bioenergetica y metabolismo de carbohidratos (1)
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BIOENERGÉTICA Y METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS
Prof. Carmiña L. Vargas Z, PhDDocente responsable área de Bioquímica, Universidad del Atlántico
Bioenergética o termodinámica bioquímica es el estudio cuantitativo de la traducción de energía que ocurre en las células vivas a través de las transformaciones químicas. Estas transformaciones de energía obedece a la leyes de la
termodinámica.
1- La conservación de la energía.
2- Puede ser fijada en varias formas.
• Energía libre de Gibbs, G: cantidad de energía capaz de producir trabajo.
• Entalpia: H, es el contenido de calor en un sistema reactante.
• Entropia: S, es la expresión cuantitativa una magnitud que mide la energía que no puede utilizarse para producir un trabajo; es el grado de desorden que poseen las moléculas que integran un cuerpo, o también el grado de irreversibilidad alcanzada después de un proceso que implique transformación de energía.
BIOENERGETICA
STHG
Las células son sistemas isotérmico e isobárico, y la energía que puede utilizar es la energía libre, expresada por Gibb, en la cual predice la dirección de la reacción química, su equilibrio y la cantidad de trabajo que puede en teoría ejecutar a constante temperatura y presión.
Las células heterotróficas adquieren la energía libre de las moléculas de los nutrientes, y las células fotosintéticas la adquieren de la absorción de la radiación solar. En ambas clases de células transforman esta energía libre en ATP y otros compuestos ricos en energía, capaz de proveer energía para el trabajo biológico a constante temperatura.
Cuando ∆G0 es negativo, el producto contiene menos energía libre que los reactantes y la reacción procedería espontáneamente bajo estándares condiciones. Si es positiva entonces la energía libre de los productos es mayor que la de los reactantes y la reacción procederá endergónicamente
Glucosa + Pi Glucosa-6-fosfato + H2O ∆G0 = 13,8KJ/mol
ATP + H2O ADP + Pi ∆G0 = -30,5 Kj/mol
_____________________________________________________________
ATP + Glucosa ADP + glucosa-6-fosfato + H2O
∆G0 = 13,8 + (-30.5)= -16,7 KJ/mol
RTLnKeqG
0
TODOS LOS SERES VIVOS
FOTOTRÓFICOS(obtiene la energía
de la luz solar
QUIMIOTRÓFICOS(obtiene la energía de
oxidación de compuestos quimicos
AUTOTRÓFICOS(obtiene las necesidades del
carbono del C02)
Ej. Cianobacterias, plantas
HETEROTRÓFICOSObtiene las necesidades del
carbono de compuestos orgánicos
Ej. Bacteria púrpura, bacteria verde
HETEROTROFICOS(obtiene la energía de compuestos orgánicos)
LITOTROFICOS (obtiene la energía de
compuestos inorgánicos)Ej. Bacteria sulfuricas, bacterias hidrógeneas
ORGANOTRÓFICAS((obtiene la energía de compuestos orgánicos)
Ej. Muchas procariotas y todos los no fototroficos
eucariotas
Clasificación de los seres vivosSegún la fuentes de energia y su Fuente de carbono (Libro de Lenniger, pag 5
FOTOSINTÉTICOSAUTOTROFICOS HETEROTRÓFICOS
Oxigeno
Productos orgánicos
CO2
Ciclo del gas carbónico y el oxigeno entre los seres autotróficos y heterotróficos(Libro de Lenninger, pag 482)
N2 atmosférico
BACTERIAS FIJADORAS DE NITROGENO
BACTERIAS NITRIFICANTES
Amonia
BACTERIA NITRIFICANTE
NITRATOS,NITRITOS
PLANTAS
AMINOACIDOS
ANIMALES
Ciclo del nitrógeno en la biosfera(Libro de Lenninger, pag 482)
METABOLISMO: una actividad celular altamente coordinada en la cual muchos sistemas enzimáticos (vias metabólicas) cooperan para:
1-Obtener energía química (solar, nutrientes)2- síntesis de nutrientes dentro de la propia célula.3- Polimerización de macromoléculas a partir de los precursores monoméricos,
como las proteínas, ácidos nucleícos, polisacáridos.4- Sintetizar y degradar biomoléculas requeridas para funciones especializadas de
la célula, como los mensajeros intracelulares, pigmentos, lípidos de las células
Metabolismo: un conjuntos de transformaciones químicas (reacciones) dentro de un ser vivo
ANFIBÓLICAS: actuan como en lace entre las dos vías (ej. ciclo del acido cítrico)
ANABOLISMO CATABOLISMOSintesis de macromoleculas Degradación de moléculas grandes en A partir de sus precursores moléculas pequeñas-requieren energía - producen energía
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA Glúcidos
Catabolismo Lípidos Proteínas
UTILIZACIÓN DE ENERGÍA•Biosíntesis de macromoléculas•Contracción muscular•Transporte activo de iones•Termogénesis
ATP
ADP + PI
Relación entre la producción y la utilización de enertgía (Libro Devlin, pag 218.
