Patrón de características de los seres vivos

DOGMA DE LA BIOLOGÍA

TODOS LOS SERES VIVOS

Excretan

Como producto de las reacciones metabólicas se originan sustancias de desecho

SE REPRODUCEN

Sexual - asexual

CRECENAumento de nro. de células

SE MUEREN

TIENEN CAPACIDAD DE ADAPTACIÓN Adecuado a los estímulos ambientales

TIENDEN A LA ENTROPÍA NEGATIVA• ENTROPÍA: Tendencia al desorden en los componentes de un sistema. • El desorden de su estructura es mínima pues usan energia producida por las reacciones

metabólicas para mantenerla ordenada.

Tienen ADN Como componente básico

para la transmisión de

información genética

TIENEN UNA ORGANIZACIÓN QUÍMICAA- MICROCONSTITUYENTESB- MACROCONSTITUYENTS

TIENEN METABOLISMO

Grupo de reacciones químicas que suceden

en el organismo para mantener el orden

celular-

Materia•Aquello que ocupa espacio

•Aquello que constituye la sustancia del universo físico

•Todo lo que el hombre ve, toca o siente, es materia.

• Y también de lo que él mismo está constituido.

• La palabra deriva del latín "mater", madre.

•Cada uno de sus estados (sólido, líquido y gaseoso) puede pasar a los otros a diferentes temperaturas.

•Cualquiera que sea su forma, está formada por lo mismo: átomos.

Inerte

•Inactivo•Quieto•Estático

¿Qué es Generación Espontanea?

El estudio científico del origen de la vida se relaciona con el

concepto filosófico de ABIOGÉNESIS

Es la generación de vida a partir de materia inerte

¿Qué es generación espontanea?

ABIOGÉNESIS

Es la generación de vida a partir de materia inerteSe relaciona con el

concepto de

Abiogénesis BiogénesisARISTÓTELES FRANCESCO REDI

La hipótesis de la Generación Espontánea plantea que la vida se

puede originar de materiales inertes

La hipótesis de la BIOGÉNESIS plantea que la vida solo

proviene de la vida.

Abiogénesis Biogénesis

REDI

ARISTOTELEs

Primero en demostrar la falsedad de la Teoría de la “Generación Espontánea".Generación de vida a

partir de materia inerte

• CRONOLOGÍA• ARISTÓTELES - Antigua Grecia• JEAN BAPTISTE VAN HELMONT-Mediados del siglo 17• 1668 FRANCESCO REDI• 1675 ANTON VAN LEEUWENHOEK• 1745 JOHN NEEDHAM• 1767 LAZZARO SPALLANZANI• 1862 LOUIS PASTEUR• CREACIONISTA• LA PANSPERMIA, SVANTE ARRHENIUS• OPARIN – HALDANE Hipótesis Heterotrófica• STANLEY MILLER- UREY• BIG-BANG GE0RGE GAMOW 1948

HIPÓTESIS: Plantea una receta para obtener ratones de una camisa sudada.

Puso una camisa sudada con algunos granos de cereal en un lugar oscuro durante 21 días, al cabo de los cuales obtuvo ratones provenientes del principio activo, que era el sudor.

Aunque explicaba el origen de los animales inferiores no explicaba el de los animales superiores como el hombre.

JEAN BAPTISTE VAN HELMONTMediados del Siglo XVII

¿Quién la postuló?

Francisco Redi 1668Postulados de la Teoría

La BIOGÉNESIS es aquella teoría en la que la vida solamente se origina de una vida preexistente.Todos los organismos visibles surgen sólo de gérmenes del mismo tipo y nunca de materia inorgánica.

Si la vida alguna vez se originó de materia inorgánica, tuvo que aparecer en la forma de una célula organizada, ya que la investigación científica ha establecido a la célula como la unidad más simple y pequeña de vida independiente visible.

Teoría de la BiogénesisEmpezó a demostrar la falsedad de la teoría de la “Generación Espontánea".

EXPERIMENTO DE FRANCESCO REDI

Anton Van Leeuwenhoek

• Observó microorganismos en el agua de lluvia

Inventor del Microscopio

1675

John Needham (1745)

Calentó líquidos como caldo de pollo, y jugo de vegetales, los colocó en tubos de ensayo que no estaban debidamente sellados, ya que según su teoría, se necesitaba aire para que esto se llevara a cabo y los calentó nuevamente para destruir los microorganismos preexistentes.

