PROCESO DE BIONERGETICA, COMO ES APLICADO EN LA VIDA COTIDIANA DEL PERU. VIENDO SU DESAROLLO EN LAS INDUSTRIAS

1. BIOENERGETICA

2. Organismos autótrofos obtienen
energía de la luz
• Organismo heterótrofos la obtienen
de moleculas.

3. BIOENERGETICA
 Estudio cuantitativo de la transferencia y
utilización de la energía en los sistemas
biológicos.
Células y organismos vivos son sistemas abiertos
que intercambian materiales y energía con su
entorno.
A partir de la energía
solar
A partir de componentes químicos
de su entorno (nutrientes)
Aprovechan
energía
Biosíntesis
(anabolism
o)
Trabajo mecánico
(contracción
muscular)
Gradientes
osmóticos
(transporte)
Trabajo eléctrico
(transmisión del
impulso nervioso)
Utilizan la energía
para

4. BIOENERGETICA
 Sistemas termodinámicos:
Intercambia
materia y energía
Intercambia
solo energía
No existe
intercambio

5. BIOENERGETICA
Unidades de energía:
 Caloría (cal): cantidad de calor necesaria para
elevar la T° de un gramo de agua pura, a una
atmosfera de presión de 16.5°C a 17°C.
 Kilocaloría (Kcal): 1 Kcal equivale a 1000 cal.
 Joule (J): 1 cal equivale a 4.128 J

6. BIOENERGETICA
 La única energía que pueden utilizar las células
es la energía libre.
 Energía libre de Gibbs (G): Cantidad de energía
capaz de realizar trabajo durante una reacción a
T° y presión constantes.
Energía libre de
Gibbs (G)

7. BIOENERGETICA
 Energía libre de Gibbs
Proporciona
información
sobre:
La dirección
de la
reacción
química
La cantidad
de trabajo
desarrollado
Composición
en el
equilibrio

8. BIOENERGETICA
 Variación de energía libre (G): Predice si una
reacción es factible o no
G > 0
Rx endergónica,
consume
energía

9. BIOENERGETICA
 Las reacciones metabólicas se rigen por las
leyes de la termodinámica
1° ley de la
termodinámica
Principio de conservación
de la energía
Entalpia
2° ley de la
termodinámica
Aumento natural del
desorden
Entropía

10. BIOENERGETICA
 Energía interna (U): propia de cada compuesto
químico, resulta del movimiento de las partículas,
de la posición de las moléculas y de las
atracciones intermoleculares.
obedece a
la energía
cinética de
traslación,
vibración y
potencial
molecular
En un sistema
cerrado a volumen
constante, no se
realizara trabajo de
tipo expansion

11. BIOENERGETICA
 Entalpia (H): contenido calórico de un sistema.
Es la energía en forma de calor, liberada o
consumida en un sistema a T° y P
constantes.
H > 0
Reacción
endotérmica
(absorbe calor)
H < 0
Reacción
exotérmica
(libera calor)

12. BIOENERGETICA
 Ley de Hess: la variación de calor de una
determinada reacción es la misma aunque esta
sea realizada en una o varias etapas.

13. BIOENERGETICA
 Entropía (S): aleatoriedad o desorden del
sistema. Indica la posibilidad de realización de
una reacción.
S > 0
Aumenta
entropía en
el sistema
S < 0
Disminuye
entropía en
el sistema

15. BIOENERGETICA

16. Relación entre G y K de
equilibrio
25º C,
1 atm presión,
[R] y [P] = 1 M

17. Relación entre Gº y Keq

18. Acoplamiento energético
 Las reacciones exergónicas espontáneas se
acoplan a reacciones endergónicas para que
éstas tengan lugar.

19. Acoplamiento energético

20. Reacciones de oxido reducción

22. Reacciones de oxido reducción
 En las células implica la transferencia de atamos
de hidrogeno en lugar de electrones. (NAD, FAD)

23. Reacciones de oxido reducción
 El acoplamiento de las reacciones
endergónicas y exergónicas está mediado
por intermediarios de alta energía.
Liberan la energía
mediante hidrólisis y
transferencia de
grupo (rotura enlace
rico en energía ~)
Transfieren la
energía en una
sola reacción
Potencial de
transferencia de
grupo
Se mide por la energía libre
desprendida en la hidrólisis
del enlace de alta energía

24. Reacciones de oxido reducción
 Compuestos de alta energía: ATP
Nexo entre procesos
dadores de energía y
procesos biológicos
consumidores de
energía

25. Reacciones de oxido reducción
 Compuestos de alta energía:

26. Respiración celular
 Proceso de oxidación total de
todos los nutrientes a CO2 y
H2O, con la participación del
O2 como aceptor final de los
electrones provenientes de
las oxidaciones de los
nutrientes y la consecuente
generación de ATP a partir de
ADP más fosfato (Pi).

