Cinética de la Actividad Enzimática

La velocidad de una reacción enzimática aumenta con la concentración del sustrato hasta alcanzar una velocidad máxima. Esto se debe a que todas las moléculas de enzima están ocupadas con moléculas de sustrato, formando el complejo enzima-sustrato. La constante de Michaelis-Menten (Km) es la concentración de sustrato a la que la velocidad de reacción es la mitad de la velocidad máxima.

Tipos de Inhibición

• Irreversible: El inhibidor se une permanentemente al centro activo de la enzima, inutilizándola.
• Irreversible competitiva: El inhibidor se une temporalmente a la enzima, compitiendo con el sustrato.
• Irreversible no competitiva: El inhibidor se une a la enzima y no permite la fijación del sustrato.
• Bloqueo complejo enzima-sustrato: El inhibidor se une al complejo enzima-sustrato e impide la formación de los productos.

Tipos de Coenzimas

Se clasifican según los elementos que transportan:

• Coenzimas de oxidación y reducción: Transportan protones y electrones.
• Coenzimas de transferencia: Transportan radicales. Las más importantes son el ATP y el acetil-CoA.

Vitaminas con Función de Coenzima

Las vitaminas se clasifican según su solubilidad en agua:

• Liposolubles: A, D, E, K
• Hidrosolubles: Complejo B y C

Clasificación de las Enzimas

Según su función:

• Oxidoreductoras
• Transferasas
• Hidrolasas
• Liasas
• Isomerasas
• Ligasas
• Sintetasas

Liberación Gradual de Energía en el Catabolismo

La producción gradual de energía química en el catabolismo respiratorio es posible gracias a:

• Reacciones sucesivas: Las reacciones ocurren una tras otra, cada una catalizada por una enzima distinta.
• Transporte de hidrógenos: Los electrones de la glucosa no pasan directamente al oxígeno, sino que viajan junto a protones, formando átomos de H que pasan al NAD+.
• Cadena transportadora de electrones: El NADH no pasa sus electrones directamente al oxígeno, sino a una cadena transportadora de electrones. Los electrones pasan de un citocromo a otro y finalmente son transferidos a átomos de oxígeno, que se unen a los protones libres para formar agua. La energía liberada se utiliza para formar ATP.

Tipos de Catabolismo

• Respiración: Interviene la cadena transportadora de electrones.
  • Aeróbica: El agente oxidante es el oxígeno molecular.
  • Anaeróbica: El agente oxidante no es el oxígeno molecular, sino iones como el nitrato.
• Fermentación: No interviene la cadena transportadora de electrones.

Glucólisis

La glucosa se escinde en 2 moléculas de ácido pirúvico, liberando energía que se utiliza para sintetizar 2 ATP. La glucólisis transcurre en 9 etapas, divididas en:

• Fase de consumo de energía: Se consumen 2 ATP y se forman 2 gliceraldehído-3-fosfato.
• Fase de producción de energía: Se forman 2 ATP y se genera un ácido pirúvico por cada gliceraldehído-3-fosfato.

Ciclo de Krebs

El ácido pirúvico entra en la mitocondria y se transforma en acetil-CoA. El acetil-CoA se incorpora al ciclo de Krebs, donde se degrada completamente en dos moléculas de CO2 e hidrógenos. Se genera un GTP, 3 NADH y un FADH2 por cada vuelta del ciclo.

Transporte de Electrones en la Cadena Respiratoria

Es la última etapa de la respiración. Los electrones de los NADH y FADH2 entran en la cadena transportadora de electrones, que está formada por una serie de moléculas proteicas que aceptan y transfieren electrones. Los electrones finalmente se transfieren al oxígeno, formando agua.

Tipos de Organismos Según el Proceso Catabólico

• Anaerobio facultativo: Realizan respiración con oxígeno y fermentación en su ausencia.
• Anaerobio estricto: Siempre realizan fermentación.

Fermentación Butírica y Pútrida

• Butírica: Descomposición de sustancias glucídicas en ácido butírico y CO2.
• Pútrida: Degradación de sustancias proteicas o aminoacídicas, produciendo compuestos malolientes como el indol.

Otras Rutas Catabólicas

Catabolismo de los Lípidos

Los ácidos grasos se oxidan mediante la β-oxidación de ácidos grasos. Las acetil-CoA resultantes se incorporan al ciclo de Krebs.

Diferencias entre Transaminación y Desaminación Oxidativa

• Transaminación: Transferencia de un grupo amino de un aminoácido a un α-cetoácido.
• Desaminación oxidativa: Separación del grupo amino de un aminoácido, liberándolo como amoníaco.

Fotosistemas

Complejos formados por proteínas transmembranosas que contienen pigmentos fotosintéticos. Se encuentran en las membranas de los tilacoides.

• Antena: Capta energía luminosa y la transmite al centro de reacción.
• Centro de reacción: Contiene clorofila a que inicia la transferencia de electrones.

Fase Luminosa

Puede presentarse en dos modalidades:

• Acíclica: Intervienen los fotosistemas I y II.
• Cíclica: Solo interviene el fotosistema I.

Fase Luminosa Acíclica

• Fotólisis del agua: Se produce oxígeno y protones.
• Fotofosforilación del ADP: Se sintetiza ATP.
• Fotorreducción del NADP: Se reduce NADP+ a NADPH + H+.

Fase Luminosa Cíclica

Solo ocurre fotofosforilación del ADP.

Fase Oscura

Se utiliza el ATP y el NADPH obtenidos en la fase luminosa para sintetizar materia orgánica.

Síntesis de Compuestos de Carbono

• Fijación del CO2: El CO2 se une a la ribulosa-1,5-difosfato, formando ácido 3-fosfoglicerico.
• Reducción del CO2 fijado: El ácido 3-fosfoglicerico se reduce a gliceraldehído-3-fosfato (G3P).

Quimiosíntesis

Similar a la fotosíntesis, pero utiliza la oxidación de sustancias inorgánicas como fuente de energía.

Anabolismo Heterótrofo

Formación de moléculas orgánicas complejas a partir de otras más sencillas.

• Biosíntesis de monómeros: A partir de precursores.
• Biosíntesis de polímeros: A partir de monómeros.

Anabolismo de Glúcidos

• Gluconeogénesis: Síntesis de glucosa a partir de ácido pirúvico.
• Glucogenogénesis y amilogénesis: Síntesis de glucógeno y almidón, respectivamente.

Anabolismo de Lípidos

• Síntesis de ácidos grasos: A partir de acetil-CoA.
• Síntesis de glicerina: A partir de dihidroxiacetona-3-fosfato o glicerol.
• Síntesis de triacilgliceridos: A partir de glicerol-3-fosfato y ácidos grasos-CoA.

Anabolismo de Aminoácidos

• Transaminación: Transferencia de un grupo amino de un aminoácido a otro.
• Desaminación: Separación del grupo amino de un aminoácido.

Anabolismo de Ácidos Nucleicos

• Síntesis de nucleótidos: A partir de pentosas, ácido fosfórico y bases nitrogenadas.
• Síntesis de ácidos nucleicos: A partir de nucleótidos.