Procesos Energéticos

Tema 2 Procesos Energéticos (1er año Ciclo Diversificado)

1. PROCESOS ENERGÉTICOS Prof. Marina de Torres

2. Reacciones metabólicas y el ATP Las reacciones químicas consta de dos partes: Los reactantes y los productos. Para que los reactantes puedan reaccionar, deben sufrir un cambio energético que los llevará a convertirse en productos. A esta energía transformada se le conoce como Energía de Activación . Prof. Marina de Torres

3. Las reacciones químicas pueden ser divididas en dos grandes grupos de acuerdo con su producción de calor. Reacciones endotérmica y exotérmica. Las primeras son aquellas que NO liberan calor al medio, sino lo toman de él. Y las segundas reacciones son aquellas que SI liberan calor al medio. Prof. Marina de Torres

4. El calor es energía, así que las reacciones endotérmicas los productos tienen más energía que los reactantes y la guardan, mientras que en las reacciones exotérmicas tienen menos energía que los reactantes, por lo tanto, la liberan. Toda reacción química implica la ruptura de uniones de la molécula reactiva y la formación de nuevas uniones para obtener los productos. La energía química radica, precisamente, en las uniones químicas. Las reacciones químicas , se entienden mejor desde un punto de vista energético. Prof. Marina de Torres

5. Cuando los enlaces de una molécula se rompen, se libera energía, por lo que las reacciones de degradación son por lo general exotérmicas, a éstas se les denomina reacciones catabólicas . Las reacciones que toma energía lo hacen para establecer enlaces al sintetizar compuestos nuevos, son reacciones anabólicas . El metabolismo se acopla de ambas reacciones para manejar de manera optima la energía Prof. Marina de Torres

6. ¿Qué sucede con la energía durante una reacción química ? Toda reacción química lleva asociada una variación de energía. Y esa variación es observable, podría manifestarse como energía luminosa, eléctrica, mecánica o como calor. Se debe tener en cuenta que cuando estudiamos un proceso químico desde un punto de vista energético, se suele considerar el conjunto de sustancias involucradas en la reacción como el sistema de estudio y el resto, el medio o entorno. Energía de activación es la energía necesaria para la generación de la reacción.

7. Conjunto de procesos físicos químicos que tienen lugar en los seres vivos; comprende esencialmente, la degradación de los compuestos orgánicos que integran la dieta, sintetizados en el propio organismo a fin de obtener la energía necesaria, para las actividades orgánicas. Estas reacciones químicas que se producen en el interior de la célula, cuyo fin es la obtención de la energía necesaria para los procesos fisiológicos ( catabolismo ), o la utilización de dicha energía para el desempeño de las funciones de la célula o la reposición de estructuras celulares ( anabolismo ) METABOLISMO Metabolismo Anabolismo : gasto de energía Para las funciones celulares (Movimiento, etc…) Para síntesis de macromoléculas Consumo de ATP Catabolismo : obtención de energía Por la degradación de macromoléculas Obtención de ATP

8. Catabolismo Moléculas complejas Polisacáridos Lípidos proteínas Moléculas sencillas Glucosa Ácidos grasos aminoácidos Moléculas inorgánicas - CO 2 -H 2 O -NH 3 ENERGÍA ENERGÍA La energía se produce por ruptura de enlaces Anabolismo Moléculas sencillas Glucosa Ácidos grasos aminoácidos Moléculas complejas Polisacáridos Lípidos proteínas ENERGÍA Parte de la energía producida en los procesos catabólicos se aprovecha en el anabolismo. Otra parte es utilizada en las funciones fisiológicas de la célula. Degradan grandes moléculas más pequeñas, en donde producen energía. Sintetizan las moléculas, es un proceso por el cual las celulas se transforman en sustancias simples en otras más complejas

9. La energía producida en el metabolismo es guardada en una molécula a través de una reacción endergónica , en la cual a un nucleosido de adenina con dos grupos de fosfato ADP, ( adenosin difosfato ) se le une un tercer grupo fosfato, creando un enlace de alta energía y dando origen a la molécula de ATP ( Adenosin trifosfato ). Flujo de la Energía Productores Energía solar Moléculas inorgánicas (CO 2 , H 2 O..) MOLÉCULAS ORGÁNICAS Energía: almacenada en los enlaces químicos. P P P A Adenosín Trifosfato ATP: transportador de la energía. Acumula energía en cada enlace de fosfatos (P) Molécula sencilla de sintetizar e hidrolizar para un aprovechamiento rápido de la energía

10. Rutas metabólicas Son los caminos de las diferentes reacciones metabólicas, uno son más complejas que otras. Tipos de rutas: a.- Cíclicos. Siempre generan la misma cantidad de energía, como el ciclo de Krebs. b.- Acíclicos . Los reactivos van a ser diferente a los productos como la glucólisis. Proteínas Aminoácidos. Síntesis (se pone más grande) Anabólico Absorbe energía Lípidos Ácidos grasos + glicerol Degradación (de grande a pequeño) Catabólico Liberación de energía Carbohidratos Fructosa + glucosa. A + B  AB AB  A + B

11. PROCESOS ENÉRGICOS. El cuerpo para su funcionamiento necesita de un mantenimiento en la producción de energía. La energía proviene de la ingesta de alimentos, las bebidas y del oxígeno que respiramos. Nuestro cuerpo usa el ATP ( adenosín trisfosfato ) como única unidad de energía, pero dispone de varios formas para obtener el ATP AMP + P ----------> ADP ADP + P ----------> ATP Catabólico  degrada  libera energía  ATP  ADP Anabólico  sintetiza  absorbe energía  ADP  ATP AMP  Adenosín monosfosfato ADP  Adenosín difosfato ATP  Adenosín trifosfato ATP Es la que usamos