Al cabo de un tiempo observó colonias de microorganismos sobre la superficie y concluyó que se generaban espontáneamente a partir de la materia no viva.

Lazzaro Spallanzani 1767

• Descubrió que si hervía el caldo de carne en un matraz y luego sellaba el cuello de éste, no se desarrollaba ningún microorganismo.

• Según él, Needham no utilizó la temperatura adecuada para destruir los microorganismos y los partidarios de la GE alegaron que con la ebullición prolongada se había destruido el Principio Activo.

• Spallanzani no diseñó otro experimento que permitiera la entrada de aire no contaminado por microorganismos a los matraces, abriendo camino a Pasteur.

NEEDHAM VS SALLANZANI

Louis Pasteur 1862• Sostenía que los microorganismos no sólo eran la

causa de enfermedades en los seres humanos y los animales sino que originaban la descomposición y el cambio de los materiales orgánicos como el caldo nutritivo y se planteó la siguiente hipótesis:

“Si la Generación Espontánea necesita del contacto entre el caldo y el aire fresco, entonces al hervir el caldo y ponerlo en contacto con el aire, aún debe generar microorganismos”

Louis Pasteur 1862• Colocó caldo de carne en un matraz y lo hirvió

hasta esterilizarlo, luego estiró el cuello del matraz y le dio forma de “S” o de Cisne, de forma que el aire pasara, pero los microorganismos quedaran atrapados en el largo y encorvado cuello del matraz, evitando así la contaminación del caldo. Después de varios meses, se examinó el caldo del matraz en forma de “S” y no mostró signo de microorganismos.

EXPERIMENTO DE LOUIS PASTEUR

Luís Pasteur 1862• Las investigaciones de Luís Pasteur, demostraron

definitivamente lo ilusorio que era el propio “hecho” de un surgimiento súbito de los seres vivos, aun los más elementales, a partir de materiales inertes. Quedó establecido con absoluta certeza que todos los hallazgos previos de casos de generación espontánea habían sido simplemente el fruto de errores metodológicos, de un planteamiento incorrecto de los experimentos o de una interpretación superficial de los mismos.”

Luís Pasteur

• Su descubrimiento más conocido es el proceso conocido como: PASTEURIZACIÓN, mediante el cual se eliminan las bacterias patógenas por medio de la aplicación de calor.

ORIGEN DE LA VIDA EN NUESTRO PLANETA

Teoría Creacionista o Fijista• Hasta principios del siglo pasado el pensamiento científico, muy

influenciado por los preceptos religiosos de la época, se centraba en que los seres vivos no evolucionaban, si aparecían o desaparecían era como consecuencia de la acción divina, esta se basaba en la Teoría Fijista o Creacionista. El poco desarrollo de la ciencia y la tecnología impedían al pensamiento humano no entender los procesos naturales que ocurrían a su alrededor.

• Esta teoría sostiene que los seres vivos se agrupan en una escala creciente de perfección; de la piedra a la planta, de la planta al animal, del animal al hombre y que las especies no cambian en sus caracteres esenciales ni en el tiempo ni en el espacio ya que fueron creados por Dios.

• El pensamiento cristiano heredó y reforzó estas ideas creacionistas de la ciencia antigua hasta el punto que el arzobispo anglicano James Hussher llegó a establecer que el momento en que se había iniciado la Creación fue el 23 de octubre del año 4.004 a.C. a las 9 de la mañana.

PANSPERMIA SVANTE ARRHENIUS

• Arrhenius químico suizo teorizó que las esporas de las bacterias podían haber sido empujadas a través del espacio hasta llegar a la tierra.

El mayor inconveniente de esta teoría es que no resuelve el problema inicial de cómo surgió la vida, sino que se limita a mover la responsabilidad del origen a otro lugar.

• Otra objeción a la panspermia es que las bacterias no sobrevivirían a las altísimas temperaturas y las fuerzas involucradas en un impacto contra la Tierra, aunque no se ha llegado aún a posiciones concluyentes en este punto (ni a favor ni en contra), pues se conocen algunas especies de bacterias extremófilas capaces de soportar condiciones de radiación, temperatura y presión extremas que hacen pensar que la vida pudiera adquirir formas insospechadamente resistentes.

