RESUMEN BIOQUÍMICA
Klgo. Cristian Vargas Gyllen
Los Prefijos comunes son:
Tabla 1
Múltiplo Prefijo Abreviatura Submultiplo Prefijo Abreviatura
10 deca da 10-1
deci d
102
...
– Masa: 1 kg = 103 g = 104 dg = 105 cg = 106 mg = 1012 ng
Ejemplo: ¿cuántos mg son 1 g?
– Longitud: 1 km = 1000 m ;1 m = 1...
• Notación Científica
En Química, muchas veces hay números demasiado
grandes o extremadamente pequeños. Como el manejo
de ...
• Ejemplo 1: Expresar los siguientes números en
notación científica correcta.
(a) 150
(b) 0,00486
(c) 56x109
(d) 29,8x10-7...
• En las sumas o restas usando la notación científica primero
se escribe cada una de las cantidades con el mismo
exponente...
• En el caso de las multiplicaciones y divisiones usando la
notación científica se multiplican los números N y los
exponen...
• La Química estudia las transformaciones profundas que sufre la
Materia
• Materia es todo lo que ocupa espacio y tiene ma...
• Estequiometría: se denomina así al estudio de las relaciones cuantitativas
que existen entre las sustancias que intervie...
– Número Atómico (Z): corresponde al n° de protones que tiene un
átomo, que es igual al N° de e-. El átomo es neutro: Z = ...
– Masa Atómica o Peso Atómico (PA): es la masa promedio
ponderada de los Isótopos de un elemento, respecto a la masa del
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– Mol: es la cantidad de sustancia que contiene el Número de Avogadro
(NA) de cualquier partícula. (átomos, moléculas, ele...
– Masa Molar: “ es la masa en g de 1 mol de átomos” o
“la masa en g de 1 mol de moléculas”
• Hay 2 relaciones útiles:
n = ...
LEY CONSERVACION DE LAS MASAS (Lavoisier, 1785):
“La suma de las masas de las sustancias que reaccionan es igual a la suma...
LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS (JL Proust 1808):
“Cuando 2 sustancias se combinan para formar un compuesto, las masas
d...
Para hacer estos problemas se debe determinar el Reactivo Limitante
(sustancia en menor proporción) en base al cual se hac...
– Reacciones Redox o de Oxidación-Reducción: Son procesos en que hay
transferencia de e-. La Oxidación y la Reducción son ...
Reacción redox: reductor1 + oxidante2 oxidante1 + reductor2
o 2+ o 2+
Ej. Detallado: Fe + CuSO4 Cu + FeSO4
o
Oxidación Fe ...
– Métodos para balancear ecuaciones redox:
A. Método del Cambio en N° de Oxidación
1° Se determinan los N°OX de todos los ...
+1 +5 -2 +1 -2 +1 -2 +2 -2 o
Ej. (1) HNO3 + H2S H2O + NO + S
N+5 + 3e- N+2 x 2
S-2 - 2e- S° x 3
2 N+5 + 3S-2 2N+2 + 3S° 
...
SOLUCIONES O DISOLUCIONES
• “Mezclas homogéneas monofásicas formadas por 2 o más componentes y
de composición variable”
So...
Expresiones de Concentración
1.- Expresiones que emplean unidades físicas:
– %p/p: g de soluto que hay en 100g solución
– ...
2.- Expresiones que emplean unidades químicas:
– Molaridad (M): Moles de soluto que hay en 1L
solución
– Normalidad (N): E...
Estudia los cambios de Energía que
acompañan a los procesos biológicos
BIOENERGÉTICA
Para hacer esto se utilizan los princ...
SISTEMA
Cantidad de materia definida limitada por una
superficie cerrada, real o hipotética donde se
realizan transferenci...
UNIVERSO = SISTEMA (s) + ENTORNO
.Aislados: no intercambian Masa ni Energía con
el entorno
Cerrados: intercambian Energía ...
Energía (E)
Capacidad de un sistema para producir
trabajo
TIPOS DE ENERGÍA
Calórica, luminosa, química, nuclear, eléctrica...
