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BIOENERGÉTICA:
METABOLISMO Y ENZIMAS
EL PRESENTE MATERIAL ES UNA SÍNTESIS QUE NO
REEMPLAZA, SINO QUE COMPLEMENTA, AL
RESTO DE LOS MATERIALES
Qué es la energía?

Lo definimos como la
capacidad para realizar
un trabajo.
ENERGÍA
LUMÌMICA
ENERGÍA
EÓLICA
ENERGÍA
ELÉCTRICA
ENERGÌA
POTENCIAL
ENERGÌA
CINÉTICA
ENERGÍA
QUÍMICA (es
la energía de
los enlaces
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA: LA ENERGÍA NO SE CREA NI
SE DESTRUYE, SE TRANSFORMA
LA ENERGÍA TOTAL PERMANECE CONSTANTE
ES IMPORTANTE DEFENIR UN SISTEMA
LOS SERES VIVOS
SOMOS SISTEMAS
ABIERTOS
Un sistema
abierto
intercambia
materia y
energía
con el
entorno.
Materia
Sistema
Energía
Universo
Como
la
energía no se
crea ni se
destruye
permanece
constante en
el universo
TRANSFORMACIONES
ENERGÉTICAS
Los
productores
transforman
energía
lumínica en
energía
química
CALOR
ENERGÍA
LUMÍNICA
FOTOSÍNTESIS
ENERGÍA
QUÍMICA
Cada
transformación
energética libera
energía en forma
de calor
SEGUNDO PRINCIPIO DE
LA TERMODINÁMICA: El
calor (o entropía) del
universo siempre aumenta
Este concepto se vincula con el de energía útil para los seres
vivos. Recordemos que el calor es una forma de energía NO
UTIL, por lo tanto, considerando el sistema “seres vivos”, cada
proceso metabólico transforma energía útil en no útil,
incrementando el calor o entropía del universo.
Algunos ejemplos…..
En el proceso de combustión
(oxidación) toda la energía
química (enlaces covalente
de la glucosa, si quemamos
madera que está formada
por celulosa) se transforma
en calor.
DIGESTIÓN
RESPIRACIÓN
CELULAR
ENZIMAS
CALOR
ATP
Cuando comemos almidón,
también
formado
por
glucosas, lo oxidamos en
nuestras células. Parte de
la energía original de la
glucosa queda contenida en
el ATP, mientras que otra
parte se transforma en calor
LOS PROCESOS METABÓLICOS PRODUCEN LA OXIDACIÒN DE COMPUESTOS DE
MANERA CONTROLADA. ESTE CONTROL SE LLEVA A CABO POR ENZIMAS.
Las reacciones metabólicas pueden ser
exergónicas o endergónicas
LIBERAN ENERGÍA
Son espontáneas
REQUIEREN ENERGÍA
En una célula la energía se transporta en el
ATP…..
Se utiliza en reacciones
anabólicas, que requieren
energía (endergónicas).
Energía
ATP
ADP
Energía
+
P
Se libera en reacciones
catabólicas, que liberan
energía (exergónicas).
Las enzimas Catalizan las reacciones químicas
del metabolismo celular.





Son proteínas
Son específicas
Actúan en bajas concentraciones
Disminuyen la energía de activación de la reacción que
catalizan.
Se liberan si sufrir modificaciones
REACCIÓN
CATABÓLICA
EXERGÓNICA
E + S ESEP  E + P
E
E
E
E
REACCIÓN ANABÓLICA, ENDERGÓNICA
La enzima disminuye la energía de
Las enzimas no modifican la
activación
energía inicial o la energía final
de una reacción. Sólo disminuyen
la energía de activación, que es
Sin enzima la energía propia del sustrato,
Con enzima necesaria para que se transforme
en producto.
Si el sustrato es muy estable, la
reacción es poco probable o más
lenta. En estos casos, la energía
de activación es muy alta.
Si el sustrato es inestable la
reacción es más probable, en
este caso la energía de
activación es baja.
Tiempo de la reacción
Las enzimas modifican la energía
de activación haciendo que las
reacciones resulten más rápidas.
Enzima
Sustrato
Sitio activo
Modelo de Llave y Cerradura
Modelo de Ajuste Inducido
Cinética Enzimática
ENZIMAS MICHAELIANAS
Curva hiperbólica
SATURACIÓN: Cuando todos
los sitios activos de las
enzimas están ocupados por
el sustrato. En ese momento
la
actividad
enzimática
alcanza la velocidad máxima.
Km: concentración de sustrato a la que
la enzima alcanza la mitad de la
velocidad máxima. Indica la afinidad de
la enzima por el sustrato.
ENZIMAS ALOSTÉRICAS
Curva sigmoidea
MODULADOR ALOSTERICO POSITIVO:
Aumenta la afinidad de la enzima por el
sustrato, acelera la reacción.
MODULADOR ALOSTERICO NEGATIVO:
Disminuye la afinidad de la enzima por el
sustrato, la reacción se hace más lenta.
INHIBIDORES Y ACTIVADORES ALOSTÉRICOS
1
Curva con modulador negativo: la velocidad
de la reacción es la más baja.
3
2
1
2
Curva sin modulador: la velocidad de la
reacción es media.
3
Curva con modulador positivo: la velocidad de
la reacción es la más alta.
Con enzimas alostérica se
pueden
regular
las
velocidades de las reacciones
metabólicas de acuerdo a las
necesidades de las células.
El metabolismo presenta una gradualidad a través de las vías
metabólicas
E1
E2
En una vía metabólica el producto de
la actividad de una enzima es sustrato
de la siguiente. Con lo cual, las
reacciones están “encadenadas” y si
una de las enzimas se inactiva o está
modulada negativamente, toda la vía
se ve afectada.
E3
Los puntos de control se
encuentran
en
las
enzimas alostéricas. Si
contienen
moduladores
positivos aumentan la
velocidad de toda la vía, si
tienen
moduladores
negativos hacen que ésta
sea más lenta.
Efecto del pH en la ENZIMA
Cada enzima tiene un pH óptimo para su actividad. Dentro
del mismo organismo pueden encontrarse diferentes pH.
Efecto de la temperatura en la ENZIMA
15º
40º
75º
Temperatura
Cada enzima tiene una temperatura óptima.
Esta es una condición que depende de la especie.
Coenzimas


Las coenzimas son pequeñas
moléculas orgánicas, que se
unen a la enzima.
Las coenzimas colaboran en la
reacción enzimática recibiendo
transitoriamente algún grupo
químico: H+ , OH, CH3 .
Cofactores

Sustancias
diferentes,
no
proteicas, necesarias para la
actividad enzimática. En general
son iones como el Cu, K, Mn,
Mg.
La enzima sin la
coenzima recibe
el nombre de
APOENZIMA
Inhibidores Competitivos



Compiten con el
sustrato por el
sitio activo de la
enzima
Se une solo a la
enzima libre
V máx no se altera
y K M cambia
Si aumenta la cantidad de
SUSTRATO
el
inhibidor
competitivo es desplazado y se
forma producto.
Inhibidor No Competitivo


Se une a un lugar
diferente del sitio
activo la enzima
Por acción del
inhibidor
disminuye la Vm
pero el valor de Km
no se altera
Inhibidores Irreversibles
Producen inactivación permanente de la
enzima.
 Se interfiere con el normal desarrollo de
una reacción o vía metabólica