Significa: germina en cualquier sitio

PANSPERMIA

SOPA PRIMITIVAOparinHIPÓTESIS, según la cual en las condiciones de la Tierra primitiva se habían producido reacciones químicas que condujeron a la formación de compuestos orgánicos a partir de inorgánicos, que posteriormente originaron las primeras formas de vida.

Una atmósfera de esa naturaleza debió promover la síntesis química. Conforme la Tierra se enfrió, buena parte del vapor se condensó para formar los mares primitivos.

La Hipótesis de Oparin

• Principia con el origen de la Tierra hace unos 4,600 millones de años.

• Que la atmósfera primitiva era reductora , quizá con altas concentraciones de metano (CH4), vapor de agua(H2O), amoniaco (NH3) y algo de hidrógeno (H2). Una atmósfera de esa naturaleza debió promover la síntesis química. Conforme la Tierra se enfrió, buena parte del vapor se condensó para formar los mares primitivos.

Atmósfera Reductora: carente de oxigeno molecular

Teoría de Oparin

Las experiencias de Oparin demostraron que de sustancias poco complejas, como son la goma arábiga y la gelatina, se podían obtener vesículas (microesferas), las cuales propuso que eran heterotróficas alimentándose de la abundante materia orgánica que se hallaba en el océano para aquel momento.

• Estaba a favor de la existencia del “ coacervado“, una acumulación de gotas en ese caldo primitivo que podía metabolizar, o sea intercambiar materia y energía con el medio ambiente, y competir con otras gotitas para sobrevivir , reuniendo más gotitas o utilizando la energía del caldo orgánico para mantenerse unidas .

• Oparin realizó una serie de experiencias con soluciones acuosas de polímeros que tendían espontáneamente a separarse y formar coacervados, gotitas de estos polímeros suspendidas en el medio acuoso. Probó varias combinaciones de polímeros biológicos que evolucionaban a coacervados: hidrato de carbono y proteína ( goma arábiga e histona );proteína y ácido nucleico (histona y ADN o ARN ).

•

A. Oparin y J. B. S.Haldane• Formularon una HIPÓTESIS, según la cual en las

condiciones de la Tierra primitiva se habían producido reacciones químicas que condujeron a la formación de compuestos orgánicos a partir de inorgánicos, que posteriormente originaron las primeras formas de vida.

• Independientemente habían observado que si se calentaban moléculas orgánicas básicas tales como aminoácidos, estos se organizaban espontáneamente para formar membranas que reaccionaban a estímulos del medio ambiente, llamados coacervados.

Oparin

Stanley Miller

• Miller, quien fue discípulo del premio Nobel Harold Urey (University of Chicago), dispuso un aparato de Tesla que producía pequeñas cargas eléctricas en el interior de un sistema cerrado que contenía metano, amoniaco, vapor de agua y un poco de hidrógeno gaseoso. Los resultados de esa estimulación enérgica de una atmósfera parecida a la de la Tierra primitiva fueron asombrosos. Se formaron diversas moléculas orgánicas entre las que se destacaron cetonas, aldehídos y ácidos, pero lo más importante de todo fue que se sintetizaron aminoácidos. Dado que las proteínas son indispensables para la estructura y el funcionamiento de las células vivas.

Miller y Urey• Diseñaron un aparato en el que simularon algunas

condiciones de la atmósfera de la Tierra primitiva.

• Obtuvieron materiales orgánicos (aminoácidos y compuestos orgánicos complejos) al someter a grandes y prolongadas descargas eléctricas a una mezcla de gases que se suponía se encontraban en la atmósfera primitiva del planeta (gas metano, vapor de agua, dióxido de carbono, amoniaco, acido nítrico e hidrógeno, carente de oxígeno molecular), para proponer que la materia orgánica se había originado en el planeta.

El Big Bang GEORGE GAMOW

• El Big Bang es el nombre que se le da a una teoría que intenta dar una explicación para el nacimiento del universo a través de un gran estallido o explosión, tal como lo indica su nombre.

• La explosión producida en el Big Bang se produjo en un punto infinitamente denso y caliente. Luego de ésta explosión, las partículas comenzaron a separarse rápidamente las unas de las otras.