Energía transferida entre un sistema y sus alrededores
debido a una diferencia de Temperatura entre ellos.
Tanto el calor ...
Trabajo (W)
Movimiento producido por la aplicación de una fuerza
a través de una distancia:
W = F x d o W = - PV (cuando ...
Calor
absorbido
- W
- q
+ W + q
Trabajo realizado
por el sistema
sobre el Entorno
SISTEMA
Trabajo
realizado
por el Entorno...
Un sistema se describe por ciertas
propiedades llamadas:
Variables de Estado (P, V, T, n, etc...)
Funciones de Estado (E,...
• Cuando una reacción es endergónica es favorecida la
conversión de Productos a Reactantes
Es interesante hacer notar que ...
El metabolismo intermediario se caracteriza por la
interconexión de reacciones exergónicas con
reacciones endergónicas
COM...
Glucosa + Pi G6P + H2O  G°’ = + 13,8 kJ/mol
reacción endergónica
ATP + H2O ADP + Pi  G°’= - 30,4 kJ/mol
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Este tipo de reacción resultante se llama reacción
acoplada y resulta ser exergónica
Está desplazada hacia los Productos
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Los compuestos cuya energía libre estándar de
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–30,4 kJ/mol y más negativo son ricos en energía y
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Tabla 1: Energía libre Estándar de Hidrólisis de algunos
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COMPUESTO PRODUCTOS  G°’ (kJ/mol)
Fosfoenol piruvato
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El ATP (Adenosina-5’-trifosfato) es un ejemplo (y prototipo)
de un compuesto rico en energía.
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susceptibles de ser hidrolizados (Se dice que tiene
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ATP + H2O ADP + HPO4 + H+ ; - 30,4 kJmol-1
Pi
ATP + H2O AMP + HP2O7 + H+ ; - 31,7 kJmol-1
PPi
AMP + H2O Adenosina + HPO4 +...
Durante la Contracción Muscular, la hidrólisis del ATP lleva a la
formación de una proteína contráctil energizada MIOSINA
...
• Si se observa la TABLA 1 tenemos que la
posición del ATP es intermedia, lo cual es muy
importante, porque eso significa ...
Tabla 1: Energía libre Estándar de Hidrólisis de algunos
compuestos
COMPUESTO PRODUCTOS  G°’ (kJ/mol)
Fosfoenol piruvato
...
Esquematizando tenemos:
ATP
compuestos escasos
compuestos ricos en energía
en energía
ADP + Pi
Ejemplo: Fosforilación de A...
O sea es una reacción exergónica (espontánea) posible
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Es interesante hacer notar que la fosfocreatina (P-
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• En el 2° tipo se transfiere AMP a un aceptor y
se libera pirosfosfato (PPi)
• En el 3er tipo el grupo pirofosforilo es
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Figura 3 Cuatro tipos de reacciones de ATP
Los electrones liberados en las reacciones de oxidación
biológica son transferidos enzimáticamente a uno de 2
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Fosforilación Oxidativa cont..
El NADH producido durante las reacciones de oxidación
catabólica es convertido a NAD+ duran...
El NADH se forma en muchas reacciones metabólicas y actúa
como un conductor para despachar la energía de las reacciones
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G°’= - n F º’
G°’= - ( 2 ) (23,06) (1,14) = - 52,6 kcal/mol
= - 220,07 kJ/mol
La energía liberada durante la oxidación...
TRANSFERENCIA DEL GRUPO ACILO
Otra clase importante de reacciones comprende la
transferencia de grupos acilo desde una mol...
Nutrientes Productores
de energía
Componentes
Celulares
Carbohidratos
Lípidos
Proteínas
NAD+
NADP+
ADP + Pi
AMP + PPi
NADH...
NAD+
PIRUVATO
Acetil CoA
GLUCOSA
Ciclo de
Krebs
GTP
Oleato
NADH
ATP
1/2 O2 + H+
NAD+
NAD+
Oxidación
ácidos grasos
NAD+
Fos...