27. Respiración celular
 Implica dos procesos:
metabolismo
oxidativo
reoxidación
de las
coenzimas
reducidas
Metabolismo
respiratorio
e- y H+ se transfieren desde
sustancias orgánicas a
coenzimas oxidadas, con la
consiguiente reducción de
las mismas.
transferencia de los
electrones
al O2 acompañada
indirectamente por la
formación de ATP

28. Cadena respiratoria
 Es el proceso de transferencia de electrones
desde las coenzimas reducidas hasta el oxígeno.
ciclo de los
ácidos
tricarboxílicos
• responsable de la
oxidación total del
acetil CoA
cadena de
transporte de
electrones
• necesaria para la
reoxidación de las
coenzimas a expensas del
oxígeno molecular
fosforilación
oxidativa
• del ADP a ATP como
consecuencia de un gradiente
de protones que se genera
durante el transporte de
electrones.

30. Cadena respiratoria
Un sustrato que se va a
oxidar entrega sus e- H+
al NAD+ y se reduce.
NADH H entrega sus H+ y
e- al FAD y ésta a la
coenzima Q,
(transportador e- entre las
deshidrogenases ligadas
al NAD y FAD y los
citocromos)
Los electrones son
captados por el citocromo
b, c y a + a3.
a+a3 es autooxidable y
entrega los electrones al
1/ 2 O que con los H
formará H2O.

32. Cadena respiratoria
 COMPLEJO I ó NADH deshidrogenasa ó
NADH: ubiquinona oxido reductasa: actúa
como bomba de protones impulsada por la E° de la
transferencia de e-, moviendo los protones desde la
matriz al espacio intermembrana.
Transferencia exergónicas
NADH + H+ + CoQ _____ NAD+ +
CoQH2
Transferencia endergónica de 4
protones desde la matriz al espacio
intermembrana cada 2 e- transferidos.
Los e- pasan a través
de una serie de centros
Fe-S dentro del
complejo I hasta
que son transferidos a
la CoQ, la cual acepta 2
e- y toma 2 H+ para dar
la CoQ

33. Cadena respiratoria
 COMPLEJO II ó Succinato – Co Q
deshidrogenasa: pertenece al ciclo de Krebs.
El aceptor inicial de e- es el FAD, el
cual es reducido a FADH2 durante la
oxidación
del succinato a fumarato.
El FADH2 es luego reoxidado por
transferencia de e- a través de una
serie de 3 centros Fe-S a la CoQ,
generando CoQH2 : FAD 
FeScentro 1  FeScentro 2 
FeScentro 3 CoQ

34. Cadena respiratoria
 COMPLEJO III ó Ubiquinona-cit c oxido
reductasa: acopla la transferencia de e- de QH2 al
citocromo c con el transporte de cuatro protones
desde la matriz mitocondrial al espacio
intermembrana. Los e- son transferidos por los
citocromos b y por el Fe3+ de
proteínas férricas no hémicas.
El grupo prostético del complejo
III es el cit c1, el cual reduce al
citcromo c que es el donador de
e- al complejo IV.

35. Cadena respiratoria
 COMPLEJO IV ó citocromo oxidasa: acepta
los e- del cit c y los transfiere al oxigeno para
realizar la siguiente reacción irreversible:
El complejo IV contiene hemo a,
hemo a3, CuA (que consiste en 2 átomos
de Cu
adyacentes) y CuB. El O2 reacciona en un
centro
binuclear que consiste en hemo a3 y CuB.
Por cada
2 e- que pasan a través del complejo IV se
transfieren 2 H+ hacia el espacio
intermembrana

36. Cadena respiratoria
 Inhibidores del transporte de electrones:
NADH
deshidrogenasa
Rotenona
(insecticida)
Amital (barbiturato)
citocromo
b
Antimicina A
(antibiótico)
citocromo c
oxidasa
Cianuro,
Azida
Monóxido de
carbono

37. Cadena respiratoria
 Inhibidores del transporte de electrones:

38. Fosforilación oxidativa
 Teoría quimiosmótica:
 La transferencia de e- a través de la cadena
respiratoria es acompañada por el bombeo de
protones desde la matriz mitocondrial hacia el
espacio intermembrana.
 Trae como consecuencia la generación de un
gradiente electroquímico que se utiliza para la
síntesis de ATP.

39. Fosforilación oxidativa
 La ATP-Sintasa es un complejo enzimático
localizado en la membrana mitocondrial interna,
que está formado por dos componentes
principales llamados fracción F1 y fracción Fo.
F
1
F
o
Subunidad :
actividad
catalítica

40. Fosforilación oxidativa
La síntesis de ATP se
inicia en el estado L
(unión libre) con la
unión de ADP y Pi.
La conformación T
(unión tensa) sigue la
condensación del ADP
y Pi a ATP con la
formación de un enlace
fosfodiéster.
El estado O (estado
abierto) deja libre el
producto ATP, y
vuelve nuevamente al
estado L iniciando
nuevamente la
siguiente ronda de
síntesis.
Una rotación completa
de la subunidad γ
provoca que cada
subunidad β se cicle a
través de sus tres
conformaciones posibles
y en cada rotación se
sintetizan y se liberan
3 moléculas de ATP.

41. Fosforilación oxidativa
 Desacopladores de la fosforilación oxidativa:

42. Fosforilación a nivel de sustrato
 Este proceso consiste en la transferencia de un
ortofosfato al ADP, desde un sustrato
fosforilado, que previamente ha sufrido oxidación.