El Big Bang• Debido a los principios de la teoría del Big Bang se

comprende que los componentes del universo constantemente se están separando. Lo anterior podría indica que en el pasado estos elementos estaban más cerca que en el día de hoy, por lo tanto, si retrocedemos en el tiempo en forma considerable, entonces, es posible concluir que toda la materia se encontraba junta en algún momento. A este momento se le llama punto matemático o singularidad, que en aquel momento se configuraba como una bola de fuego que posteriormente pasaría a formar la Gran explosión o Big Bang.

BIG- BANG

EL AGUA

PROPIEDADES DEL AGUA

ALTA CONDUCTIBILIDAD ELÉCTRICA

ALTO CALOR ESPECIFICOALTO PUNTO DE EBULLICIÓN Y

ALTO PUNTO DE FUSIÓN

ALTA CONSTANTE DIELÉCTRICADENSIDAD CARACTERÍSTICA 1 g/cc

TENSIÓN SUPERFICIAL ALTA

Por lo cual se le dificulta cambiar de estado dentro del cuerpo

Lo que facilita su ascensión a través de capilares.

Capacidad de mantenerse ionizada

Se requiere mucho calor para calentar el agua

FUNCIONES DEL AGUA

DISOVENTE DE SUSTANCIAS Es el solvente universal

BIOQUÍMICA

TRANSORTE

FUNCIÓN ESTRUCTURAL

TERMO-REGULADORA Debido al calor específico y vaporización elevados.

Es el medio de transporte de las sustancias desde el exterior al interior del organismo

El volumen y la forma de las células se mantienen

gracias a la presión que ejerce el agua interna

Interviene en diversas reacciones químicas

METABOLISMO

LA REACCION QUÍMICA• Una reacción química es todo proceso químico en

el cual una o más sustancias (llamadas reactivos), por efecto de un factor energético, se transforman en otras sustancias llamadas productos. A la representación simbólica de las reacciones se les llama ecuaciones químicas.De manera más sencilla, una reacción química es un proceso por el cual una o más sustancias, llamadas reactivos, se transforman en otra u otras sustancias con propiedades diferentes, llamadas productos.En una reacción química, los enlaces entre los átomos que forman los reactivos se rompen. Entonces, los átomos se reorganizan de otro modo, formando nuevos enlaces y dando lugar a a una o más sustancias diferentes a las iniciales.

LA REACCIÓN QUÍMICA SIMBOLOGÍA UTILIZADA EN LAS REACCIONES O ECUACIONES

QUÍMICASUna reacción química se representa mediante una ecuación química. Para leer o escribir una ecuación química, se deben seguir las siguientes reglas:Las fórmulas de los reactivos se escriben a la izquierda, y las de los productos a la derecha, separadas ambas por una flecha que indica el sentido de la reacción. A cada lado de la reacción, es decir, a derecha y a izquierda de la flecha, debe existir el mismo número de átomos de cada elemento. Estas son las partes de una ecuación o reacción química.

SÍMBOLOS USADOS EN LAS ECUACIONES QUÍMICAS + Se usa para separar dos reactivos o dos productosFlecha hacia la derecha: Se usa para separar los reactivos de los productos. Y significa da lugar o produce.

Flecha hacia la izquierda debajo de una flecha hacia la derecha: indica que la reacción es reversible. Si la ecuación solo tiene una flecha hacia la derecha la reacción es irreversible.Flecha hacia arriba: se desprende un producto gaseoso.

TODOS LOS SERES VIVO TIENEN METABOLISMO

• METABOLISMO: grupo de reacciones químicas que suceden en el organismo para mantener el orden celular.

De acuerdo al metabolismo los organismos pueden ser:

Autótrofos: utilizan la energía lumínica y la transforman energía química.

• Heterótrofos: transforman la energía química para su funcionamiento.

MetabolismoSon reacciones químicas y cambios energéticos que se efectúan en las células vivas. El metabolismo puede dividirse en:

-Catabolismo: Se refiere a la degradación de moléculas complejas en moléculas sencillas. Ejemplo: la respiración y la fermentación.

-Anabolismo: Síntesis y elaboración de nuevas moléculas complejas a partir de otras sencillas. Ejemplo: la fotosíntesis.

METABOLISMO La célula viva se asemeja a una industria

química donde miles de reacciones ocurren dentro de un espacio, en este caso, un espacio microscópico.

