compuestoesde alta energia

UNIDAD ICompuestos biolgicos de alta energa

Programa de MedicinaSeccin de Bioqumica

Dra. Graciela Delln Rodrguez2012

Universidad Centroccidental Lisandro AlvaradoDecanato de Ciencias de la Salud

G= -14,8 Kcal/mol

G = - 11,8 Kcal/mol

G= -7,3 Kcal/mol

G= -10,3 Kcal/mol

Compuestos ricos en energa

Definicin

Aquellos intermediarios metablicos cuyo potencial de transferencia de grupo es igual o inferior a -7 Kcal/mol

Potencial de transferencia de grupo: La cantidad de energa libre que el compuesto es capaz

de ceder a otra sustancia junto con el grupo transferido


Los compuestos ricos en energa liberan la energa que contienen por la rotura de un solo enlace:

Enlace rico en energa Se denotan con el smbolo: Es diferente a energa de enlace, que es la energa

requerida para romper el enlace Difieren en la naturaleza del grupo transferido:

Grupos fosforilos Grupos acilos Grupos metilos

Compuestos ricos en energa segn el grupo transferido

Transferidores de grupo fosforilo:

1. Fosfoanhdridos: Nucletidos2. Acil-fosfatos:

1. 1,3-bifosfoglicerato2. Acetil-fosfato3. Aminoacil-AMP

3. Enol-fosfatos: Fosfoenolpiruvato (PEP)

4. Fosfoguanidinas (fosfgenos)

1. Creatin-fosfato2. Arginin-fosfato

Compuestos ricos en energa segn el grupo transferido

Transferidores de grupo acilo:

1. steres de la CoA1. Aceto-acetil-CoA2. Acil-CoA3. Acil-Carnitina

Transferidores de grupo metilo: S-adenosil-metionina

Por que un compuesto es rico en energa?

Los productos de la hidrlisis de un enlace rico en energa son mucho ms estables que el compuesto original.

Las razones por las que un compuesto es rico en energa pueden ser:

Estabilizacin del compuesto por resonancia Disminucin de la repulsin electrosttica en el

compuesto Disminucin del impedimento estrico

Por que un compuesto es rico en energa? Estabilizacin por resonancia:

Los productos de la hidrlisis de un enlace rico en energa pueden adoptar ms formas resonantes que el compuesto original

La presencia del grupo P unido al N, impide la resonancia tanto del grupo guanidnico como del propio fosfato


Estabilizacin por resonancia:

Formas resonantes del ortofosfato (HPO4

-2)


Repulsin electrosttica: En el ordenamiento del

enlace rico en energa existen grupos de similar carga electrosttica muy cercanos.

La hidrlisis de este enlace elimina la repulsin electrosttica entre ellos

Por que un compuesto es rico en

energa? Impedimento estrico

En el ordenamiento del enlace rico en energa existen grupos voluminosos, que se encuentran muy cercanos

La hidrlisis de este enlace permite aumentar el espacio disponible para ser compartido, dndole estabilidad a la molcula

Algunos compuestos fosforilados poseen enlaces ms ricos en energa que el ATP, es decir poseen un potencial de transferencia del grupo fosfato mayor que el ATP, por lo que pueden transferir su grupo fosfato al ADP para formar ATP


Como fluye la energa en la clula

El ATP es la figura central

Compuestos como el PEP y el 1,3-BFG transfieren su energa a travs del ATP

Nunca se transfiere directamente desde los compuestos de alta energa a los de baja energa

Esto permite que exista un compuesto nico que es facilmente reconocible por las enzimas que catalizan las reacciones endergnicas

G = - 4,5 Kcal/mol

Este proceso se conoce como: FOSFORILACIN A NIVEL DE SUSTRATO

Como fluye la energa en la clula???

G = G1 + G

2

G = - 11,8 Kcal/mol + (+ 7,3 Kcal/mol)

G = - 11,8 Kcal/mol + 7,3 Kcal/mol)

G = - 4,5 Kcal/mol

1,3-Bifosfoglicerato + H2O 3-fosfoglicerato + Pi

ADP + Pi ATP

G2 =+7,3 kcal/mol

G1 =-11,8 kcal/mol

1,3-Bifosfoglicerato + ADP 3-fosfoglicerato + ATP


G = - 4,1 Kcal/mol

Como fluye la energa en la clula???

