Para los físicos Energía: capacidad de realizar trabajo Para los bioquímicos Energía: capacidad de cambio Metabolismo: actividad química total de un individuo (conjunto de reacciones químicas) La energía utilizable la definimos con energía libre (G) La energía no utilizable la definimos como entropía (S) La energía potencial es la energía de estado o posición, energía almacenada (gradiente de concentración, enlaces químicos, potencial eléctrico) La energía cinética está relacionada con el movimiento (existe en forma de energía mecánica, eléctrica, lumínica) Dos tipos de reacciones metabólicas en los organismos vivos: Anabólicas. Simples a complejas Catabólicas. Complejas a simples

Las leyes de la termodinámica pueden ser aplicadas a los organismos vivos Si bien la segunda ley se aplica para todas las transformaciones energéticas, nos vamos a centrar en las reacciones químicas de los seres vivos

No toda la energía puede ser utilizada, parte se pierde en forma de “desorden” Energía total = energía utilizable + energía no utilizable H = G + TS (temperatura * entropía) G = H – TS  G =  H - T  S (cambio de cada una para una temperatura constante) Se mide en calorías o joules En una célula la degradación de moléculas complejas como los alimentos provee energía para crear orden

El cambio de energía libre de una reacción química determina su punto de equilibrio al cual las reacciones en ambos sentidos ocurren a una misma velocidad A + B C Reacciones químicas: transformaciones de energía (E en enlaces químicos se transfiere a otros enlaces químicos) -Los electrones pasan de un átomo o molécula a otro: -OXIDACION: pérdida de un electrón -REDUCCION: ganancia de un electrón -Reacciones simultáneas -El e- puede viajar con un H+ (transferencia de átomos de H): -Oxidación de glucosa: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + energía -Fotosíntesis: 6CO 2 + 6H 2 O + energía C 6 H 12 O 6 + 6O 2

ATP: adenosin trifosfato ATP +H2OADP + Pi + energía libre Esta reacción es altamente exergónica (  G = -12 kcal/mol) El equilibrio está muy desplazado hacia la derecha (en una célula hay 10 millones de veces más de ADP que ATP)

Para que una reacción ocurra debe superar una barrera energética: ejemplo? Esa energía se denomina energía de activación Enzimas

Enzimas: catalizadores biológicos La reacción se acelera pero el equilibrio no cambia Proteínas globulares, 1 o más cadenas polipeptídicas, no se alteran

Cómo baja la energía de activación? La tensión producida por la distorsión del sustrato facilita el pasaje a estado de transición debilitando sus enlaces. El estado de transición se estabiliza por su unión a la enzima Orienta a los sustratos Agregan carga a los sustratos Ajuste inducido: la enzima cambia de forma cuando se une al sustrato

substrate binding by serine proteases

Catalytic mechanism of chymotrypsin

Estas moléculas se denominan coenzimas. A diferencia de los sutratos, éstas no se alteran irreversiblemente por la reacción química. Se reciclan Además de unirse a sus sustratos, los sitios activos de algunas enzimas se unen a otras moléculas que participan en la catálisis. Las coenzimas sirven de carriers de diferentes grupos químicos

Regulación enzimática Sitio alostérico

Retroalimentación negativa

Fosforilaciones

velocidad