Por ejemplo, los azúcares son convertidos en aminoácidos y viceversa. El glucógeno es ensamblado a partir de miles de moléculas de glucosas; las proteínas a partir de aminoácidos. Por otro lado, estos polímeros serán hidrolizados cuando las necesidades de la células así lo requieran.

• Las vías anabólicas o reacciones químicas del anabolismo, son las que consumen energía para construir moléculas de mayor tamaño a partir de moléculas más simples.

LOS PROCESOS ANABÓLICOSSon procesos metabólicos de construcción, en los que se obtienen moléculas grandes a partir de otras más pequeñas. En estos procesos se consume energía. Los seres vivos utilizan estas reacciones para formar, por ejemplo, proteínas a partir de aminoácidos. Mediante los procesos anabólicos se crean las moléculas necesarias para formar nuevas células.

LOS PROCESOS CATABÓLICOSson procesos metabólicos de degradación, en los que las moléculas grandes, que proceden de los alimentos o de las propias reservas del organismo, se transforman en otras más pequeñas. En los procesos catabólicos se produce energía. Una parte de esta energía no es utilizada directamente por las células, sino que se almacena formando unas moléculas especiales. Estas moléculas contienen mucha energía y se utilizan cuando el organismo las necesita. En el catabolismo se produce, por ejemplo, la energía que tus células musculares utilizan para contraerse, la que se emplea para mantener la temperatura de tu cuerpo, o la que se consume en los procesos anabólicos.

REACCIONES DEL METABOLISMO

CATABÓLICAS ANABÓLICAS•Son aquéllas donde se degradan compuestos a moléculas más pequeñas.•Son Exotérmicas o Exergónicas, porque liberan energía. (Liberan calor al medio)•Sus reactivos son moléculas complejas.•Sus productos son moléculas simples.•Son espontáneas.

•Son aquéllas donde se sintetizan nuevas moléculas a partir de precursores.

• Son Endotérmicas o Endergónicas porque requieren energía (NO liberan calor al medio sino que lo toman de el)• Sus reactivos son moléculas simples.

•Sus productos son moléculas complejas.

•No son espontáneas.

Respiración: donde al oxidar la glucosa se libera la energía para realizar las funciones vitales. Fermentación y Glucólisis.

Fotosíntesis: necesita de la energía lumínica para que ocurra la síntesis de glucosa. La Síntesis Proteica es un proceso anabólico porque a partir de aminoácidos (precursores) se generan las proteínas.

ESTRUCTURA DEL ATP• El metabolismo se basa en el acoplamiento de reacciones

anabólicas y catabólicas para manejar de la manera mas óptima la energía, con la finalidad de mantener la estructura molecular del organismo.

• La energía producida por el metabolismo es guardada en una MOLÉCULA a través de una reacción endergonica, en la cual a un nucleótido de adenina con dos grupos fosfatos (ADP, adenosin difosfato) se le une un tercer fosfato, creando un enlace de alta energía y dando origen a la MOLÉCULA DE ATP (Adenosin trifosfato)

ADP + Pi ATP

Ese tercer enlace se mantiene hasta que la célula requiere energía, entonces la molécula sufre una reacción catabólica y libera la energía contenida en ella

ADP + Pi ATP + Pi + E

• A veces el ultimo grupo fosfato del ATP puede ser pasado a un compuesto orgánico, se dice entonces que se fosforila. La posición donde se ha colocado el fosfato se indica con un número delante de la palabra fosfato; por ejemplo la glucosa -6- fosfato tiene un grupo fosfato en su carbono numero seis.

energía

¿Cuál es la estructura de una Reacción Energética?•Reactivo•Catalizador•Producto

DIFERENCIA ENTRE CATALIZADOR Y ENZIMA

CATALIZADOR sustancia química simple o compuesta, que modifica la velocidad de la reacción química, interviniendo en ella sin llegar a ser parte de los productos resultantes de la misma.

ENZIMA son proteínas catalizadoras de reacciones químicas, es decir, las faciliten al disminuir la energía de activación.

BIOLÓGICOS QUÍMICOSSon específicos para una determinada reacción química o para un grupo de reacciones químicas o para un sustrato o grupo de sustratos

Aceleran cualquier reacción inespecíficamente

Son proteínas mayoritariamente (ARN ribosomas, con función enzimática)

Son sustancias simples finamente divididas.

