III Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, PSU 2013 ALTERNATIVA CORRECTA E ASE . .

Célula como unidad funcional Tabla de corrección Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad 1 E Célula como unidad funcional Reconocimiento 2 B 3 D ASE 4 C 5 6 Comprensión 7 8 A 9 10 11 12

Célula como unidad funcional Tabla de corrección Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad 13 C Célula como unidad funcional Comprensión 14 A 15 E 16 D Reconocimiento 17 B 18 19 ASE 20 21 22 23 24 25

Factores que afectan la actividad Concentración Sustrato Síntesis de la clase - Aeróbica - Anaeróbica Metabolismo Respiración Celular Factores que afectan la actividad Actividad Enzimática Llave Cerradura Ajuste Inducido Concentración Sustrato Temperatura pH

Prepara tu próxima clase En la próxima sesión, estudiaremos Ciclo Celular: mitosis

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