tema 7 bioquimica

8/12/2019 Tema 7 Bioquimica

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Los sistemas vivos convierten la energa de una forma en otra a medida que hacen

funciones esenciales de mantenimiento, crecimiento y reproduccin. En estas

conversiones energticas, como en todas las dems, parte de la energa til se

pierde en el ambiente en cada paso.

Los seres vivos manifiestan un alto grado de orden, en las clulas se est creando

orden continuamente a partir del desorden (la sntesis de macromolculas requierela ordenacin de muchas molculas ms pequeas).

BIOQUMICA es una rama de la ciencia que estudia la composicin qumica de laestructura y de las funciones de los seres vivos.

LasLEYES DE LA TERMODINMICA gobiernan las transformaciones de energa:

1) PRIMERA LEY DE LA

TERMODINMICA Laenerga puede convertirse deuna forma a otra, pero no

puede crearse ni destruirse. La

energa puede almacenarse en

varias formas y luego

transformarse en otras.

Qumica 4 GBZAProfesor: Rafael Caldern Rodrguez


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Por ejemplo, en una noche de verano, una lucirnaga convierte la energa qumica en

energa cintica, en calor, en destellos de luz. Las aves y los mamferos convierten la

energa qumica en la energa trmica necesaria para mantener su temperaturacorporal, as como en energa mecnica y otras formas de energa.

2) SEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICA Todos los procesos naturales tienen aocurrir en una direccin tal que la ENTROPA (el grado de desorden) del Universo seincrementa.

En resumen, todos los

sistemas tienden al mnimo

de energa y al mximo de

desorden (mximo de

entropa), por tanto las

clulas, para mantener ygenerar este orden, deben

tener un suministro

constante de energa que les

permita superar la tendencia

hacia el desorden.El sol es la fuente original de esta energa.


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Las plantas verdes utilizan la energa del sol y la almacenan en los enlaces qumicos

de las molculas que sintetizan. Los animales al alimentarse de plantas utilizan la

energa de estas molculas orgnicas.

ENERGA es la capacidad de producir trabajoo provocar movimiento.

ENERGA

Existen distintas formas de energa:

1) ENERGA POTENCIAL O almacenada, esla que poseen los cuerpos dependiendo de su

posicin.

2) ENERGA CINTICA

Es la que tienen loscuerpos en movimiento.

En general, slo ocurren en la naturaleza

espontneamente aquellas reacciones

qumicas que van acompaadas de liberacin

de energa, llamadasEXERGNICAS o

EXOTRMICAS.


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REACCIONES EXOTRMICAS Y ENDOTRMICAS

Una reaccin es EXOTRMICAcuando hay una liberacin de energa. Una reaccin esENDOTRMICA cuando requiere un aporte de energa, produciendo unos productos (P)ms energticos.

En una reaccin exotrmica se desprende calor (la variacin de entalpa ser menor

que cero), mientras que en una reaccin endotrmica se necesita calor del exterior (la

variacin de entalpa ser mayor que cero)


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En los sistemas biolgicos , las reacciones endotrmicas se producen gracias a la

energa liberada en las reacciones exotrmicas. Por lo tanto, las reacciones

endotrmicas y exotrmicas se encuentran acopladas. El ATPes el principaltransportador de energa en la mayora de las reacciones que tienen lugar en los

sistemas vivos.

LasENZIMAS sonnecesarias tanto en los

procesos exotrmicoscomo endotrmicos, su

funcin es disminuir la

Ea (energa de

activacin).

Todas las reacciones

qumicas que tienen

lugar en la clula tienen

enzimas, grandes

molculas de protena

que desempean

papeles muy especficos.


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Algunas de estas transformaciones

convierten las grandes molculas

que hay en los alimentos en

molculas ms simples, son las

llamadas REACCIONES

CATABLICAS (CATABOLISMO). Sufinalidad es producir energa

qumica para la clula.

Al mismo tiempo, las clulas

consumen esta energa en otra serie

de reacciones qumicas llamadasANABLICAS, en las que a partir deprecursores simples (monmeros)

se sintetizan las grandes molculas

orgnicas. Este conjunto de

REACCIONES ANABLICAS forman

el anabolismo.

Segn esto, el METABOLISMOser el conjunto de todas las transformaciones qumicasy energticas que ocurren en un organismo vivo.


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CATLISIS

CATLISIS es un conjunto de procedimientos y conocimientos que permite que lavelocidad con la que se produce una reaccin aumente. La VELOCIDAD DE REACCINse entiende como la rapidez con la que se produce una transformacin qumica.