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2. bioquimica y termodinamica

  1. 1. RESUMEN BIOQUÍMICA Klgo. Cristian Vargas Gyllen
  2. 2. Los Prefijos comunes son: Tabla 1 Múltiplo Prefijo Abreviatura Submultiplo Prefijo Abreviatura 10 deca da 10-1 deci d 102 hecto h 10-2 centi c 103 kilo k 10-3 mili m 106 mega M 10-6 micro  109 giga G 10-9 nano n 1012 tera T 10-12 pico p 10-15 femto f
  3. 3. – Masa: 1 kg = 103 g = 104 dg = 105 cg = 106 mg = 1012 ng Ejemplo: ¿cuántos mg son 1 g? – Longitud: 1 km = 1000 m ;1 m = 100 cm ; 1 mm = 10-3 m – Tiempo: 1 hr = 60 min; 1 min = 60 s – Temperatura: Las temperaturas se mencionan en las escalas Celsius (ºC), Fahrenheit (ºF) y Kelvin (K) que es la escala científica más conocida: las relaciones entre ellas son las siguientes: – Cantidad de Sustancia: 1 mol = 1000 mmol (milimoles) ; 1 mol = 106 mol (micromoles) •En todas las unidades básicas hay múltiplos y submultiplos. Para entender mejor esto, consideremos los siguientes ejemplos 5 9 273T 32tf273;tcT; 9 5 32tf tc     103g 106mg 1g X ;X=103mg
  4. 4. • Notación Científica En Química, muchas veces hay números demasiado grandes o extremadamente pequeños. Como el manejo de estos números es muy engorroso se usa la llamada “notación científica” en donde todos los números se pueden expresar de la forma Nx10n en que N es un número mayor que 1 y menor que 10 y n es un exponente positivo o negativo. Así siempre habrá un dígito (1 al 9) hacia la izquierda de los decimales. Consideremos los siguientes ejemplos:
  5. 5. • Ejemplo 1: Expresar los siguientes números en notación científica correcta. (a) 150 (b) 0,00486 (c) 56x109 (d) 29,8x10-7 (e)679,873 = 1,5x102 = 4,86x10-3 = 5,6x1010 = 2,98x10-6 = 6,79873x102
  6. 6. • En las sumas o restas usando la notación científica primero se escribe cada una de las cantidades con el mismo exponente n. Entonces se suman o restan los valores N. Consideremos el ejemplo 2: • (a) (5,42x105)+(4,1x104)= (5,42x105)+(0,41x105)=5,83x105 • (b) (3,33x10-3)-(5,2x10-4)= (3,33x10-3)-(0,52x10-3)=2,81x10-3
  7. 7. • En el caso de las multiplicaciones y divisiones usando la notación científica se multiplican los números N y los exponentes n se suman. Para la división los números N se dividen y los exponentes n se restan, todo de acuerdo con el álgebra de potencias estudiada en la educación media. Ejemplo 3 • (a) (4,0x10-5)x(7,0x103) = (4,0x7,0)x(10-5+3) = = 28x10-2 = 2,8x10-1 • (b) 583 8 3 101,910 4,0 7,5 104,0 107,5    
  8. 8. • La Química estudia las transformaciones profundas que sufre la Materia • Materia es todo lo que ocupa espacio y tiene masa. Las sustancias son una determinada clase de materia. • Masa es una medida de la cantidad de materia. La masa es constante y físicamente corresponde a M = V x d donde M = Masa (g); V = Volumen (mL); d = densidad o M = F/a donde F = Fuerza (dina); a = aceleración (cm/seg2) • Peso es la fuerza con que la aceleración de gravedad de la Tierra atrae a una masa determinada. El Peso es variable y físicamente corresponde a P = m • a donde m es masa y a es aceleración de gravedad Introducción a la Química
