Tema 2 Y 3

TEMA 2 BIOENERGÉTICA Y METABOLISMO
El metabolismo o las vías metabólicas son sistemas abiertos, es decir, que son capaces
de intercambiar materia y energía con el entorno. Dentro de los sistemas biológicos las
reacciones químicas ocurren a temperatura y presión constante.
La Energía Libre de Gibbs  dentro de las vías metabólicas es la energía disponible por
un sistema para realizar un trabajo.-

Ejemplo: reacción con E.G = -20 Kj
Cuando el valor es negativo significa que la célula cuenta con una energía para
poder realizar un trabajo.

Matemáticamente  ∆G = ∆G º + RT ln [Productos ]/[Sustratos].
La entropía no se puede medir dentro de la célula, la entalpía sí.
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∆G º  incremento de G estándar: es el incremento de G que se produce en una
reacción cuyas condiciones iniciales son:
a)Concentraciones 1M de sustratos y productos
b) Temperatura 25ºC
c) Presión 1 atm

Dentro de una vía metabólica es muy común que los protones participen en las
reacciones, por ello en este caso el pH sería próximo a 0 debido a que las
concentraciones son 1 M. Sin embargo, esto no ocurre ya que el pH de las células es 7
(neutro) por ello decimos que tenemos ∆G º‘ que se diferencia de ∆G º en que lascondiciones iniciales además son a pH 7.
Energía libre de Gibbs y equilibrio
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AG < 0 exergónica: desprende energía en el sentido propuesto
AG > 0 endergónica: necesita energía para transcurrir en el sentido propuesto.
AG = 0 equilibrio: significa que el flujo neto de A ----> B es igual que el flujo
neto de B ----> A en consecuencia el flujo neto es 0.

∆G = ∆Gº’ + RT ln [Productos]/[Sustratos]
Para calcular la energía libre de Gibbs en el laboratorio, tenemos que partir de un
sustrato de concentración 1 M y un producto 1 M también en condiciones estándar (1
atm y 25ºC). Mediremos las concentraciones de producto y de sustrato cuando se haya
alcanzado el equilibrio, es decir, cuando ∆G = 0.
Luego -->

∆Gº’ = -RT ln [P]eq/ [S]eq

Tenemos que calcular su constante de equilibrio, kº’ =[P]eq / [S]eq. Se lleva a cabo
siempre en el equilibrio y refleja la naturaleza de la reacción (exergónica, endergónica)
en el equilibrio.

Las vías metabólicas por definición no están en equilibrio ya que son un sistema abierto.
Sustrato-----------> A

B

C

D

E -----------> Producto

Para que la célula sea capaz de transformar el sustrato en producto, todos los pasos
tienen que ser exergónicos.Las reacciones metabólicas siguen la ley de la
termodinámica. Esto no quiere decir que no pueda existir algún paso que en
condiciones estándar sea endergónico.
Dentro de una vía metabólica no podemos usar ∆Gº’ ya que se trata de un sistema
abierto que no está en equilibrio. Por ello en la vía metabólica
[Productos] / [Sustratos] = razón de acción de masas ILa razón de acción de masas es dentro dela célula, es decir, el cociente de los productos
y los sustratos que no están en equilibrio.
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Acoplamiento entre reacciones en una vía metabólica

Cuando un paso es endergónico en condiciones estándar y queremos que sea exergónico
en la vía metabólica, necesita que otra reacción le ceda energía para que la reacción pase
de ser endergónica a exergónica. A esta cesión de energía dentro de lasvías metabólicas
se le llama acoplamiento de reacciones.
Existen dos tipos de acoplamiento de reacciones:
a) Acoplamiento en serie: la reacción anterior o la reacción posterior al paso de
naturaleza endergónica le ceden energía.
Sustrato--> A

B
C
D
∆G <0 ∆G <0 ∆G <0
∆Gº <0 ∆Gº>0 ∆Gº <0
Como en la reacción 2 la ∆G es mayor que 0, es decir, es endergónica, tenemos
que invertir el Ln y para ello lacantidad de Producto debe ser muy baja y la
cantidad de Sustrato muy alta.
Características de las reacciones 1 y 3
1 Keq alta I- similar a Keq
[S] alta y [P] baja ---> I- << Keq
3 Keq alta I- similar a Keq
La reacción 3 tiene que utilizar rápidamente los productos de la 2, es decir, tiene
que ser muy exergónica, tiene que tener una razón de masas muy alta.
Ej: malato
oxacetato
∆G > 0
Para que esta...