Un CATALIZADORes una sustancia que sin estar siempre involucrada en la reaccin,incrementa la velocidad de esta. Ejemplo de catalizador: el cloruro de aluminio, que se

utiliza en diferentes reacciones petroqumicas.

Para una reaccin qumica del tipo

A + BC + D

la velocidad de la reaccin puede

representarse como

V= -dA/dt = -dB/dt = +dC/dt = +dD/dt

donde se presentan la variacin de la

concentracin de A, B, C y D respecto del

tiempo, donde el signo (-) representa la

desaparicin de reactivos (A y B),

mientras que el signo (+) representa la

aparicin de productos ( C y D).


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Para que una reaccin qumica se lleve a

cabo es necesario suministrar una cierta

cantidad de energa a las molculas dereactivo. Las molculas de A y B son

activadas formando el COMPLEJOACTIVADO, AB, que a continuacin se

descompone para dar lugar a los

productos.

La barrera energtica que separa los

reactivos de los productos se llama

ENERGA DE ACTIVACIN. La velocidad dereaccin depende de esa energa de

activacin a travs de la CONSTANTE DE

VELOCIDAD (k):

Dependiendo de las condiciones en las que se lleven a cabo las reacciones, es posible

diferenciar tres tipos de catlisis: HOMOGNEA, HETEROGNEA y ENZIMTICA.


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1) CATLISIS HOMOGNEA Donde todas las especies cinticamente activas, y elcatalizador, se encuentran en la misma fase.

2) CATLISIS HETEROGNEA El catalizador y las especies qumicas se encuentran endistinta fase. Existen 2 fases y una superficie de contacto. La reaccin se lleva a cabo en

esta superficie. La mayor parte de catalizadores slidos son metales, xidos, sulfuros

metlicos con alta energa reticular.

3) CATLISIS ENZIMTICA El catalizador es una enzima. Esta caracterizada por tenerun alto grado de seleccin y bajas temperaturas. Sin la catlisis enzimtica no sera

posible la vida (por ejemplo, la formacin de las cadenas de ARN depende de enzimas).

La actividad cataltica de las enzimas es mucho mayor que los catalizadores inorgnicos.


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MECANISMOS ENZIMTICOS

Existen 2 mecanismos enzimticos diferentes que hacen que pueda darse la catlisisenzimtica:

a) MODELO DE LA LLAVE Y CERRADURA: Consiste en la especificidad del SITIO ACTIVO,que depende no solo de la estructura primaria de la protena, sino tambin de sus

estructuras secundarias y terciarias. La enzima tiene un sitio activo complementario para

el sustrato y no aceptan molculas relacionadas o con forma ligeramente distinta (es por

eso que la enzima y el sustrato tienen una interaccin semejante a la llave con la

cerradura).


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b) MODELO DEL ENCAJE INDUCIDO: La interaccinentre la enzima y el sustrato produce cambios de

conformacin en la protena. El sustrato se une alsitio activo mediante fuerzas no covalentes,

formndose el COMPLEJO ES. Despus de laformacin del complejo ES se produce el paso

cataltico, en el que el sustrato sufre hidratacin,

deshidratacin, oxidacin, reduccin, etc. El sitio

activo es complementario del sustrato solo despusque est se una a la enzima.

Factores que modifican la actividad enzimtica:

1) TEMPERATURA Las enzimas son sensibles a la

temperatura pudiendo verse modificada su actividad.Normalmente, a medida que aumenta la

temperatura, una enzima ver incrementada su

actividad hasta el momento que comience la

DESNATURALIZACIN (cambio estructural) de lamisma, dando lugar a una reduccin progresiva de su

actividad.


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Los INHIBIDORES ENZIMTICOS son molculasque reducen o anulan la actividad enzimtica.

Estos inhibidores pueden unirse a las enzimas

de forma REVERSIBLE (la desaparicin delinhibidor restaura la actividad enzimtica) o

IRREVERSIBLE(el inhibidor inactivapermanentemente la enzima).

2) pH El rango de pH ptimo es muy variable entre diferentes enzimas. Si el pH delmedio no es el ptimo, la enzima ver modificada su carga elctrica al aceptar o donar

protones, lo que cambiar la estructura de los aminocidos y por tanto la actividadenzimtica.

3) CONCENTRACIN SALINA Una elevada concentracin o la ausencia de sales en elmedio pueden impedir la actividad enzimtica, ya que las enzimas necesitan una

adecuada concentracin de iones para mantener su carga y su estructura.

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