  9. 9. • Estequiometría: se denomina así al estudio de las relaciones cuantitativas que existen entre las sustancias que intervienen en las reacciones químicas. Las sustancias están constituidas por átomos. • Atomo: es la menor cantidad de materia que puede reaccionar con otras partículas de materia. Está constituido por un núcleo central (donde se encuentran varias partículas subatómicas) y una envoltura de electrones. • Partículas subatómicas: Valores Relativos Valores Absolutos Símbolos Masa Carga Masa uma Protón 1 +1 1,672510-24 g =1,0075 Neutrón 1 0 1,674910-24 g =1,0090 Electrón Mp/1840 -1 9,109510-28 g =5,487610-4 Η,p,1 1 n,n,1 0 e,,e 0 1 
  10. 10. – Número Atómico (Z): corresponde al n° de protones que tiene un átomo, que es igual al N° de e-. El átomo es neutro: Z = p = e- – Número Másico (A): corresponde a la suma de protones más neutrones que tiene un átomo: A = p + n o A = Z + n (Su valor corresponde al N° entero más cercano a Masa Atómica.) XA Z A Z X*Atomos se designan o
  11. 11. – Masa Atómica o Peso Atómico (PA): es la masa promedio ponderada de los Isótopos de un elemento, respecto a la masa del isótopo 12C. (escogido como estándar) – Unidad de masa atómica (uma): Al isótopo 12C se le asignó una masa de 12 uma y por medio de un espectrómetro de masas se determinó la masa del átomo de 12C. Entonces: espectrómetro masas 12C =12 uma 1,99  10-23 g 1 uma X X = 1 uma = 1,66  10-24 g  1 g = 6,02  1023 uma NA
  12. 12. – Mol: es la cantidad de sustancia que contiene el Número de Avogadro (NA) de cualquier partícula. (átomos, moléculas, electrones, etc. ...) • NA = 6,02  1023 = Número de Avogadro o Constante de Avogadro • También podemos decir que: “1 mol corresponde a la Masa Atómica (PA) expresada en g “o a la Masa Molecular (PM) expresada en g” Ejs: PA (O) = 16 ............... 1 mol de átomos de O = 16 g PM (H2O) = 18 ............... 1 mol de moléculas H2O = 18 g • También: 1 mol de átomos = se puede decir 1 at-g = 6,02  1023 átomos
  13. 13. – Masa Molar: “ es la masa en g de 1 mol de átomos” o “la masa en g de 1 mol de moléculas” • Hay 2 relaciones útiles: n = n° moles (de átomos o moléculas) m = masa en g o MMat = Masa Molar de 1 mol de átomos MMmolec = Masa Molar de 1 mol de moléculas – Reacción Química: es un proceso en el que, por una redistribución de los átomos, los elementos o compuestos iniciales producen otros distintos. Se llaman Reaccionantes (o Reactantes) las sustancias iniciales que total o parcialmente desaparecen en la reacción y Productos a las sustancias nuevas que aparecen. Las reacciones químicas se representan gráficamente mediante las Ecuaciones Químicas las cuales son igualdades algebraicas en cuyo primer miembro se escriben los símbolos o fórmulas de los Reaccionantes y en el 2° miembro se escriben los símbolos o fórmulas de los Productos. MMat mn  MMmolec mn 
  14. 14. LEY CONSERVACION DE LAS MASAS (Lavoisier, 1785): “La suma de las masas de las sustancias que reaccionan es igual a la suma de las masas de las sustancias que se obtienen” mR = masa Reactantes mR = mP mP = masa Productos Ej.: CuO + 2HCl CuCl2 + H2O  Si se conocen PA: 79,5 g + 2(36,45) g = 134,3 g + 18 g 152,3 g = 152,3 g • Ver Balance de Ecuaciones (Ej. Balance Algebraico) R P
  15. 15. LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS (JL Proust 1808): “Cuando 2 sustancias se combinan para formar un compuesto, las masas de cada una de ellas que interviene lo hace en una proporción fija y determinada. Si hay exceso de una de las sustancias, ésta no reacciona”. PA: H = 1 ; O = 16 Ej.: H2 + ½ O2 H2O relación sobran H : O Datos de ecuación: 2 g 16 g 18 g 1 : 8 - 4 g 32 g 36 g 1 : 8 - 2 g 32 g 18 g 1 : 8 16 g O 2 g 8 g 9 g 1 : 8 1 g H Hacer problema: 3 g 9 g ? 1 : 8 ?