12. ATP Y ADP

13. DESFOSFORILACIÓN es el proceso esencial de remover grupos fosfato de un compuesto orgánico mediante hidrólisis. Su opuesto es la fosforilación. Se encuentra en el movimiento de los músculos así como en muchas otras reacciones dentro del organismo, así como en reacciones en plantas. En el metabolismo, la FOSFORILACIÓN es el mecanismo básico de transporte de energía desde los lugares donde se produce hasta los lugares donde se necesita. Asimismo, es uno de los principales mecanismos de regulación de la actividad de proteínas en general y de las enzimas en particular.

14. LAS ENZIMAS Son proteínas catalizadoras de reacciones químicas, es decir, las facilitan al disminuir la energía de activación. Características de las enzimas. -Son proteínas. -Son muy específicas en las reacciones que catalizan. -Son biológicas. -Son biocatalizadores, porque facilitan la disminución de la energía de activación. Las enzimas son proteínas altamente específicas que catalizan una reacción metabólicas sin alterar su estructura.

15. BIOLÓGICOS - Aceleran cualquier reacción inespecíficamente. - Son sustancias simples finamente divididas. - No son saturables. - Son medianamente eficaces. - No pueden ser regulados. - No son termolábiles ni se alteran con cambios de pH . QUÍMICOS - Son específicos para una determinada reacción química o para un grupo de reacciones químicas a para un sustrato o grupo de sustratos. - Son proteínas mayoritariamente ( hay ARN ( Ribozimas ) con función enzimática). - Son saturables -S on altamente eficaces (son eficaces en bajas concentraciones). - Puede ser regulada su actividad catalítica. - Son termolábiles y su actividad puede variar también de acuerdo al pH del medio. Según su naturaleza los catalizadores pueden ser químicos o biológicos ENZIMAS ENZIMAS PRODUCTO AB SUSTANCIAS A B

16. GRACIAS A ELLAS EL ORGANISMO ES CAPAZ DE: -Renovar las células viejas y desgastadas. -Transformar las sustancias nutritivas en energía y componentes básicos. -Eliminar productos de desecho, toxinas y cuerpos extraños. -Defenderse de los agentes patológicos. -Cicatrizar heridas. Todo lo que hace la célula es metabolismo y las encimas trabajan en el. La ingesta de alimentos sacia el hambre sólo gracias a la encimas.

17. - Se une a una molécula de sustrato, en una región denominada lugar activo. -El lugar activo es una hendidura por cada cadena lateral de aminoácidos que facilitan la unión de sustrato. -Esta hendidura se ajusta de manera muy estrecha, lo que explica la especialidad de la catálisis enzimática. La bilis emulsiona las grasas. ¿Cómo facilitan las enzimas como catalizadores? Sustrato hendidura : hueco donde pertenece . Lugar activo: lugar donde ya se unieron.

18. Hipótesis de la llave y cerradura. (Ana , exo ) Según este modelo, la enzima acomoda el sustrato específico de la misma manera que la cerradura lo hace con su lave específica. Enzima + Sustrato ----------------> E + Productos.

19. Hipótesis del ajuste inducido. (Cata , endo ) Propone que la enzima sufre un cambio en su forma a partir de la entrada del sustrato. Enzima + Sustrato ----------------> E + Productos.

20. Oxidorreductasas : catalizan reacciones de óxidoreducción . 2. Transferasas : catalizan la transferencia de grupos funcionales de una molécula a otra . (A – B + C ----> A + B – C) 3. Hidrolasas: catalizan rompimientos hidrolíticos . ( A – B + H2O ----> A - H + BOH) 4. Liasas : catalizan reacciones que implican el reordenamiento electrónico de la molécula . 5. Isomerasas : catalizan transformaciones de moléculas en sus isómeros . 6. Ligasas : catalizan uniones entre moléculas . (A+B ---> A – B) Clasificación de las Enzimas protéicas. Nomenclatura Ácido (H) Base (OH)

21. 1. Temperatura : las enzimas son sensibles a la temperatura: si disminuye pierden velocidad, si se calientan demasiado pierden su estructura. La temperatura fisiológica se encuentra entre 37,5°C y 39°C . 2. pH : debido a que los aminoácidos pueden ser ácidos, básicos, apolares o polares, tienen pH muy restringido donde funcionan adecuadamente, denominándose pH óptimo. Este rango de pH depende de dónde se encuentra la enzima y su composición. 3.  Tamaño del sustrato : dado que e sustrato debe entrar en su centro activo, mientras más disgregado y pequeño esté, más rápida será la reacción . 4.  Concentración del sustrato : mientras más concentración de sustrato haya, mayor será la velocidad de la reacción, hasta el límite establecido por la velocidad de reacción de la enzima . 5.  Concentración de la enzima : mientras mayor sea la concentración de la enzima, suponiendo que dispone del sustrato necesario, mayor será la velocidad de la reacción . 6.  Presencia de inhibidores : hay sustancias que inhiben la actividad enzimática, ya sea porque entran en el centro activo e impiden la entrada del sustrato, o porque se unen a un segundo centro y detienen la actividad enzimática. Cinética de la reacción Factores que afectan la actividad enzimática