Son saturables No son saturables

Son altamente eficaces (son eficaces en bajas concentraciones)

Son medianamente eficaces

Puede ser regulada su actividad catalítica No pueden ser reguladas

Son termolábiles y su actividad puede variar también con el PH del medio

No son termolábiles ni se alteran con cambios de PH

DIFERENCIA ENTRE CATALIZADORES BIOLÓGICOS Y QUÍMICOS

CatálisisProceso mediante el cual se aumenta o disminuye la velocidad de una reacción química.

Es una sustancia química, simple o compuesta que modifica la velocidad en una reacción química, interviniendo en ello pero sin llegar a ser parte de los productos resultantes de la misma.

CATALIZADOR

ENZIMAS• SON PROTEÍNAS CATALIZADORAS DE

LAS REACCIONES QUÍMICAS.• Sustancia proteínica que producen las

células y que actúa como catalizador en los procesos del metabolismo.

• Sustancias orgánicas especializadas compuestas por polímeros de aminoácidos (proteínas), que actúan como catalizadores en el metabolismo de los seres vivos. Con su acción, regulan la velocidad de muchas reacciones químicas implicadas en este proceso.

El nombre de enzima, que fue propuesto en 1867 por el fisiólogo alemán Wilhelm Kühne (1837-1900), deriva de la frase griega en zymç, que significa "en fermento".

CARACTERÍSTICAS DE LAS ENZIMASSon proteínas catalizadoras de reacciones químicas, es decir las facilitan al disminuir la energía de activación.

– Especificidad de acción: Son muy especificas para las reacciones que catalizan. Ej: Pepsina-Proteínas.

– Son proteínas por lo tanto responden a todas las características de las mismas

– Son biológicas.– Influyen sólo en la velocidad de reacción sin

alterar el estado de equilibrio. – Actúan en pequeñas cantidades. – Forman un complejo reversible con el sustrato. – No se consumen en la reacción, pudiendo

actuar una y otra vez. – Muestran especificidad por el sustrato. – Su producción está directamente controlada

por genes.

Especificidad de las Enzimas Las enzimas son proteínas que tienen un alto grado de especificidad, ya que cada una de ellas actúa exclusivamente en una determinada reacción y sobre un determinado sustrato.

Estereoespecifidad: Cuando hay sustratos con varias formas, pero solo reconocen una de estas formas.Especificidad de Grupo: Cuando una enzima actúa solo sobre grupos químicos específicos. Especificidad de sustrato: acepta solo un tipo de sustrato. Especificidad de reacción: llevan a cabo una reacción específica, independiente del sustrato

Tipos de Especificidad Enzimática

LA ESPECIFICIDAD ENZIMÁTICASin duda que la especificidad de la acción enzimática es lo más misterioso de su conducta biológica. Todavía más si se piensa en que están controladas por el genoma, lo que significa que es una especificidad adquirida a través de la evolución. El genoma produce exactamente las enzimas que se requieren.

El mecanismo de formación del complejo enzima-sustrato implica no solamente que, para cada caso considerado en sí mismo, la enzima actúa específicamente sobre su sustrato; sino que implica también que existen proteínas controladas genéticamente que presentan la disposición universal de actuar en presencia de un sustrato determinado -y sólo de ese sustrato- y también de una manera determinada. O sea, hay una Información biológica.

Funciones de las proteínas

Proteínas FunciónColágeno en la piel; queratina en pelo, uñas y cuernos Estructural

Actina y miosina en los músculos Movimiento ó contráctil

Anticuerpos DefensaAlbúmina en el huevo; Zeatina en granos de maíz Almacenamiento

Hormona del crecimiento; insulina, que regula el azúcar en la sangre Hormonas

Enzimas, cientos diferentes en cada organismo Catalizadora

Hemoglobina y mioglobina que transportan oxigeno Transportadora

¿ Qué es Energía de Activación (Ea). ?

• En las reacciones espontáneas se libera energía. Sin embargo, el comienzo de la reacción requiere un aporte inicial de energía. Esta energía inicial que hay que suministrar a los reactantes para que la reacción transcurra se llama ENERGÍA DE ACTIVACIÓN (Ea). Cuanto menor es la Ea más fácilmente transcurre la reacción.