  16. 16. Para hacer estos problemas se debe determinar el Reactivo Limitante (sustancia en menor proporción) en base al cual se hacen los cálculos. La determinación del R.L. se hace con el cálculo de q: q = ; El valor más pequeño de q corresponde al R.L. a.ecuacióndatos.de.l Problemadatos.del. Prob: El Reactivo Limitante (RL) es el O2 0,56q1,5;q 16g 9g O2g 3g H 22 
  17. 17. – Reacciones Redox o de Oxidación-Reducción: Son procesos en que hay transferencia de e-. La Oxidación y la Reducción son fenómenos simultáneos. En estas reacciones “redox” los átomos en los Reactantes sufren un cambio en el N° Oxidación al formar los Productos. n+m- Ej.: A°red + B°ox AmBn ; Hay 2 semireacciones: A°red - ne- •/m Semireacción Oxidación Reductor B°ox + me- •/n Semireacción Reducción Oxidante mA°red + nB°ox m + n Reacción Redox En otras palabras: Oxidación: reductor 1 – ne- oxidante 1 Reducción: oxidante 2 + ne- reductor 2 Luego Reacción redox: reductor1 + oxidante2 oxidante1 + reductor2 n oxΑ m redB n oxΑ m redB
  18. 18. Reacción redox: reductor1 + oxidante2 oxidante1 + reductor2 o 2+ o 2+ Ej. Detallado: Fe + CuSO4 Cu + FeSO4 o Oxidación Fe - 2e- Fe2+; también: Fe° Fe2+ + 2e- reductor Reducción: Cu2+ + 2e- Cu° Oxidante Fe° + Cu2+ Fe2+ + Cu° Nota: Al reductor se le llama también sustancia oxidada. Al oxidante se le llama también sustancia reducida.
  19. 19. – Métodos para balancear ecuaciones redox: A. Método del Cambio en N° de Oxidación 1° Se determinan los N°OX de todos los elementos de la ecuación. 2° Se observa cuales son los elementos en que cambia su N°OX. (de Reactantes a Productos). 3° Se escriben las semireacciones con los elementos que cambian su N°OX., colocando los e- que se ganan y los que se pierden. 4° Se igualan los e- en las 2 semireacciones multiplicando por un factor. 5° Se suman las 2 semireacciones y se colocan los coeficientes obtenidos en ecuación original.
  20. 20. +1 +5 -2 +1 -2 +1 -2 +2 -2 o Ej. (1) HNO3 + H2S H2O + NO + S N+5 + 3e- N+2 x 2 S-2 - 2e- S° x 3 2 N+5 + 3S-2 2N+2 + 3S°  2HNO3 + 3H2S 4H2O + 2NO + 3S (el H2O se arregla por diferencia)
  21. 21. SOLUCIONES O DISOLUCIONES • “Mezclas homogéneas monofásicas formadas por 2 o más componentes y de composición variable” Solución=Soluto+Solvente • Soluto: Componente que se encuentra en menor proporcion relativa (es el “medio disperso”) • Solvente: Componente que se encuentra en mayor proporción relativa (es el “medio dispersante”) No es totalmente cierto....¡caso del azúcar! Ej: azúcar(s)+H2O(l) solución(l) 1g 0,5g  El azúcar seria solvente Por eso también se define al solvente como el componente cuyo estado fisico coincide con el de la solución obtenida, el agua es el solvente...... H2O(l)......... solución(l) • Concentración: Cantidad de soluto contenida en una determinada cantidad de solvente o solución. Se expresa como: soluto/solvente o soluto/solución
  22. 22. Expresiones de Concentración 1.- Expresiones que emplean unidades físicas: – %p/p: g de soluto que hay en 100g solución – %p/v: g de soluto que hay en 100mL solución – %v/v: mL de soluto que hay en 100mL solución – g/L: g de soluto que hay en 1L solución
  23. 23. 2.- Expresiones que emplean unidades químicas: – Molaridad (M): Moles de soluto que hay en 1L solución – Normalidad (N): Eq-g de soluto que hay en 1L solución – Molalidad (m): Moles de soluto que hay en 1kg. Solvente – Fracción Molar (x): lesmoles.tota tomoles.solu Xsoluto  lesmoles.tota entemoles.solv Xsolvente  1XsolventeXsoluto 
