View
228
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
8/12/2019 Tema 7 Bioquimica
1/12
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
8/12/2019 Tema 7 Bioquimica
2/12
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.
8/12/2019 Tema 7 Bioquimica
3/12
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.
8/12/2019 Tema 7 Bioquimica
4/12
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)
8/12/2019 Tema 7 Bioquimica
5/12
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.
8/12/2019 Tema 7 Bioquimica
6/12
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.
8/12/2019 Tema 7 Bioquimica
7/12
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).
8/12/2019 Tema 7 Bioquimica
8/12
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.
8/12/2019 Tema 7 Bioquimica
9/12
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.
8/12/2019 Tema 7 Bioquimica
10/12
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).
8/12/2019 Tema 7 Bioquimica
11/12
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.
8/12/2019 Tema 7 Bioquimica
12/12
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.
Recommended