Las enzimas son catalizadores especialmente eficaces, ya que disminuyen la Ea aún más que los catalizadores inorgánicos. Por Ejemplo, la descomposición del agua oxigenada (H2O2) para dar H2O y O2 puede ocurrir sin catalizador, con un enzima específica (catalasa).

Estructura de una Reacción EnergéticaReactivo

Catalizador yProducto

MECANISMO DE ACCIÓN DE LAS ENZIMAS

•MODELO DE LA "LLAVE-CERRADURA“

•MODELO DEL ENCAJE INDUCIDO

Modelo de la "llave-cerradura"

Las enzimas son muy específicas, como sugirió Emil Fisher en 1894. Con base a sus resultados dedujo que ambas moléculas, enzima y sustrato, poseen complementariedad geométrica, es decir, sus estructuras encajan exactamente una en la otra, por lo que ha sido denominado como modelo de la "llave-cerradura", refiriéndose a la enzima como a una especie de cerradura y al sustrato como a una llave que encaja de forma perfecta en dicha cerradura. Sin embargo, si bien este modelo explica la especificidad de las enzimas, falla al intentar explicar la estabilización del estado de transición que logran adquirir las enzimas.

EMIL FISHER1894

En 1958 Daniel Koshland sugiere una modificación al modelo de la llave-cerradura: las enzimas son estructuras bastante flexibles y así el sitio activo podría cambiar su conformación estructural por la interacción con el sustrato. Como resultado de ello, la cadena aminoacídica que compone el sitio activo es moldeada en posiciones precisas, lo que permite a la enzima llevar a cabo su función catalítica. En algunos casos, como en las glicosidasas, el sustrato cambia ligeramente de forma para entrar en el sitio activo.[ El sitio activo continua dicho cambio hasta que el sustrato está completamente unido, momento en el cual queda determinada la forma y la carga final.

Modelo del Encaje Inducido

Algunas vitaminas son necesarias para la actuación de determinados enzimas, ya que funcionan como coenzimas que intervienen en distintas rutas metabólicas y , por ello, una deficiencia en una vitamina puede originar importantes defectos metabólicos, como puede verse en la tabla adjunta:

VITAMINAS FUNCIONES Enfermedades carenciales

C (acido ascsrbico) Coenzima de algunas peptidasas. Interviene en la smntesis de colageno Escorbuto

B1 (tiamina) Coenzima de las descarboxilasas y de las enzima que transfieren grupos aldehidos Beriberi

B2 (riboflavina) Constituyente de los coenzimas FAD y FMN Dermatitis y lesiones en las mucosas

B3 (acido pantotinico) Constituyente de la CoA Fatiga y trastornos del sueqo

B5 (niacina) Constituyente de las coenzimas NAD y NADP Pelagra

B6 ( piridoxina) Interviene en las reacciones de transferencia de grupos aminos. Depresisn, anemia

B12 (cobalamina) Coenzima en la transferencia de grupos metilo. Anemia perniciosa

Biotina Coenzima de las enzimas que transfieren grupos carboxilo, en metabolismo de aminoacidos. Fatiga, dermatitis...

Algunas enzimas actúan con la ayuda de estructuras no proteicas. En función de su naturaleza se denominan: Cofactor. Cuando se trata de iones o moléculas inorgánicas.Coenzima. Cuando es una molécula orgánica. Aquí se puede señalar, que muchas vitaminas funcionan como coenzimas; y realmente las deficiencias producidas por la falta de vitaminas responde más bien a que no se puede sintetizar una determinada enzima en la que la vitamina es una coenzima.

COENZIMAS

NOMENCLATURA DE LAS ENZIMAS :

El nombre que se les da a las enzimas puede hacerse tomando en cuenta 2 factores:

a.- El Substrato, sobre el cual actúan y en este caso se le agrega al substrato el sufijo �asa.Ejemplo; Las enzimas que actúan sobre los lípidos reciben el nombre de lipasas. Las oxidasas solo actúan catalizando reacciones de oxidación.

b.- El tipo de reacción que ellas catalizan y en esta caso se le agrega el sufijo asa al nombre de � �la reacción catalizada. Ejemplo, Las Oxidasas, que son las enzimas que catalizan las reacciones de oxidación . Las deshidrogenasas que transportan el hidrógeno desde un sustrato hasta otra enzima o un aceptor final.