G = G1 + G

2

G = + 3,2 Kcal/mol + (- 7,3 Kcal/mol)

G = + 3,2 Kcal/mol - 7,3 Kcal/mol)

G = - 4,1 Kcal/mol

Glucosa + Pi Glucosa-6-P + H2O

ATP ADP + PiG

2 = - 7,3 kcal/mol

G1 = + 3,2 kcal/mol

Glucosa + ATP Glucosa-6-P + ADP



Cumplen esencialmente dos funciones: Ser marcadores de destino metablico Transferencia de energa en el metabolismo

celular De esta manera, estos compuestos permiten que:

Los compuestos activados, sean fcilmente reconocibles por las enzimas

Se aprovecha la energa del enlace

Compuestos ricos en energa como marcadores de destino metablico

Carbohidratos UDP-derivados (glucosa y galactosa) GDP-derivados (manosa y fucosa) CMP-derivados (N-acetil-neuramnico)

Lpidos Acil-CoA (activacin de cidos grasos) CDP-derivados (activacin de lpidos complejos)

Aminocidos

Aminoacil-AMP (formacin del enlace peptdico)

Debido a que el ATP posee un potencial de transferencia del grupo fosfato, cuyu valor es intermedio, considerando el de las biomolculas fosforiladas, este puede funcionar como:

La conexin entre los sistemas que producen energa y los que la utilizan (ciclo del ATP-ADP)

Por esto se lo considera la moneda biolgica de energa libre en los seres vivos

La molcula que, en forma transitoria, almacena la energa libre que se deriva de la oxidacin de los alimentos

Compuestos ricos en energaATP como figura central del metabolismo

Ciclo ATP-ADP

Estructura del ATP

ATP, ADP y AMP

Constan de adenina, ribosa y una unidad de monofosfato, difosfato o trifosfato ATP y ADP son compuestos ricos en energa, AMP no lo es

ATP como figura central del metabolismo

Ubicuidad: se encuentra en todas las clulas [ATP]: 0,001-0,01 mol/L Diferentes posibilidaddes de hidrlisis

ATP + H2O ADP + Pi G=-7,3 kcal/mol

ATP + H2O AMP + PPi G=-8,2 kcal/mol


Propiedades estructurales

Resonancia Tensin y repulsin electroesttica Solvatacin Impedimento estrico Complejo ATP-Mg2+ (el Mg2+ apantalla las cargas

negativas de los grupos P)


Los productos de hidrlisis del ATP (ADP y Pi), poseen mayor estabilidad por resonancia que el ATP.

La repulsin electrosttica entre los grupos fosfato cargados negativamente se reduce cuando se hidroliza el ATP.

El ATP posee un potencial qumico de transferencia del grupo fosfato que es intermedio entre los compuestos ricos en energa

Factores que contribuyen al valor de potencial de transferencia de grupo del ATP

Mayor estabilizacin por resonancia de los productos de la reaccin de hidrlisis del ATP

El fosfato inorgnico puede tener ms formas de resonancia que el grupo fosfato terminal del ATP

Formas resonantes del ortofosfato (HPO4

-2)

Factores que contribuyen al valor de potencial de transferencia de grupo del ATP

Liberacin de la carga de repulsin electrosttica Los 3 grupos fosfato del ATP estn muy cercanos

entre si La hidrlisis del ATP en ADP y Pi libera algo de la

interaccin electrosttica Disminucin del impedimento estrico:

Por la presencia de la gran cantidad de tomos de oxgeno

Liberacin de la carga de repulsin

electrosttica


Mayor grado de solvatacin de los productos (ADP y Pi) que del reactivo (ATP)

Por que el ATP es un

compuesto es rico en energa?

Sntesis de ATP

Se puede sintetizar acoplado a una reaccin exergnica Fosforilacin a nivel de sustrato o acoplada al

sustrato Se puede sintetizar a partir de la energa de oxido-

reduccin procedente de coenzimas reducidas Fosforilacin oxidativa Ocurre en la cadena de transferencia de electrones

C6H

12O

6 + 6 O

2 6 CO

2 + 6 H

20

G = -688 Kcal/mol Esta cantidad de energa liberada se aprovecha en

paquetes. La oxidacin completa de la glucosa produce 38 moles de

ATP, que solo se pueden producir cuando la oxidacin de la glucosa se realiza en diferentes etapas: GLUCOLISIS

Eficiencia

38 ATP x 7,3 Kcal/mol = 277,4 Kcal/mol

688 Kcal/mol

277,4 Kcal/mol

100%

X

X=40,3%

La oxidacin de la glucosa es un proceso fuertemente exergnico

Es espontneo Es irreversible En cuanto tiempo se lleva a cabo???? La termodinmica habla del sentido pero no de la

velocidad La velocidad depende de las enzimas, quienes son

capaces de disminuir la energa de activacin

Estructura del ATP


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