termodinamica bioquimica

TERMODINAMICA BIOQUIMICA y BIOENERGETICA

Tecnología en APH

Centro de servicios de la salud

SENA, Regional Antioquia

Que es la Bioenergética?

• La bioenergética es el estudio de las transformaciones de energía que tienen lugar en la célula, la naturaleza y función de los procesos químicos en los que se basan esas transformaciones.

• todas las cuales siguen las leyes de la termodinámica.

Que tipo de energía emplea la célula?

• Las células son sistemas isotérmicos, lo cual quiere decir que no aprovechan la energía en forma de calor.

• Las células utilizan la energía QUIMICA para realizar todos los procesos.

Como obtienen la energía las células?

Organismos autótrofos la obtienen de la luz

• Organismo heterótrofos la obtienen de moleculas.

Glucosa

Glucosa

METABOLISMO CELULAR

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DEFINICIONES

• ENERGÍA: Es la “capacidad para producir un trabajo”.

• PROCESO EXOTÉRMICO: es aquel que transcurre con liberación de calor al medio.

• PROCESO ENDOTÉRMICO: el que transcurre tomando calor del medio.

• PROCESO EXERGÓNICO: libera energía. (ESPONTANEO)

• PROCESO ENDERGÓNICO: absorbe energía. (NO ESPONTANEO)

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ATP• Es el compuesto de alta energía de mayor

importancia en la célula.• La “moneda” de intercambio de Energía en los

procesos biológicos es el ATP

COMPUESTOS DE ALTA ENERGIA

Hidrolisis del ATP

• El ATP se hidroliza por los enlaces fosfato para liberar energía.

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• Desde el punto de vista energético, una reacción con un ∆G positivo no podría ocurrir a no ser que exista un aporte de energía que la haga posible.

• Dicho aporte, lo proveen compuestos de alto contenido energético, que se caracterizan por tener enlaces que al romperse liberan una alta cantidad de energía. Este proceso se llama acoplamiento.

• MOLECULAS DE ALTA ENERGIA : ATP, Acetil-CoA, Creatina Fosfato, Fosfoenol Piruvato, por ejemplo.

COMPUESTOS DE ALTA ENERGIA

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REACCIONES ENERGÉTICAMENTE ACOPLADAS

nombrenombre ∆∆Gº’(kcal/mol)Gº’(kcal/mol)

ATP ADP + PATP ADP + P -7,3-7,3

ADP AMP + PADP AMP + P -7,7-7,7

AMP AMP adenosina adenosina + P+ P -3,4-3,4

• Una reacción altamente exergónica puede hacer que otra endergónica ocurra si ambas se acoplan.

ACOPLE DE REACCIONES CELULARESLas reacciones endergónicas son posibles si se acoplan con otras que sean energéticamente favorables o exergónicas. El ATP cumple un papel muy importante en los acoplamientos entre reacciones enzimáticas.

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ATP + H2O ADP + Pi

GLUCOSA + Pi GLUCOSA-6-P + H2O

energia

∆ Gº'= -7,3 kcal/mol

∆ Gº'= +3,3 kcal/mol

GLUCOSA + ATP GLUCOSA-6-P + ADP ∆ Gº'= -7,3 + 3,3 = -4,0 kcal/mol

+

EJEMPLO DE ACOPLE DE REACCION DE LA GLUCOSA

Realizar el siguiente crucigrama

• http://www2.uah.es/tejedor_bio/bioquimica_Farmacia/cruci-bioenergetica.html

OXIDACION BIOLOGICA

• La energía química que utiliza una célula animal para realizar trabajo proviene principalmente de la oxidación de sustancias incorporadas como alimentos. (carbohidratos, grasas)

• Al producirse una transformación química, generalmente se rompen enlaces y el contenido de energía de las moléculas aumenta o disminuye.

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• Las oxidaciones se efectúan por adición de O, por pérdida de H o por otra reacción que resulte en la pérdida de electrones.

• La reducción, por el contrario, implica ganancia de electrones.

• NADH y FADH2 son los principales transportadores de electrones, ya que sufren oxidaciones y/o reducciones reversibles.

• Sus reducciones, permiten la conservación de la Energía Libre que se produce en la oxidación de los sustratos

OXIDACION BIOLOGICA

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NAD: Nicotinamida adenina dinucleotido.

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FAD: Flavina adenina dinucleotido.

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EJEMPLO REACCION DE OXIDACION

Transportador de electrones

Transportador de electrones

1. OXIDASAS

2. DESHIDROGENASAS.

3. HIDROPEROXIDASAS.

4. OXIGENASAS.

QUE ENZIMAS REALIZAN LA OXIDACION CELULAR?

Oxidasas

• Transfieren hidrógenos de un sustrato a otro, el sustrato que recibe los hidrógenos es el oxigeno.

Deshidrogenasas

• Transfieren hidrógenos de un sustrato a otro, el sustrato que recibe los hidrógenos es NAD o FAD.

Hidroperoxidasas

• Descomponen el peróxido de hidrogeno H2O2 y protegen las membranas de la desintegración.

Oxigenasas

• Incorporan directamente moleculas de oxigeno a un molecula.

Fosforilación Oxidativa

• La fosforilación oxidativa o cadena de transporte de electrones es la transferencia de electrones de los equivalentes reducidos NADH, NADPH, FADH, obtenidos en la glicólisis y en el ciclo de Krebs hasta el oxígeno molecular, acoplado con la síntesis de ATP.

Fosforilación Oxidativa

Como ocurren los procesos de oxidación?

Cadena Respiratoria

Ver Video

• http://www.youtube.com/watch?v=xbJ0nbzt5Kw

TAREA

Realizar la siguiente consulta:• A que se debe la enfermedad conocida como Pelagra?

• Consultar que es la miopatía mitocondrial y la disfunción renal infantil mortal.

• Que medicamentos y/o toxicos pueden inhibir la cadena respitatoria y cuales son las consecuencias.

La anterior actividad la deben montar en la plataforma por equipo colaborativo en el boton equipos colaborativos.