Clase 9

Leyes de la Termodinámica

1. La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.
2. Al transformarse la energía, no toda puede ser utilizada para realizar trabajo, siempre hay una parte que se libera como calor.

Sistemas Termodinámicos

• Sistema abierto: Intercambia energía y materia con el entorno.
• Sistema cerrado: Intercambia energía, pero no materia.
• Sistema aislado: No intercambia ni energía ni materia.

Reacciones Químicas

• Reacción exergónica: ΔG < 0, libera energía, es espontánea. Ejemplo: Reactante A → Producto B + C
• Reacción endergónica: ΔG > 0, necesita energía, no es espontánea. Ejemplo: Reactante A + B → Producto C

Energía de activación: Es la energía mínima necesaria para empezar una reacción química.

Diferencia entre reacción exergónica y endergónica: En una reacción exergónica, para que ocurra, los reactivos deben estar bien alineados, lo cual requiere aportar energía llamada «energía de activación». En una reacción endergónica, la energía de activación es la mínima energía necesaria para que se produzca una reacción química.

ATP (Adenosín Trifosfato)

Es un nucleótido capaz de hidrolizarse liberando energía al medio. Está compuesto por adenina, ribosa y un grupo de 3 fosfatos unidos por una cadena.

Reacciones Redox

• Oxidación: Cuando una sustancia pierde electrones.
• Reducción: Cuando una sustancia gana electrones.
• Agente oxidante: Hace que otras sustancias pierdan electrones cuando interactúan con ellas.
• Agente reductor: Hace que otras sustancias ganen electrones cuando interactúan con ellas.

FAD y NAD

• FAD: Flavín adenín dinucleótido.
• NAD: Nicotinamida adenín dinucleótido.

Función: Actúan como portadores de electrones en reacciones redox. Pueden experimentar transformaciones y ayudar a realizar reacciones acopladas.

• FAD + 2H⁺ + 2e^– → FADH₂
• NAD⁺ + H⁺ + 2e^– → NADH

Clase 10

Enzimas

Son proteínas encargadas de actuar como intermediarios en las reacciones metabólicas. También se les conoce como catalizadores biológicos.

Función de las enzimas: Permiten estabilizar los estados de transición, que son los estados más probables en donde la reacción pueda llevarse a cabo, reduciendo la energía de activación necesaria para que ocurra una reacción.

Reacción química catalizada por una enzima: Cuando una reacción química es catalizada por una enzima, implica un estado intermedio complejo enzima-sustrato. Se produce la síntesis del producto y la enzima vuelve a su estado inicial donde es capaz de catalizar otra reacción.

Ecuación E + S ↔ ES ↔ P + E: Describe cómo las enzimas (E) forman un complejo enzima-sustrato (ES) con el sustrato (S), sintetizan el producto (P) y luego regresan a su estado inicial para catalizar nuevas reacciones.

Modelos Enzimáticos

• Modelo llave-cerradura: El sitio activo de una enzima y el sustrato tienen estructuras complementarias que se ajustan entre sí.
• Modelo de ajuste inducido: Las interacciones entre un sustrato y la enzima cambian la forma del sitio activo para que se ajuste al sustrato.

Factores que Afectan la Estructura y Función Enzimática

La temperatura, el pH, la salinidad y la acción de disolventes orgánicos pueden afectar la estructura y función de las enzimas. Estos factores se denominan desnaturalizantes.

Componentes de las Enzimas

• Apoenzima: Parte proteica de la enzima.
• Cofactor: Iones o moléculas inorgánicas. Ejemplo: Metales como Mn, Fe, Zn, Co, Cu, Mo, Mg.
• Holoenzima: Enzima completa, con su apoenzima y cofactor.

Inhibición Enzimática

• Inhibidor competitivo: Compite con el sustrato para unirse a la enzima, afectando su actividad. Esto depende de las concentraciones de sustrato e inhibidor.
• Inhibidor no competitivo: Se une a otro sitio de la enzima, cambiando su forma y bloqueando la unión del sustrato, sin depender de su concentración.

Clase 11/12

Destinos del Piruvato

Terminada la glucólisis, el piruvato puede seguir 3 caminos:

• Con oxígeno: Entra al ciclo de Krebs y genera ATP por quimiosmosis.
• Sin oxígeno: Se fermenta a lactato o etanol.
• Puede participar en otras rutas metabólicas según las necesidades celulares.

Proceso de Fermentación

• Fermentación alcohólica: El piruvato es descarboxilado y transformado en acetaldehído, el que finalmente se transforma en etanol.
• Fermentación láctica: El piruvato acepta electrones directamente desde el NADH, formando lactato. El lactato luego puede ser reciclado en el hígado durante el ciclo de Cori.

Importancia de la fermentación: Permite que la glucólisis no se detenga al reestablecer los niveles de NAD⁺.

Ciclo de Cori

Permite la producción de ATP en ausencia de oxígeno. Esto ocurre cuando el piruvato ingresa a las vías fermentativas para su oxidación. La producción de estas moléculas más sencillas puede ser utilizada para regenerar moléculas de glucosa.

Metabolismo

Es la integración de dos procesos: uno oxidativo (exergónico) donde se producen moléculas de baja energía y otro reductivo (endergónico). Son dependientes el uno del otro.

La generación de ATP es crucial en los procesos celulares. Se encuentran organismos que dependen del oxígeno (aerobios) y otros que no (anaerobios). La energía obtenida se almacena como ATP, NADPH y NADH.

Importancia de los Carbohidratos y Lípidos

Los carbohidratos son importantes en el metabolismo de los seres vivos, actúan como precursores de una serie de intermediarios metabólicos.

Lípidos como recurso energético: La lipogénesis es la secuencia de reacciones por la cual son sintetizados los ácidos grasos de cadena larga. Los lípidos almacenan energía para su uso o reserva en base a reacciones de oxidación.