  24. 24. Estudia los cambios de Energía que acompañan a los procesos biológicos BIOENERGÉTICA Para hacer esto se utilizan los principios de la Termodinámica, la cual se define como aquella parte de la Físico-Química que estudia las relaciones cuantitativas de la Energía en un sistema o entre sistemas
  25. 25. SISTEMA Cantidad de materia definida limitada por una superficie cerrada, real o hipotética donde se realizan transferencias de Energía y/o Masa. Ejemplos: células, plantas y animales Limites del sistema ENTORNO Transferencia de Energía y/o Masa SISTEMA SISTEMA
  26. 26. UNIVERSO = SISTEMA (s) + ENTORNO .Aislados: no intercambian Masa ni Energía con el entorno Cerrados: intercambian Energía con el entorno Abiertos: como los seres vivos (ellos intercambian Masa y Energía con el Entorno)
  27. 27. Energía (E) Capacidad de un sistema para producir trabajo TIPOS DE ENERGÍA Calórica, luminosa, química, nuclear, eléctrica, etc.). Calor (q) y Trabajo (W) son formas transitorias de Energía que se relacionarán en el Primer Principio de la Termodinámica
  28. 28. Energía transferida entre un sistema y sus alrededores debido a una diferencia de Temperatura entre ellos. Tanto el calor como el trabajo usan como unidades el [ kJ ] o el [ J ] (1 kcal = 4,187 kJ) Calor (q) SISTEMA T1 ENTORNO T2 E hay calorT1  T2Si
  29. 29. Trabajo (W) Movimiento producido por la aplicación de una fuerza a través de una distancia: W = F x d o W = - PV (cuando es gas en expansión) en que F = fuerza; d = distancia; P = presión y  V = variación de Volumen. El signo negativo de la última ecuación se explica por la “convención de signos” en Figura 1
  30. 30. Calor absorbido - W - q + W + q Trabajo realizado por el sistema sobre el Entorno SISTEMA Trabajo realizado por el Entorno sobre el sistema Fig. 1 Calor desprendido ENTORNO
  31. 31. Un sistema se describe por ciertas propiedades llamadas: Variables de Estado (P, V, T, n, etc...) Funciones de Estado (E,  H,  S,  G etc...)
  32. 32. • Cuando una reacción es endergónica es favorecida la conversión de Productos a Reactantes Es interesante hacer notar que en general: • Cuando una reacción es exergónica es favorecida la conversión de Reactantes a Productos • Cuando una reacción es isoergónica la reacción puede proceder en cualquier dirección
  33. 33. El metabolismo intermediario se caracteriza por la interconexión de reacciones exergónicas con reacciones endergónicas COMPUESTOS RICOS EN ENERGIA Para conectar las reacciones endergónicas con las exergónicas debe haber un intermediario común en ambas reacciones. Si por ejemplo tenemos:
  34. 34. Glucosa + Pi G6P + H2O  G°’ = + 13,8 kJ/mol reacción endergónica ATP + H2O ADP + Pi  G°’= - 30,4 kJ/mol reacción exergónica hexoquinasa Glucosa + ATP G6 P + ADP;  G°r’ = -16,6 kJ/mol El intermediario es el Pi y H2O
  35. 35. Este tipo de reacción resultante se llama reacción acoplada y resulta ser exergónica Está desplazada hacia los Productos Los compuestos claves para el acoplamiento de reacciones endergónicas y exergónicas son los llamados compuestos ricos en energía los cuales son en general fosforados Por otra parte hay compuestos escasos en energía
