5-MetabolismoEnergetico

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METABOLISMO ENERGETICO
Bibliografía:
Curtis.Biología. 7ma edición:
Cap. 4 (principalmente),
Cap. 5 y 6 (sólo de consulta)
(Código fotoc. 2191)
Asignatura: Biología para IRNR
Profesora Responsable: M. Virginia Sanchez Puerta
Metabolismo energético
• La célula es un sistema de transformación de energía.
• El flujo de energía es la esencia de la vida.
• Se llama metabolismo a las reacciones químicas incluyendo las
transformaciones energéticas que ocurren en los sistemas biológicos.
Qué es la ENERGIA?
En=dentro; ergon=trabajo
Es la capacidad para realizar un trabajo.
Existe energía química, nuclear, eléctrica, lumínica, cinética, potencial.
Transformaciones energéticas:
- Energía química almacenada en nafta, se convierte en E cinética.
- La E. eléctrica se transforma en lumínica en una lámpara.
Dentro de las células también hay grandes cambios de energía.
Músculos: transforman E química en E mecánica
Luciérnagas: transforman E quimica en E lumínica.
Cloroplastos: transforman E. lumínica en E. química.
Termodinámica: ciencia que estudia las transformaciones de energía
Las transformaciones de energía en los seres vivos están gobernadas por
las leyes de la termodinámica
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Primera ley de la termodinámica
(principio de la conservación de la energía)
La energía del Universo permanece constante
En un sistema cerrado, la E no se crea ni se destruye, solo se transforma.
Segunda ley de la termodinámica:
(dirección de los procesos naturales)
La entropía del Universo tiende a un máximo.
Entropía S = es la parte de la E que no puede utilizarse para realizar trabajo.
La S nos permite predecir espontaneidad de los sucesos naturales.
Muchos procesos que ocurren en la naturaleza ocurren espontáneamente y en una
sóla dirección. Ej.: Un objeto caliente, se enfría. Una piedra, rueda hacia abajo.
• Un sistema que está fuera de equilibrio, tiende a llegar a un equilibrio,
disipando energía.
•  Los procesos espontáneos tienden a disipar los gradientes.
• Cuando toda la energía se ha disipado, en el sistema no podrán ocurrir más
procesos.
Un estado de equilibrio es el estado de mayor entropía, de mayor desorden,
donde toda la E se habria disipado
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Termodinámica en los seres vivos
En los sistemas biológicos, disminuye la entropía S.
Es decir, los organismos vivos generan orden, a partir del orden (replicación) o
del desorden, con un aporte de energía.
• En las células vivas, las heterogeneidades (desequilibrios) son la norma.
• El desequilibro de los seres vivos, está dado por la utilización de la Energía del
ambiente.
PERO……NO ERA QUE LA ENTROPIA DEL UNIVERSO TIENDE A UN MAXIMO?
•  Los organimos ganan orden interno a expensas de generar
desorden en el ambiente, mediante reacciones químicas.
Reacciones químicas en los seres vivos
Reacción química:
R

P
•  La transformación del reactivo R al producto P, depende de diversas reacciones
que ocurren en etapas intermedias y sucesivas.
•  En las reacciones químicas hay reordenamientos de las configuraciones
electrónicas, aumentando o disminuyendo el contenido energético total.
Del total de la E intercambiada en una reacción química (H=entalpía), sólo la
energía libre de Gibbs (G) puede ser utilizada
El cambio de energía libre (∆G) de cualquier reacción química es igual a
la diferencia de energía libre entre los productos y los reactivos:
Si ∆G <0, la reacción ocurrirá espontáneamente.
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Reacciones químicas en los seres vivos
Reacciones exergónicas: hay liberación de E libre (∆G <0); la reacción es
espontánea.
Reacciones endergónicas: requieren E libre (∆G >0); reacción NO es
espontánea.
Reacciones químicas en los seres vivos
Hidrólisis de ATP:
ATP
ADP
+ P
∆G = -31 kJ/mol (en condiciones estándar)
Es una reacción exergónica y por lo tanto, espontánea.
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Reacciones químicas en los seres vivos: enzimas
Las reacciones químicas en los seres vivos son catalizadas por enzimas.
Las ENZIMAS son PROTEINAS, que interactúan con los sustratos
(reactivos) en el sitio activo de la enzima.
Las enzimas son catalizadores biológicos:
aumentan la velocidad y el rendimiento de
las reacciones, sin sufrir cambio químico
permanente en el proceso.
