Metabolismo y bioenergetica

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Bioenergética

Tema 16: Introducción al

metabolismo y Bioenergética
CONTENIDOS •Fuentes de Carbono y Energía para el Metabolismo: Anabolismo y Catabolismo •Bases termodinámicas de las reacciones bioquímicas: Variación de energía libre. •Acoplamiento energético de las reacciones bioquímicas. •Compuestos ricos en energía: Potencial de transferencia de ~P • ATP y su papel biológico. Introducción al metabolismo
Metabolismo:
Suma de transformaciones químicas que se producen en una célula u organismo (vías metabólicas). Las vías metabólicas son interdependientes y sus actividades están coordinadas

Funciones:
Degradar moléculas nutrientes para obtener energía química y para convertirlas en biomoléculas componentes de la célula Polimerizar precursores monoméricos en macromoléculasSintetizar y degradar biomoléculas necesarias en funciones especializadas

Introducción al metabolismo

Nutrientes que contienen energía Carbohidratos Grasas Proteínas

Catabolismo

Productos finales de baja energía CO2 H2O NH3

Energía química

Macromoléculas celulares • Proteínas • Polisacáridos • Lípidos • Ácidos nucleicos

Anabolismo

Moléculas precursoras • Aminoácidos •Azúcares • Ac grasos • Bases nitrogenadas

Características
Metabolismo: Suma de transformaciones químicas que se producen en
una célula u organismo
Las reacciones enzimáticas están organizadas en las rutas metabólicas Un precursor se convierte en producto a través de intermediarios: metabolitos Cada reacción ocasiona un pequeño cambio químico específico

Catabolismo
Fase de degradaciónLiberación de energía

Anabolismo
Biosíntesis Requiere energía

Bioenergética
Células y organismos vivos son sistemas abiertos que intercambian materiales y energía con su entorno. Aprovechan la energía: A partir de la energía solar A partir de componentes químicos de su entorno (nutrientes) Utilizan la energía para la producción de un trabajo biológico. Biosíntesis (anabolismo) Trabajo mecánico(contracción muscular) Gradientes osmóticos (transporte contra gradiente) Trabajo eléctrico (transmisión del impulso nervioso)

Bioenergética: estudio cuantitativo de la transferencia y utilización de la energía en los sistemas biológicos. La única energía que pueden utilizar las células es la energía libre Energía libre de Gibbs (G)

Bioenergética
Las reacciones metabólicas se rigen por lasleyes de la termodinámica Principio de conservación de la energía Aumento natural del desorden

∆G = ∆H - T ∆S
Energía libre de Gibbs (G): Cantidad de energía capaz de realizar trabajo durante una reacción a Tª y presión constantes Entalpía (H): contenido calórico del sistema ∆H > 0 ∆H < 0
Reacción endotérmica (absorbe calor) Reacción exotérmica (libera calor)

Entropía (S): aleatoriedad odesorden del sistema ∆S > 0 ∆S < 0
Aumenta entropía en el sistema Disminuye entropía en el sistema

Energía libre de Gibbs
Cantidad de energía capaz de realizar trabajo durante una reacción a Tª y presión constantes Proporciona información sobre: La dirección de la reacción química Composición en el equilibrio La cantidad de trabajo desarrollado Variación de energía libre (∆G) Predice si unareacción es factible o no ∆G = 0 ∆G > 0 ∆G < 0 Reactivos GR Productos GP

∆G = GP - GR

Proceso en equilibrio Reacción endergónica, consume energía Reacción exergónica, genera energía (espontánea)

Bioenergética

Relación entre ∆G y K de equilibrio
C+D [C]eq [D]eq [A]eq [B]eq ∆G = 0 ∆G = - RT ln Keq

A+B Keq =

En condiciones estándar:

25º C, 1 atm presión, [R] y [P] = 1 M
Encondiciones fisiológicas:

∆Go

pH = 7

∆G´ ∆G´ = - RT ln K´eq

∆G´ es una forma de expresar la constante de equilibrio, característica de cada
reacción bioquímica

Bioenergética

Relación entre ∆Gº y ∆G
∆Go = variación de E libre en condiciones estándar.
Valor fijo para cada reacción

∆G = variación de E libre real. Es variable, depende [R] y [P] y de la Tª ∆G = ∆Go + RT ln
Si...
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