  36. 36. Los compuestos cuya energía libre estándar de hidrólisis (G°r’) es –30,4 kJ/mol y más negativo son ricos en energía y muestran un potencial alto para transferencia de grupo Los compuestos cuya energía libre estándar de hidrólisis (G°r’) es menos negativa que –30,4 kJ/mol son escasos en energía y muestran un potencial bajo para transferencia de grupos
  37. 37. Tabla 1: Energía libre Estándar de Hidrólisis de algunos compuestos COMPUESTO PRODUCTOS  G°’ (kJ/mol) Fosfoenol piruvato 1,3-difosfoglicerato Carbamoil fosfato Fosfato de creatina ATP ADP ATP Piruvato + Pi 3-Fosfoglicerato + Pi Carbamato + Pi Creatina + Pi AMP + P Pi AMP + Pi ADP + Pi - 61,9 - 54,5 - 51,5 Compuestos - 43,1 ricos en - 37,4 energía - 36,3 - 35,5 ATP (1 m M de Mg2+ ) ADP + Pi - 30,4 Sacarosa Glucosa – 1- Fosfato Glucosa – 6 – Fosfato AMP Glicerol Fosfato Glucosa + Fructosa Glucosa + Pi Glucosa + Pi Ademosina + Pi Glicerol + Pi - 29,3 - 20,9 Compuestos - 13,8 escasos en - 9,6 energía - 9,2
  38. 38. El ATP (Adenosina-5’-trifosfato) es un ejemplo (y prototipo) de un compuesto rico en energía. Esta molécula tiene participación central en el metabolismo celular. El ATP proporciona la energía química que puede ser usada para realizar trabajo químico, osmótico y mecánico
  39. 39. El ATP, como se observa en la Figura 2 tiene 2 enlaces susceptibles de ser hidrolizados (Se dice que tiene 2 enlaces ricos en energía) FIGURA 2
  40. 40. ATP + H2O ADP + HPO4 + H+ ; - 30,4 kJmol-1 Pi ATP + H2O AMP + HP2O7 + H+ ; - 31,7 kJmol-1 PPi AMP + H2O Adenosina + HPO4 + H+ ; - 9,6 kJmol-1 Pi Lipmann fue quien introdujo el concepto de enlace rico en energía y el uso del símbolo (~) para denotarlo. Según él, “todas las formas de vida (plantas, animales y microorganismos) usan ATP como unidad fundamental de energía bioquímica Esta ley es la base de la BIOENERGETICA
  41. 41. Durante la Contracción Muscular, la hidrólisis del ATP lleva a la formación de una proteína contráctil energizada MIOSINA Esta molécula energizada participa en la transducción de energía química para las diferentes reacciones de todo ese proceso Durante el Proceso global ocurre la hidrólisis del ATP a ADP + Pi o a AMP + PPi El ATP ha reaccionado para producir una molécula o “proteína energizada” que ahora es capaz de reaccionar
  42. 42. • Si se observa la TABLA 1 tenemos que la posición del ATP es intermedia, lo cual es muy importante, porque eso significa que el ATP puede formarse por reacciones acopladas con los compuestos ricos en energía • Y que a su vez el ATP puede formar a los compuestos escasos en energía
  43. 43. Tabla 1: Energía libre Estándar de Hidrólisis de algunos compuestos COMPUESTO PRODUCTOS  G°’ (kJ/mol) Fosfoenol piruvato 1,3-difosfoglicerato Carbamoil fosfato Fosfato de creatina ATP ADP ATP Piruvato + Pi 3-Fosfoglicerato + Pi Carbamato + Pi Creatina + Pi AMP + P Pi AMP + Pi ADP + Pi - 61,9 - 54,5 - 51,5 Compuestos - 43,1 ricos en - 37,4 energía - 36,3 - 35,5 ATP (1 m M de Mg2+ ) ADP + Pi - 30,4 Sacarosa Glucosa – 1- Fosfato Glucosa – 6 – Fosfato AMP Glicerol Fosfato Glucosa + Fructosa Glucosa + Pi Glucosa + Pi Ademosina + Pi Glicerol + Pi - 29,3 - 20,9 Compuestos - 13,8 escasos en - 9,6 energía - 9,2
  44. 44. Esquematizando tenemos: ATP compuestos escasos compuestos ricos en energía en energía ADP + Pi Ejemplo: Fosforilación de ADP por Fosfato de Creatina P-Creatina + H2O Creatina + Pi(*) ;  G°’ = -43,1 kJ/mol ADP + Pi ATP + H2O ;  G° = +30,4 kJ/mol P-Creatina + ADP ATP + Creatina ;  G°’ = -12,7 kJ7mol 2- 2- (*)Pi = HO-PO3 = HPO4