Reacciones químicas en los seres vivos: enzimas
Las reacciones químicas en los seres vivos son catalizadas por enzimas.
• Una sóla molécula puede catalizar la reacción de miles de moléculas de
sustrato. Pequeñas cantidades de enzima son requeridas.
• Cada enzima interactúa con los sustratos de forma altamente específica.
Algunas enzimas
requieren sustancias no
proteicas cofactores
para actuar.
• Las enzimas no alteran la dirección de las reacciones.
• Las reacciones químicas espontáneas (exergónicas) ocurren en la misma
dirección pero a mayor velocidad con la ayuda de la enzima.
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Modo de acción de las enzimas
Las reacciones químicas atraviesan estados intermedios entre los sustratos y los
productos que poseen estados energéticos altos.
Para que se produzca una reacción se debe superar una barrera de energía, la
energía de activación
Las enzimas disminuyen la energía de activación formando una
asociación transitoria con las moléculas que reaccionan.
Metabolismo
  Conjunto de reacciones químicas, integradas y reguladas, a través de las cuales los
organismos vivos obtienen energía y sintetizan los componentes básicos de sus
macromoléculas (monómeros) como así también las propias macromoléculas.
Cuáles son las macromoléculas?
• Las vías metabólicas (o vías enzimáticas) son reacciones en cadena catalizadas por
diferentes enzimas. Ej. Glucólisis, respiración, fotosíntesis.
• Sin las enzimas, las reacciones metabólicas no ocurrirían suficientemente rápido
para abastecer a las células.
El metabolismo incluye dos clases de reacciones químicas:
Anabolismo
Catabolismo
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Metabolismo: anabolismo y catabolismo
Reacciones anabólicas
Reacciones catabólicas:
• 
• 
Degradan moléculas complejas en
otras más simples
Liberan energía almacenada en los
enlaces químicos
• 
Biosíntesis
• 
Unen moléculas simples y forman
moléculas más complejas
(aminoácidosproteínas)
• 
Requieren un aporte de energía, que
capturan en lo enlaces químicos que
se forman
ATP: la moneda energética de la célula
• Las células pueden almacenar energía en enlaces de
ciertas macromoléculas (glucógeno, almidón, etc) pero el
acceso no es inmediato.
• Estas macromoléculas deben ser degradadas a
compuestos de bajo peso molecular, para lograr tener
acceso a la energía, generalmente en forma de ATP.
ATP está formado por:
Base nitrogenada: Adenina
Azucar: ribosa
Grupos fosfato: 3
Los enlaces fosfato son enlaces covalentes
de alta energía.
La hidrólisis del ATP a ADP y fosfato, libera
energía útil.
Cuál es endergónica y cuál
exergónica?
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Metabolismo
El ATP (adenosintrifosfato) acopla reacciones exergónicas y endergónicas
Muchas de las reacciones anabólicas son endergónicas y las catabólicas son
exergónicas
Respiración celular en eucariotas
Proceso catabólico que ocurre en las mitocondrias
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Respiración celular en bacterias o arqueas
Proceso catabólico que ocurre en la membrana plasmática de algunos procariotas.
Graficos animados de la respiración en
bacterias:
http://202.195.144.50/ASM/169-Introduce.htm
La capacidad de captar la energía luminosa depende de diversos pigmentos
alojados en membranas especializadas.
Pigmentos principales y accesorios:
-  clorofilas (a, b, c, d)
- Carotenoides
-  xantófilas
-  ficobilinas
La clorofila a es la más importante (centro de reacción)
En los eucariotas fotosintéticos (plantas/algas),
los pigmentos se encuentran en membranas
tilacoidales dentro de los cloroplastos.
En las bacterias fotosintéticas, los pigmentos
se encuentran en la membrana plasmática.
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Fotosíntesis en eucariotas
Ejercicios
•  Dónde ocurre la fotosíntesis en las plantas? Y en las algas? Y en las
bacterias?
•  El ciclo de Calvin corresponde al anabolismo o al catabolismo?
•  En nuestro cuerpo, cuál es el proceso en el cual la energía química de la
glucosa se convierte a energía química del ATP?
•  La síntesis de proteínas es un ejemplo de catabolismo o anabolismo?
•  Una reacción ……………… ocurre espontaneamente.
(Opciones: endergónica, exergónica, química, anabólica)
•  Las enzimas son: lipidos/proteinas/carbohidratos/ac. nucleicos/ minerales?
•  V o F: Las reacciones catabólicas no requieren enzimas.
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