BIOENERGÉTICA: METABOLISMO Y ENZIMAS 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 LUMÌMICA ENERGÍA EÓLICA ENERGÍA ELÉCTRICA ENERGÌA POTENCIAL ENERGÌA CINÉTICA ENERGÍA QUÍMICA (es la energía de los enlaces PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA: LA ENERGÍA NO SE CREA NI SE DESTRUYE, SE TRANSFORMA LA ENERGÍA TOTAL PERMANECE CONSTANTE

ES IMPORTANTE DEFENIR UN SISTEMA LOS SERES VIVOS SOMOS SISTEMAS ABIERTOS Un sistema abierto intercambia materia y energía con el entorno. Como la energía no se crea ni se destruye permanece constante en el universo Materia Sistema Energía Universo

TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS Los productores transforman energía lumínica en energía química CALOR Cada transformación energética libera energía en forma de calor SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA: El calor (o entropía) del universo siempre aumenta ENERGÍA LUMÍNICA FOTOSÍNTESIS 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. ENERGÍA QUÍMICA

Algunos ejemplos….. CALOR ATP ENZIMAS 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. 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 CALOR RESPIRACIÓN CELULAR DIGESTIÓN ATP ENZIMAS 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….. Se utiliza en reacciones anabólicas, que requieren energía (endergónicas). ATP ADP + P Se libera en reacciones catabólicas, que liberan energía (exergónicas). Energía

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 + S ESEP  E + P REACCIÓN CATABÓLICA EXERGÓNICA E

REACCIÓN ANABÓLICA, ENDERGÓNICA Clase 9 9 9

La enzima disminuye la energía de activación 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. Sin enzima Con enzima Tiempo de la reacción

Enzima Sustrato Sitio activo

Modelo de Llave y Cerradura Modelo de Ajuste Inducido

Cinética Enzimática 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. 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. 13

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 Curva con modulador negativo: la velocidad de la reacción es la más baja. 1 3 2 Curva sin modulador: la velocidad de la reacción es media. 3 Curva con modulador positivo: la velocidad de la reacción es la más alta. 2 Con enzimas alostérica se pueden regular las velocidades de las reacciones metabólicas de acuerdo a las necesidades de las células. 1

El metabolismo presenta una gradualidad a través de las vías metabólicas 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 ENZIMA Cada enzima tiene un pH óptimo para su actividad. Dentro del mismo organismo pueden encontrarse diferentes pH. 17

Efecto de la temperatura en la ENZIMA 15º 40º 75º Temperatura Cada enzima tiene una temperatura óptima. Esta es una condición que depende de la especie. 18

Coenzimas Las coenzimas son pequeñas moléculas orgánicas, que se unen a la enzima. Las coenzimas colaboran en la reacción enzimática recibiendo transitoriamente algún grupo químico: H+ , OH, CH3 . Cofactores La enzima sin la coenzima recibe el nombre de APOENZIMA Sustancias diferentes, no proteicas, necesarias para la actividad enzimática. En general son iones como el Cu, K, Mn, Mg. 19

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 SUSTRATO el inhibidor competitivo es desplazado y se 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