  45. 45. O sea es una reacción exergónica (espontánea) posible de realizar Es interesante hacer notar que la fosfocreatina (P- Creatina) sirve como una forma de almacenamiento de enlaces ricos en energía en el músculo esquelético, el músculo cardíaco y el cerebro El ATP sufre principalmente 4 tipos de reacciones en las células • En la más común, el grupo fosforilo (PO-3) del ATP es transferido a un sustrato aceptor
  46. 46. • En el 2° tipo se transfiere AMP a un aceptor y se libera pirosfosfato (PPi) • En el 3er tipo el grupo pirofosforilo es transferido a un aceptor • En el 4° tipo se biosintetiza el 5-adenosilmetionina (AdoMet): Los Reactantes incluyen ATP + Metionina + H2O y los Productos AdoMet + PPi + Pi El AdoMet es un importante donador de grupos CH3 en varias biosíntesis (Fig. 3)
  47. 47. Figura 3 Cuatro tipos de reacciones de ATP
  48. 48. Los electrones liberados en las reacciones de oxidación biológica son transferidos enzimáticamente a uno de 2 agentes oxidantes: las coenzimas NAD+ (Nicotinamida Adenina Dinucleotido) o NADP+ (Nicotinamida Adenina Dinucleotido Fosfato) Fosforilación Oxidativa Las coenzimas reducidas NADH (+H+) y NADPH (+H+) son similares estructuralmente pero tienen funciones diferentes
  49. 49. Fosforilación Oxidativa cont.. El NADH producido durante las reacciones de oxidación catabólica es convertido a NAD+ durante la respiración con la producción concomitante de ATP a partir de ADP +Pi El NADPH, generado por las reacciones de oxidación en vías especializadas (Ej. vía pentosa fosfato) proporciona aniones hidruro (H-) para los procesos biosintéticos reductores (Ej. Síntesis ácidos grasos, amino ácidos y nucleótidos)
  50. 50. El NADH se forma en muchas reacciones metabólicas y actúa como un conductor para despachar la energía de las reacciones de oxidación. El último receptor de los e- que provienen del NADH es el oxígeno y es posible calcular la energía asociada a esto (G°’) 1) NAD+ + 2H+ + 2e - NADH + H+ º’= - 0.32 [ V ] 2) 1/2 O2 + 2H+ + 2e - H2O º’= + 0.82 [ V ] Se invierte la más negativa (1) y se suma NADH + 1/2 O2 + H+ NAD+ + H2O º’= + 1,14 [ V ]
  51. 51. G°’= - n F º’ G°’= - ( 2 ) (23,06) (1,14) = - 52,6 kcal/mol = - 220,07 kJ/mol La energía liberada durante la oxidación del NADH, en condiciones celulares es suficiente para dirigir la formación de varias moléculas de ATP
  52. 52. TRANSFERENCIA DEL GRUPO ACILO Otra clase importante de reacciones comprende la transferencia de grupos acilo desde una molécula de acetil coenzima A a una molécula receptora De manera que el ATP, las coenzimas NADH y NADPH y la coenzima A son los transportadores principales de los grupos activados en las reacciones metabólicas
  53. 53. Nutrientes Productores de energía Componentes Celulares Carbohidratos Lípidos Proteínas NAD+ NADP+ ADP + Pi AMP + PPi NADH (H+) NADPH (H+) ATP Polisacáridos Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos CATABOLISMO ANABOLISMO Monosacáridos Aminoácidos Nucleótidos Moléculas precursoras CO2 , H2O, NH3 Metabolitos escasos en energía METABOLISMO INTERMEDIARIO Energía mecánica (músculo)
  54. 54. NAD+ PIRUVATO Acetil CoA GLUCOSA Ciclo de Krebs GTP Oleato NADH ATP 1/2 O2 + H+ NAD+ NAD+ Oxidación ácidos grasos NAD+ Fosforilación oxidativa (cadena respiratoria NAD+ + H2O ATP Glucólisis aa

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