Glucógeno Triacilgliceroles Proteínas
GLUCOGENÓLISIS
GLUCOSA
PIRUVATO
OXIDACIÓN
ACIDOS GRASOS LIBRES
Beta-OXIDACIÓN
LIPÓLISIS
AMINOACIDOS
PROTEÓLISIS
TRANSAMINACIÓN O DESAMINACIÓN Y OXIDACIÓN
Acetil CoA
Precursores generales de la Acetil CoALibro de Devlim, pag 226
Adenosín-3´-fosfato
P
O
O
O
NH
C O
HOH
CH3C
O
S
NH
C O
CH3 CH3
O P
O
O
O
CH2
H
N
NN
N
NH2
O
H H
OHPO3
H
Acetilo
ß-mercaptoetilamina
Acido pantoténico
Represenación de molécula de la Acetil CoA(http://laguna.fmedic.unam.mx, abril 13-2009)
www.biblioteca.org.ar
Piruvato deshidrogenasa
1
1. Citrato sintasa2. Aconitasa3. Isocitrato deshidrogenasa4. Alfa cetoglutarato
deshidrogenasa5. Succinato tiocinasa6. Succinato deshidrogenasa7. Fumarasa8. Malato deshidrogenasa
2
H2O
3
4
5
6
7
8
Estructura de la mitocondria
Composición enzimática de los compartimientos mitocondriales
Membrana externa Espacio intermembranar
Membrana interna MatrizMonoamino oxidasa Adenilato quinasa Succinato deshidrogenasa Piruvato deshidrogenasa
Quinurenina hidroxilasa Nucleósido difosfato quinasa ATP asa Citrato sintasa
Nucleósido difosfato quinasa NADH deshidrogenasa Isocitrato deshidrogenasa
Fosfolipasa A β-Hidroxibutirato deshidrogenasa
Α-Cetoglutaratp deshidrogenasa
Acil graso CoA sintetasa Citocromo b, c1, c, a, a3 Aconitasa
NADH: citocromo C reductasa Carnitina: acil CoA transferasa Fumarasa
Colina fosfotransferasa Translocasa de nucleótidos de adenina
Succinil CoA sintetasa
Translocasa de mono, di, y tricarboxilatos
Malato deshidrogenasa
Translocasa de glutamato-aspartato
Glutamato deshidrogenasa
Glutamato-oxalacetato transaminasa
Ornitina-transcarbamoilasa
Componentes de la transferencia electrónica en la mitocondria
• Deshidrogenasas ligadas al NAD+
• Deshidrogenasas ligagas a flavina• Proteínas ferrosulfuradas• Citocromos
Componentes del transporte de electrones en la cadena respiratoria
Estructura del nicotinamida adenina dinucleotido fosfato:NADP y delNicotinamida adenima dinucleotido oxidado
Componentes del transporte de electrones en la cadena respiratoria
Estructura del la flavina adenina dinucleótido(FAD+)
Componentes del transporte de electrones en la cadena respiratoria
Estructura del hemo A
Coenzima Q (Ubiquinona oxidada y reducida
Oxidación de ácidos grasos y cuerpos cetónicos
β-hidroxibutiratoβ -hidroxilacil-CoA
• Acil graso CoA
Cadena de transporte electronico mitocondrial
FMN
Fe-S
FAD
Ciclo del ácido citríco•Malato•Α-cetoglutarato (FAD)•Isocitrato•Piruvato (FAD)
cit a1Cit a3
INIHIBORES
Complejo 1•Rotenona•Amital
Complejo II•Antimicina A
Complejo III•Monóxido de carbono•Azida sódica•Cianuro potásico
Cadena de transporte electrónico mitocondrial
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