Leyes de la termodinámica y enzimas PDF

Leyes de la termodinámica Primera Ley de termodinámica “La materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma” Segunda Ley de termodinámica “La cantidad de desorden en el universo tiende a incrementarse en el tiempo” El desorden de todos los sistemas incrementa hasta que hayan alcanzado el equili...

Leyes de la termodinámica Primera Ley de termodinámica “La materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma” Segunda Ley de termodinámica “La cantidad de desorden en el universo tiende a incrementarse en el tiempo” El desorden de todos los sistemas incrementa hasta que hayan alcanzado el equilibrio Dicho de otro modo: dado el tiempo suficiente, todos los sistemas tienden al equilibrio, que es el estado de máximo desorden, máxima entropía El cambio de energía libre ΔG (“Delta G”) De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, una reacción química puede proceder solo si resulta en un aumento neto del desorden del universo El desorden aumenta cuando la energía útil que podría ser aprovechada para hacer trabajo se disipa como calor La energía útil en un sistema se conoce como su energía libre, o G. Y debido a que las reacciones químicas implican una transición de un estado molecular a otro, el término que es de mayor interés para los químicos y biólogos celulares es el cambio de energía libre, denotado ΔG ("Delta G") El cambio de energía libre ΔG (“Delta G”) Ecuación deJ. Williars Gibbs El cambio de energía libre ΔG (“Delta G”) Las reacciones energéticamente favorables, son aquellas que crean desorden en el universo al disminuir la energía libre del sistema al cual pertenecen; en otras palabras, tienen un ΔG negativo Una reacción puede ocurrir espontáneamente solo si ΔG es negativo El cambio de energía libre ΔG (“Delta G”) Las reacciones energéticamente desfavorables, crean orden en el universo à ΔG positivo Por ejemplo, la formación de un enlace peptídico entre dos aminoácidos no puede ocurrir espontáneamente; solo ocurren cuando se acoplan a una segunda reacción con un ΔG negativo lo suficientemente grande que el ΔG neto de todo el proceso La vida es posible porque las enzimas pueden crear orden biológico al acoplar reacciones energéticamente desfavorables con reacciones energéticamente favorables El cambio de energía libre ΔG (“Delta G”) Cambio estándar de energía libre (ΔGo) Esta cantidad representa la ganancia o pérdida de energía libre cuando un mol de reactivo se convierte en un mol de producto en "condiciones estándar" (todas las moléculas presentes en solución acuosa a una concentración de 1 M y pH 7.0) PREDECIR REACCIONES Cambio estándar de energía libre (ΔGo) Metabolismo Enzimas La mayoría de las reacciones químicas que las células realizan normalmente se producen solo a temperaturas que son mucho más altas que las de dentro de una célula. Por lo tanto, cada reacción requiere un aumento importante en la reactividad química para que pueda proceder rápidamente dentro de la célula Este impulso es proporcionado por un gran conjunto de proteínas especializadas llamadas enzimas à aceleran o catalizan solo una de las muchas reacciones posibles de una molécula en particular Las enzimas reducen la energía de activación necesaria para iniciar reacciones espontáneas Una molécula requiere un impulso sobre una barrera de energía antes de que pueda someterse a una reacción química que la mueva a un estado de menor energía (más estable) Este impulso se conoce como la energía de activación Incluso las reacciones energéticamente favorables requieren energía de activación para iniciarlas Cada enzima se une firmemente a una o dos moléculas, llamadas sustratos Se mantiene de una manera que reduce en gran medida la energía de activación necesaria para facilitar una interacción química específica entre ellos ü Las enzimas son catalizadores muy eficaces ü Pueden acelerar las reacciones trillones de veces más rápido que las mismas reacciones sin un catalizador enzimático. Por lo tanto, las enzimas permiten que reacciones que de otra manera no ocurrirían procedan rápidamente a la temperatura normal dentro de las células ü Son altamente específicas ü Permanecen sin cambios después de participar en una reacción y por lo tanto pueden actuar una y otra vez Las enzimas se agrupan en clases de acuerdo a sus funciones Cinética de las enzimas La velocidad máxima (Vmax) se obtiene cuando la velocidad de reacción se hace independiente de la concentración de sustrato, cuando esto ocurre la velocidad alcanza un valor máximo. Este valor depende de la cantidad de enzima que tengamos KM, la constante de Michaelis la afinidad que tiene una enzima por su sustrato