CLASE NOMBRE ACTIVIDAD1 OXIDORREDUCTASAS CAMBIA EL ESTADO DE OXIDACIÓN DE UN COMPUESTO

Las más importantes son las deshidrogenasas y las oxidasas.

2 TRANSFERASAS TRANSFERENCIAS DE GRUPOS FUNCIONALESEj.: quinasas; transfieren fosfatos del ATP a otra molécula.

3 HIDROLASAS RUPTURAS HIDROLITICASRompen varios tipos de enlaces introduciendo radicales -H y -OH.

4 LIASAS RUPTURAS DE ENLACESAdicionan grupos funcionales a los dobles enlaces.

5 ISOMERASA ISOMERIZACION, REORDENAMIENTO DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA MOLÉCULA-Convierten los sustratos isómeros unos en otros.

6 LIGASAS FORMACIÓN DE ENLACES ENTRE DOS MOLÉCULASForman diversos tipos de enlaces aprovechando la energía de la ruptura del ATP. Ej: polimerasas.

NOMENCLATURA SEGÚN LA REACCIÓN QUE CATALIZAN

FACTORES QUE AFECTAN LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA – LAS ENZIMAS se ven afectadas por:

PH Las enzimas presentan un PH óptimo a la cual transforman mayor cantidad de moléculas de sustrato por unidad de tiempo, la mayoría de las enzimas presentan un PH óptimo cerca de 7. La pepsina presente en los jugos gástricos tiene un PH óptimo ácido.

TEMPERATURACuando la temperatura está por encima de 50 º C, las enzimas se DESNATURALIZAN, ya que se rompe su estructura celular y pierden funcionabilidad. La temperatura óptima de una enzima es la mas alta temperatura en la cual las reacciones son aceleradas sin que se inactive la enzima. Temperaturas superiores o inferiores a la temperatura óptima producen una disminución de la velocidad de reacción. En el hombre la Temp. Óptima está entre 30 y 40ºC.

CONCENTRACIÓN DE LA ENZIMA Y DEL SUSTRATO

A mayor concentración de la enzima o del sustrato mayor es la velocidad de reacción enzimática. Sin embargo, hay un punto límite después del cual, la velocidad de la reacción permanece igual.

TAMAÑO DEL SUSTRATOSi el sustrato no se halla bien disgregado, la enzima tardara mucho mas en poder catalizar la reacción que si se halla en un tamaño adecuado y encaja fácilmente en el centro activo.

PRESENCIA DE MODULADORES O INHIBIDORES

Hay ciertas sustancias, compuestos o iones que inhiben la actividad enzimática hasta detenerla. Las drogas, fármacos y ciertos venenos inhiben la actividad enzimática hasta detenerla o activarla según sea la necesidad del cuerpo.

LOS CAMBIOS DE ESTRUCTURA DE LA ENZIMA

Aumentan la velocidad de la reacción, debido a que la enzima se adapta al sustrato.

MECANISMO DE ACCIÓN DE LOS INHIBIDORES

Los inhibidores son moléculas que regulan la actividad enzimática, inhibiendo su actividad Los inhibidores competitivos se unen reversiblemente a la enzima, evitando la unión del sustrato. Por otro lado, la unión del sustrato evita la unión del inhibidor. Así pues, sustrato e inhibidor compiten por la enzima.

USO DE LO0S INHIBIDORES ENZIMÁTICOS

• Debido a que los inhibidores modulan la función de las enzimas, suelen ser utilizados como fármacos. Un típico ejemplo de un inhibidor que es utilizado como fármaco es la aspirina, la cual inhibe enzimas implicadas en la síntesis de un intermediario inflamatorio, las prostaglandinas, con lo que suprime, el dolor y la inflamación. Otros inhibidores enzimáticos actúan como venenos. Por ejemplo, el cianuro es un inhibidor irreversible que se une a los átomos de hierro y cobre en el sitio activo de la citocromo c oxidasa de células animales (las plantas son resistentes al cianuro), bloqueando así la respiración celular.

APLICACIONES INDUSTRIALES

BIOTECNOLOGÍA: Aplicación de principios científicos y de ingeniería para el procesamiento de material biológico con el fin de obtener productos y servicios que demanda la sociedad.