Conceptos básicos de bioenergética y cinética enzimática, Apuntes de Biología

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ENZIMAS

METABOLISMO CELULAR

Algunos conceptos… Cuando un sistema absorbe calor se dice que el proceso es ENDOTÉRMICO. Cuando un sistema libera calor se dice que el proceso es EXOTÉRMICO. Un proceso es ENDERGÓNICO si requiere el aporte de energía útil desde el entorno. Un proceso es EXERGÓNICO si libera energía útil al entorno. Sistemas: aislado – cerrado – abierto.

Bioenergética Las leyes de la Termodinámica se aplican también a los sistemas vivientes: 1 ° ley: la energía total del sistema y su entorno permanece constante. 2 ° ley: los procesos químicos y físicos tienden a aumentar la entropía del sistema más su entorno. La energía que la célula toma de su entorno se acumula en forma de energía química, trabajo osmótico o trabajo mecánico. La célula es un sistema químico isotérmico y constituye un sistema abierto.

La energía química de las células La energía química es aquella contenida en los enlaces que unen a los átomos al constituir moléculas. Teniendo en cuenta el tipo de energía que obtiene de su entorno, se pueden clasificar básicamente en dos grandes grupos: **1) Células autótrofas fotosintéticas

2. Células heterótrofas** Si bien estos dos grupos difieren en la forma de tomar energía de su entorno, ambos la acumulan en forma de energía química en un compuesto denominado ATP.

METABOLISMO CELULAR

Conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren en el interior

de la célula.

Abarca los siguientes procesos: 1 - Obtención de energía química del entorno (moléculas orgánicas o energía solar) 2 - Conversión de los principios nutritivos exógenos en precursores de sus macromoléculas 3 - Ensamblaje de estos precursores en componentes de la célula 4 - Formación y degradación de biomoléculas

Catabolismo El catabolismo constituye la fase de degradación, en la cual las moléculas complejas y relativamente grandes que obtiene la célula de su entorno y tiene reservadas, son degradadas a otras más sencillas. Esta degradación le extrae la energía contenida en sus enlaces, que será utilizada para los distintos trabajos celulares y conservada en forma de ATP, a partir de la fosforilación del ADP. Es decir, los procesos catabólicos siempre están acompañados de liberación de energía.

En conclusión… Conceptualmente hablamos de cuatro tipos de procesos: 1 - Aquellos que liberan energía o exergónicos 2 - Aquellos que consumen energía o endergónicos 3 - Aquellos que degradan moléculas complejas o catabólicos 4 - Aquellos que sintetizan moléculas complejas o anabólicos Podemos asociarlos y concluir también que

• Los procesos catabólicos con exergónicos
• Los procesos anabólicos son endergónicos  El ATP conecta todas las reacciones del metabolismo celular a modo de intermediario energéticos.

ENZIMAS

Estructura: las enzimas tienen en su mayoría una composición

proteica , aunque también hay moléculas de ARN, conocidas

como ribozimas , con capacidad catalítica.

Función: actúan como catalizadores biológicos aumentando la

velocidad de ciertas reacciones químicas e intervienen en la

interconversión de distintos tipos de energía.

Los catalizadores aceleran las reacciones químicas al disminuir

la energía de activación y logran acelerar más de un millón de

veces dichas reacciones en los sistemas biológicos.

Aquellas moléculas sobre las que actúan las enzimas se llaman

sustratos y las que resultan de dicha reacción se llaman

productos.

S 1

• S 2 = P 1
• P 2

Propiedades de las Enzimas

1  son eficiente en pequeñas cantidades

2  se recuperan luego de la reacción

3  no alteran el equilibrio de las reacciones que catalizan.

Factores que afectan la actividad enzimática

Al ser de naturaleza proteica, la actividad enzimática se ve

afectada por factores ambientales como el pH o la

temperatura. Hay también factores celulares que afectan su

actividad ( activación/inhibición ) como además la cantidad de

enzima presente en la célula, a través de la regulación de la

expresión genética ( inducción/represión ).

Enzima - Sustrato El primer paso en el proceso catalítico es la unión entre la enzima y el sustrato. La región de aminoácidos de la enzima que interacciona con el sustrato se llama sitio activo y es allí donde se produce el proceso catalítico. Las uniones que se forman entre las enzimas y los sustratos son débiles. Existen dos modelos que describen esta interacción:

_1. Modelo de llave-cerradura

2. Modelo de ajuste inducido_ Se han encontrado ejemplos para ambos modelos.

Cinética enzimática La cinética enzimática estudia la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas.