Bioquímica 2021 PDF

Materia: BIOQUIMICA Año: 2021 Profesor que dictó la clase: Enrique Fecha:. Clase Teórica / Práctica: Clase Virtual / Presencial: Link de clase grabada: https://drive.google.com/file/d/1msW2rPCaRHAuvi2cu5eVmU6J8wnu8WP4/view?usp=sharing https://drive.google.com/file/d/1BVEXj6m08mcSP-dsz9pMfwTc...

Materia: BIOQUIMICA Año: 2021 Profesor que dictó la clase: Enrique Fecha:. Clase Teórica / Práctica: Clase Virtual / Presencial: Link de clase grabada: https://drive.google.com/file/d/1msW2rPCaRHAuvi2cu5eVmU6J8wnu8WP4/view?usp=sharing https://drive.google.com/file/d/1BVEXj6m08mcSP-dsz9pMfwTcCnyYXoM2/view?usp=sharing https://www.youtube.com/watch?v=j42If7qUews Tema de la clase: El tema de la clase se relaciona con (Temas posteriores): Preguntas de Parcial Preguntas de Final - Reaccion exergonica: el valor de delta G es - negativo, es decir menor que cero. - - - - - - - - - - - -  BIOENERGÉTICA Subtemas: Bioenergética; energía; energía química; heterotrofos y autotrofos; glucosa; principio máximo de economia; control metabólico; termodinámica; leyes de la termodinámica; primera ley de la termodinámica; termogénesis de alimentos; variación de entalpía; Aspectos o conceptos importantes: - Vamos a dejar de decir que el metabolismo es la sumatoria de las reacciones químicas; sino es todo aquello que le ocurre a la célula de manera ordenada, puntual y con un objetivo. - La kcal es una medición nomás de medir esa energía. Como nosotros no vemos de manera tangible la energía, con la materia vemos las transformaciones de la misma. - Vamos a darle importancia al análisis de esa transformación de energía de un enlace entre átomos y la energía disponible como calor, eléctrica y mecánica. - Vamos a ver la regulación de esa energía disponible como glucosa, Atp es regulada con sistemas de control como el sistema endocrino y sus hormonas (insulina, glucagón). Este sistema de control hace que la glucosa cuando ingresa a la célula, tenga un control metabólico a través del hepatocito y vaya directamente a la formación de glucógeno (si es que hay en exceso); pero si he culminado el hepatocito y el epitelio estriado de glucógeno, habrá otra ruta metabólica llamada biosíntesis de ácidos grasos que acelera la producción de a.g. y por ende el aumento de la reserva de triacilglicéridos. Teniendo en cuenta que son reacciones anabólicas, metabolismo endergónico. - ¿Por qué le decimos a la gente que el 55% de tu VCT debe ser Hidratos de Carbono? Porque es el nutriente que cumple la función de fuente de energía en forma de glucosa. Los organismos heterótrofos (nosotros) a diferencia de los autótrofos (plantas) necesitamos una glucosa constante para mantener nuestro organismo en niveles homeostáticos, es decir, un equilibrio del medio interno. - La palabra más importante es glucosa. - Se trabaja con el principio de máxima economía: La célula no hace nada que no tenga un fin mismo; no hace nada de trabajo sin obtener un resultado eficiente. Apuntes: Es el estudio cuantitativo de las traducciones de energía (cambio de una energía a otra), que ocurre en las reacciones bioquímicas. Es decir, como nuestro cuerpo transforma ese guiso en energía disponible para que yo pueda hablar, escuchar y nuestra neuronas establezcan impulsos eléctricos necesarios para mantener esta conversación - examen oral. La energía vista en bioquímica es la energía química, es decir, la energía que está encerrada en los enlaces entre los átomos de la comida, particularmente en los enlaces covalentes de alta energía, porque es el lugar donde los electrones se comparten y en esa nube electrónica era la probabilidad de encontrar a esos electrones y esa sustentación que le da a los átomos al compartir electrones, es lo que permite reservar energía. Por eso los enlaces covalentes son tan importantes en seres heterótrofos. Todos los enlaces del almidón, de proteínas de alto peso molecular, glucógeno, son enlaces covalentes, porque son la única forma de mantener la estructura. Energía química en los seres vivos; Calor Energía eléctrica  Energía mecánica La energía que se forma en el cuerpo responde a las LEYES DE LA TERMODINÁMICA, que rigen los cambios de energía y que rigen la vida y ambiente, es decir con el mantenimiento y transformación constante. La autoperpetuación y conservación son las características esenciales de la vida. La termodinámica lo que hace es poner estos últimos dos términos en valores de energía. Primera de ley de la termodinámica; La ENERGÍA de cualquier sistema no se crea ni se destruye solo se transforma. (energía es constante). La energía puede cambiar de una forma a otra (transformarse) o transferirse, pero la cantidad total de energía nunca cambia. No es lo mismo un plato de guiso de lentejas o sopa caliente que un sándwich caprese, debido a la termogénesis de los alimentos. Es la capacidad que tiene el alimento de generar energía en el cuerpo. La energía se transforma. ¿Uno se queda con el 100% de energía que brindan estos alimentos? Uno con el guiso tiene una pérdida en forma de calor, transpiración (ejemplo: a Don Arata le transpira la pelada cuando come guiso); la cuestión acá es no verlo como una pérdida, sino como una transformación. Si bien para mi cuerpo, parte de la energía del plato no la puede aprovechar, la pierde en forma de calor. Uno cuando corre empieza a chivar y a poner las extremidades coloradas porque la sangre a partir de las venas llega hasta las periferias del cuerpo para quitar calor; porque pierde calor el cuerpo a partir de la contracción muscular. La transformación de energía en tanto moléculas de glucosa necesarias para que cada uno de los músculos se contraigan (en este caso, del tren superior e inferior), esta transformación no es eficiente al 100%. ENTONCES, PIERDE ENERGÍA EN FORMATO DE CALOR. La actividad humana imperfecta en si misma, libera constantemente calor al entorno, porque nuestro cuerpo no es tan eficiente como para hacerse de nuevo con ese calor y aprovecharlo. Por eso el calentamiento global. Lavoisier; ‘’La respiración no es más que una combustión lenta de carbono e hidrógeno, que es totalmente similar a una lámpara o candela encendida’’. Transformaciones de energía desde la fotosíntesis, donde la molécula de CO2 y la molécula de H2O, con la inclusión de energía lumínica, se produce excitación de electrones de ambas moléculas y se produce una molécula de glucosa. Esa reserva de almidón que tienen los vegetales, son un producto final de la producción y síntesis de glucosa. La variación de Entalpía = Q + W. Cómo varía la entalpia tiene que ver con la energía en formato calor (Q) y la energía en formato trabajo (W). Cada sistema y sus variaciones generan están dadas tanto por el calor y la capacidad de trabajo de ese sistema. ESTE SISTEMA podemos delimitarlo a la célula, el aparato de golgi, el que nosotros queremos. La teoría de sistemas hace referencia a la consecución de las partes con un objetivo puntual y común. Por ejemplo, un tejido es un sistema, porque son células parecidas juntas con un objetivo en común. Nosotros somos un sistema. El signo (+) de Q+W puede variar dependiendo del enfoque que nosotros le demos hacia el sistema. ¿El sistema toma energía o libera energía? Los organismos vivos deben capturar energía de su ambiente, nosotros en formato de alimentos, porque no la pueden crear y la cambian (transformar) a otras formas que puedan utilizar para hacer trabajo. Luego del proceso digesto absortivos, metabolizamos esos nutrientes para hacernos con sus beneficios. Segunda ley de la termodinámica; Los sistemas / Universo tienden siempre a un aumento del desorden en sus procesos (ENTROPÍA) y disminuyen cuando están en equilibrio. Es una tendencia. Se libera energía, y aumenta el desorden. Todo tiende al equilibrio. Grado de entropía = Es el grado de desorden. ¿Que tiene más desorden: un globo o un hielo? Un globo porque el aire dentro de ese globo, tiene moléculas con mayor movimiento, es decir, con una cinética mayor. Cuando hay un aumento exacerbado de la entropía, esto ya no funciona. Cuando un cuerpo pierde el equilibrio dinámico del medio interno, aparece la patología. Los organismos vivos son altamente organizados Para poder mantener un estado de baja entropía, requieren energía Cuando un organismo vivo no puede obtener esa energía, se desorganiza y muere. La célula es un sistema abierto porque intercambia energía con su medio o con el entorno. Los sistemas cerrados no intercambian materia o energía con el entorno. Alcanzan el equilibrio. Sistema cerrado; intercambian energía, pero no materia. Sistema aislado; no intercambian energía, ni materia. Un ejemplo de intercambio de materia y energía: consumir una sopa. Un intercambio de materia: manzana, fruta tipo A que tiene en promedio 12 gr de hc que se van a metabolizar en nuestro cuerpo para la célula y el trabajo. ENERGÍA LIBRE DE GIBBS (G); es la energía disponible para efectuar un trabajo. Es la energía útil. CAMBIO DE ENERGÍA LIBRE (Δg ) : es el CAMBIO de energía total de un sistema para realizar un trabajo, a temperatura y presión constantes. Es decir; es el cambio de energía libre que ocurre durante un proceso. Puede ser positivo o negativo. La energía libre de un proceso está determinada por cambio de entalpía y entropía. Si el delta G es menor a cero, las reacciones, que se dieron para generar este balance negativo, van a ser de tipo exergónica. CATABOLISMO; destrucción de moléculas grandes a moléculas pequeñas. Reacciones exergónicas. ANABOLISMO: se forman moléculas grandes, a partir de moléculas pequeñas. Reacciones endergónicas. 1)EXERGÓNICA (EX = afuera; ergon = energía) Si la energía química de los reactivos es mayor que la de los productos. Produce o libera energía hacia el entorno. IMPORTANTE  Es favorable termodinámicamente Ocurre espontáneamente El valor ΔG es NEGATIVO ( 1. Como el sistema libera energía hacia el entorno, hace que el sistema ahora tenga menos energía libre luego de la reacción. POR ESO LA ENERGÍA LIBRE que le quedó ES NEGATIVA, porque tiene menos que en su estado inicial, porque liberó energía. La combustión (por ejemplo, cuando yo prendo el fuego para un asado) es una liberación de energía. La respiración celular en su conjunto es una reacción exergónica. Gráfico de cómo varía la energía desde los reactivo hacia los productos ¿Donde había más energía: en el reactivo o en el producto? Había más energía en el reactivo, luego disminuyó en el producto. Esto se descompone en esto A —----------------------- B + C Reactivos A ( Suponete que vale 5) Productos; B (Suponete que vale 1) – C (y que esto 2) Entonces A → B + C es 5 → 1 + 2. Pero esto no podría ser 5 = 1 + 2. No es una ecuación, ES UNA INECUACIÓN. Hubo liberación de energía (-2). Entonces, de los reactivos que medían 5 a los productos que medían 3; hubo una liberación de 2. ESTO ES UN SISTEMA, ES UNA REACCIÓN EXERGÓNICA.  ATP pierde un Pi y libera energía (reacción exergónica). El musculo aprovecha esta energía (reacción endergónica) y el musculo se contrae. Ejemplo en nuestro organismo; ATPasa ATP -------------------------> ADP + Pi Cuando el ATP pasa a ADP, perdiendo un fosfato (Pi), se libera energía (CALOR). 2)ENDERGÓNICA Si la energía química de los reactivos es menor que la de los productos. Requiere energía Es desfavorable termodinámicamente = no se da porque si No es espontáneo. Porque no se puede dar, porque se necesita agregar energía. El valor ΔG es POSITIVO (> 0) Keq < 1. El sistema toma energía del entorno, por eso su valor es positivo. Reacciones anabólicas, como la fotosíntesis por ejemplo. La fotosíntesis es un sistema altamente endergónico, porque agarra mucho desorden del Dióxido de Carbono, mucho desorden de parte del agua y con la energía luminosa produce una molécula de glucosa. Es decir, sabiendo que Entropía se simboliza con una “S”: - Fotosíntesis → S Dióxido de Carbono + S agua + Energía lumínica = Glucosa Género algo más complejo, de desorden (S CO2) a orden (glucosa). Entonces su variación de energía libre de Gibbs va a ser positiva. Todo esto no es espontáneo, no se puede dar así porque sí. Por ejemplo: si los reactantes son el dióxido de carbono y el agua. Y el producto final es la glucosa. Los reactantes con la incorporación de energía, aumentó el orden del producto. Dando glucosa.  Si el agua vale 1. El CO2 valía 2. La energía lumínica vale +2. 1 + 2 = 5. Esto sigue siendo una inecuación. Los enlaces glucosídicos entre los CARBONOS y los puentes de oxígeno entre los átomos de la glucosa tienen esta energía conservada. Por eso, cuando nosotros consumimos glucosa, la degradamos y nos hacemos con esta energía. Cuando un sistema esta en equilibrio su variación de energía libre es igual a CERO. El ATP actúa como moneda energética de las células.  SIGUIENTE CLASE: Transferencia energetica en los sistemas vivientes, los que se autoperpetuarse; que les permite estar vivos. Como es el estudio de la bioenergetica, podiamos entender con las diferentes variables de estado, ecuaciones, nos dimos cuenta que la entalpia, entropria, energia libre eran algunas de las cosas que nos explica nuestro metabolismo, nos explica las reacciones quimicas. Metabolimo; ‘’conjunto de todas las reacciones que ocurren en la celula o en el organimos’’. Aunque queda media corta esta deficion. La celula esta compartimentalizada; muy ordenada, tiene organelas como si fueran habitaciones diferentes dentro de una misma casa, lo cual permite hacer actividades diferentes, EL METABOLISMO HABLA DE ESTO, ES COMO EL FUNCIONAMIENTO DE UNA CASA. Mientras se hace una cosa, se realiza otra actividad en otro sector; como la sintesis proteica, exositosis de una sustancia, haciendo glucolisis para poder obtener energia ATP que va a ser utilizado para la sintesis proteica por ejemplo, en el nucleo se esta dividiendo el ADN, degradando grasa, sintetizando glucosa, desaminando-transaminando un aminoacido. TODO ESTO SUCEDE EN UN MISMO MOMENTO. La energia que se gasta en una actividad, es la que luego se invierte en no hacer tal cosa, son las transferencias energeticas. Si no tuviera divisiones seria todo desordenado ocurriria todas las reacciones en el mismo lugar, se verian influenciada por lo que pasa al lado, al no estar dividida. Una bacteria tiene una complejidad mucho menor que una celula, por eso tiene un metabolismo mas simple. METABOLISMO; Anabolismo < --------------------------------------- > Catabolismo Es una flecha Bidireccional, que una involucra a la otra, y sea un CICLO CONSTANTE; se da en la celula y tmb en otros seres. Somos organos heterotrofos, requerimos la energia de otro organismo para re-convertirla y hacerla propia. Necesitamos de organismos autotrofos; y esto se llama constante ciclo, ellos realizan la fotosintesi, reaccion anabolica que produce glucosa, y en otro periodo de año producen almidon (reserva de glucosa). Nosotros organismos heterotrofos lo utilizamos, al almidón, y aprovechamos su energia quimica, para realizar nuestras actividades. ‘’Somos lo que comemos’’; todo aquello que consumis en la alimentacion, en algun punto termina siendo parte de tu cuerpo. Los AA terminan siendo parte del pelo, musculo… la energia que consumimos HOY la utilizamos para hacer las actividades diarias. CATABOLISMO; Lo que es mas complejo para nuestro organismo, nuestro nivel energetico, va a pasar algo mas simple, degradacion, algo que libere energia, exergonico; se formaran productos mas simples, y que por lo general son reacciones mas espontaneas. Tiene que ver con la generacion de energia. Reacciones de degradacion; EXERGONICAS. Estan siempre acopladas por reacciones anabolicas de sintesis/endergonica. ANABOLISMO; Reaccion endergonicas, requiere energia para su realizacion. Con las moleculas simples, gracias a la inversion de energia, se forman moleculas más complejas. Por ejemplo; sintesis de proteinas, de acidos nucleicos, glucogeno, aminoacidos… estas condensaciones moleculares siempre requieren energia. Requiere gasto de energia, impulsado por el ATP obtenido en el catabolismo. ATP = es un NUCLEOTIDO, que no necesariamente tiene que ser parte de los acidos nucleicos*. En los tres enlaces de fosforo que tiene, se da la lisis, el catabolismo (ATP ------ Pi + ADP) y genera la liberacion de energia, que va a invertirse a una reaccion anabolica. Esto es un ejemplo de una reaccion acoplada, la degradacion/catabolismo de ATP, y este puede condensar dos moleculas de glucosa para formar un disacarido. Esto se llama INTERCAMBIO DE ENERGIA. *Los nucleotidos son en si mismos, biomoleculas complejas que tienen diferentes funciones diversas, diferentes a los acidos nucleicos. No por ser los monomeros de los acidos nucleicos, solamente se vinculan a ellos por eso. No necesariamente tienen que estar unido. INTERCAMBIO DE ENERGIA; monedas energeticas de la celula; 1) Intercambios de grupos fosfatos; ATP, GTP. Uno de los principales motores para el metabolismo celular. 2) Reacciones redox; NADH, FAD, NADP. Intercambio de electrones en reacciones organicas. 3) Reacciones acopladas; Exergonica, endergonica. 1-Metabolismo intermediario; es el que se da en la celula, como un ciclo de kreps. Metabolismo intermediario/Anfibolico; de los dos lados; un poco anabolico y un poco catabolico. Este intercambio de energia que se da en la celula, constantemente, ya que si no estan nos morimos… el enlace fosfato, que generan que la energia sea liberada y condensada al mismo tiempo se da gracias, en primer lugar al ATP (protagonista principal del metabolismo intermediario). Y a veces secundado por el GTP (aca cambia la adenosina, por la guaninia). 2- Reacciones redox; intercambio de electrones. ________________________________________________________________________________________ ___________________________ LAS REACCIONES DE OXIDACION TIENEN QUE VER QUIMICAMENTE CON UNA PERDIDA DE LA CONCENTRACION DE HIDROGENO DE UNA MOLECULA DETERMINADA. ADEMAS EN ALGUNOS CASOS SE INCORPORA OXIGENO, pero no siempre, se puede oxidar sin incorporacion de O2. LAS REACCIONES DE REDUCCION TIENEN QUE VER CON UN AUMENTO DE LAS RELACIONES CON EL HIDROGENO, con esa molecula, Ó CON LA PERDIDA DE LA RELACION CON EL OXIGENO. Ejemplo; Si yo tengo un acido graso de 16C, que esta insaturado de Hidrogeno; tiene un doble enlace por algun lado. Y tengo otro acido graso de 16C pero saturado, de hidrogeno completamente, tiene enlace simple. ¿Cuál esta más reducido? El acido graso saturado es el que esta mas reducido; porque tiene un aumento de la concentración de Hidrogenos. HIDROGENACION; procesos industriales para la generacion de grasas saturadas, a partir de grasas insaturadas, estamos hablando de procesos de REDUCCION. ________________________________________________________________________________________ ___________________________ Las reacciones redox, son reacciones acopladas entre oxido-reducción; oxidan una molecula para reducir otra. Generalmente; Las oxidaciones estan vinculadas a las degradaciones = metabolismo catabolico. Las reducciones estan vinculadas a la sintesis = metabolismo anabolico. Si nos sobra energia, la almacenamos en forma de grasa, aumentamos de peso. Esta grasa se aloja en los adipositos; trigliceridos, formados por glicerol + 3 acidos grasos saturados; son el acido palmitico por ejemplo, es un AG saturado de 16C, que permiten guardar al organismo la energia en exceso, en sus enlaces carbono-carbono e hidrogeno-hidrogeno, que posee en su molecula. En la biosintesis de acidos grasos, va condensando un acetil-coenzima A, con otro acetil-coenzima A, y va invirtiendo energia… es en esos enlaces de hidrogeno en donde queda almacenada la energia. Cuanta mas saturada una molecula de acido graso, tiene mas potencial energetivo/reductor esa molecula. Por eso; 1gr de grasa nos aporta 9Kcal. Tiene un potencial mucho mas reductor que un HDC, porque contiene mas energia. 1gr de Hdc nos aporta 4Kcal. Por ello un acido graso, que es 3 veces mas grande que una molecula de glucosa, tiene un potencial reductor, mucho mas importante que un HDC. El NAD (nicotin amida dinucletido), FAD (flavin amida dinucleotido), NADP (los mismo que el NAD pero con un fosfato), estos son intermediaros coenzimaticos. No son enzimas, son coenzimas; colaboradores de las enzimas. Sin la presencia de ellos, nuestras enzimas no tendrian posibilidad de intervenir en las reacciones redox. Porque mientras yo oxido una sustancia: ejemplo la glucosa, por reacciones catabolicas; glucolisis, esos hidrodenos que le estoy sacando a la glucosa, para quedarme con su potencial reductor en mi celula, los debo de transferir temporalmente a alguna molecula que los guarde hasta que yo los necesite = coenzima adecuada. NAD; forma oxidada. NADH; esta reducida, cuando yo necesite reducir una sustancia por ejemplo, necesite producir glucogeno, grasa, proteinas, para sacar energia y la voy a sacar del ATP o del hidrogeno del NADH, para formar una proteina, grasa, en formacion. Todos estos son los intermediaros metabolicos mas importante para hablar de metabolismo intermediario, todo esto ocurre en la celula en cada segundo, en forma controlada, sincronica, en un estado de equilibrio de medio interno. Si esto no sucediera, no seria posible la vida. Todo esto ocurre en la celula en un estado de equilibrio dinamico del medio interno. -_______________________________________________________________________________________ ______________________________ El NADH y FAD estan compuestas por vitaminas, del compuesto B. El intercambio del grupo fosfato de alta energia. Cansancio = carencia de vitaminas, por lo cual se ve afectada la funcion enzimatica. Cuando nosotros le indicamos al paciente un determinado tratamiento, si come todo los dias fideos, este paciente va a tener un deficit de vitaminas y estas forman coenzimas, es muy importante su incorporacion. Pero si tiene una alimentacion monotoma, mañana no va a comer un tomate. Hay que hacer una re-educacion alimentaria. Por eso algunas veces se le indica complejos vitaminicos, para que ese paciente recupere mientras tanto el metabolismo, a la misma vez que hacemos la educacion. Este paciente va a empezar a tener hambre, porque justamente esta funcionando su metabolismo, su maquinaria celular, va a empezar a adelgazar, a sentirse mejor, tener energia, sentir calor, vas a dormir mejor… es producto que el metabolismo en TODAS las celulas del cuerpo funciona correctamente. Reacciones acopladas; Se llaman asi cuando una reaccion exergonica ocurre al mismo tiempo que una endergonica. Son catalizadas por la misma enzima La energia que se libera en una reaccion se aprovecha para realizar la otra. Video de ayuda https://www.youtube.com/watch?v=XNAXDpOmXg0 Quizzle: 1. En relación a una reacción química y la diferencia de energía libre de Gibbs Cuando la diferencia de energía es negativa se habla de reacción espontanea Una diferencia negativa significa que aún no se llega a la constante de equilibrio Cuando una reacción llega al equilibrio la diferencia de energía libre se hace igual a 0 No hay relación entre diferencia de energía y constante de equilibrio 2. Se dice que una reacción es endergonica si: Su cambio de energía libre de Gibbs es positivo Su cambio de energía libre de Gibbs es negativo Su cambio de energía libre es igual a 0 No hay relación entre energía libre y si una reacción es endergonica o exergonica 3. En cuanto a las reacciones de óxido reducción que se producen en el metabolismo celular: Las reacciones de oxidación se asocian a eventos catabólicos y las de reducción a eventos anabólicos Los productos oxidados son utilizados como fuente de energía para otras reacciones Los productos reducidos son cada vez más pequeños y terminan eliminándose como CO2 Todas las reacciones de oxidación ocurren en la mitocondria 4. el NADH, NADPH y FADH2:  Son moléculas reducidas que acumulan energía proveniente de las reacciones de oxidación Son fuente de poder reductor que se utiliza para generar ATP o para acoplar reacciones anabólicas Son moléculas oxidadas que se generan por la reducción de compuestos orgánicos Son el par reducido del NAD+, NADP+ y FAD respectivamente 5. EL ATP es una molécula que se asocia a energía química porque: Se utiliza como moneda de cambio energética ya que su diferencia de energía libre se encuentra en el promedio de las energías libres de las reacciones metabólicas La hidrolisis del tercer grupo fosfato genera una alta energía de activación que se puede utilizar para acoplar casi cualquier reacción endergonica Es la molécula que guarda toda la energía que se produce en una célula y por eso se acumula como reserva energética Es una molécula de muy baja energía de hidrolisis y por eso se requiere en gran cantidad para activar el metabolismo 6. Una reacción endergonica o con diferencia de energía libre positiva No puede ocurrir jamás en una vía metabólica Necesita acoplarse a una reacción con una diferencia de energía negativa y de valor absoluto mayor para poder ocurrir Ocurren si se acoplan a la hidrolisis de ATP Ocurren si existe una enzima que la pueda catalizar 7. La síntesis de ATP al final de la fosforilacion oxidativa: Depende de la acumulación de protones en el espacio intermembrana de la mitocondria Ocurre en la matriz mitocondrial gracias a la ATP sintasa que utiliza un potencial quimiosmotico Utiliza la energía proveniente del transporte de electrones y estos vienen de compuestos reducidos que vienen del metabolismo Utiliza la energía proveniente de la hidrolisis del agua lo que genera poder reductor y libera oxígeno. 8. EL ATP se sintetiza por la fosforilacion del ADP: Únicamente en la fosforilacion oxidativa Cuando se acopla a la defosforilacion de algún otro compuesto cuya hidrolisis libera más de 30 KJ/mol Cada vez que hay una reacción que libera energía en la célula a partir de ADP y Pi (fosforo inorgánico) En la ATP sintasa citosolica que utiliza los electrones libres en el citoplasma 9. El estado energético en la célula puede ser detectado por las enzimas metabólicas para activar o apagar vías de síntesis y degradación, un estado de baja energía se caracteriza por: Alta relación ATP/ADP NADH/NAD+ Baja relación ATP/ADP NADH/NAD+ NADPH/NADP+ Gran cantidad de FADH2 Un exceso de ADP 10. Una enzima reguladora de la vía glicolitica se activaría si: LA célula necesita energía Hay una alta cantidad de ATP disponible para la fosforilacion de la glucosa y formación de glucosa 6 fosfato Hay una baja relación ATP/ADP y NADH/NAD+ Hay una baja concentración de citrato  GUIA DE ESTUDIO VIEJA 1)¿Por qué crees que estudiamos bioenergética en esta materia? Estudiamos bioenergética en esta materia para comprender cómo y porqué los organismo vivos obtienen, transforman y utilizan energía. En nuestra área, es importante comprender cómo los nutrientes se convierten en energía y calor para nosotros hacernos a partir de ellos; para mantener las funciones vitales y como los desequilibrios energéticos del medio interno pueden llevar a enfermedades metabólicas. 2)¿cómo puedes relacionar la primera ley de termodinámica con el metabolismo? La primera ley de la termodinámica, que establece que la energía no se crea ni se destruye, sino que solo se transforma, se relaciona directamente con el metabolismo porque describe cómo el cuerpo humano transforma la energía química contenida en los nutrientes en diferentes formas de energía (como energía térmica- CALOR- , mecánica - CONTRACCIÓN MUSCULAR- o eléctrica - SN-) necesarias para llevar a cabo funciones biológicas. Por ejemplo, la energía contenida en los enlaces químicos COVALENTES de los carbohidratos es transformada en ATP, la moneda energética de la célula, que luego se utiliza para el trabajo. 3)¿Qué son los conceptos de anabolismo y catabolismo? En base a tus conocimientos previos, menciona un ejemplo de cada uno. Anabolismo: reacciones metabólicas que construyen moléculas complejas a partir de moléculas más simples, utilizando energía en el proceso. Un ejemplo es la síntesis de glucosa a partir de la fotosíntesis, donde la unión de la entropía del dióxido de carbono con la entropía del agua, junto con la energía lumínica se forma glucosa. Catabolismo: reacciones metabólicas que descomponen moléculas complejas en moléculas más simples, liberando energía que puede ser utilizada por la célula. Un ejemplo es la glucólisis, donde la glucosa se descompone en piruvato o lactato, liberando energía en forma de ATP. 4)¿Cuál es el concepto de óxido – reducción? ¿Cómo la relacionas con la obtención de energía a partir de la glucosa? Las reacciones redox implican la transferencia de electrones entre moléculas, donde una molécula se oxida (pierde electrones) y otra se reduce (gana electrones). En el metabolismo de la glucosa, la glucosa se oxida a dióxido de carbono mientras que el oxígeno se reduce a agua. Estas transferencias de electrones liberan energía, la cual es utilizada para generar ATP en la cadena de transporte de electrones, un proceso esencial para la producción de energía en las células. 5)La obtención de energía a partir del catabolismo total de la glucosa CO2 y H2O, ¿es un proceso exergónico o endergonico? Cada una de las reacciones que participan en esta vía son exergónicas (? Si tu respuesta es negativa, explica cómo ocurren aquellas que no lo son. El catabolismo total de la glucosa a CO2 y H2O es un proceso exergónico, ya que libera energía que es capturada en forma de ATP. Sin embargo, no todas las reacciones individuales en esta vía son exergónicas; algunas son endergónicas y requieren acoplamiento con reacciones exergónicas o el uso de ATP para proceder. Por ejemplo, la fosforilación de la glucosa en la glucólisis es una reacción endergónica que requiere la inversión de ATP para activarse. 6)¿Por qué las enzimas son indispensables en las reacciones químicas? Las enzimas son indispensables porque actúan en las reacciones químicas acelerándolas sin ser consumidas en el proceso. Reducen la energía de activación necesaria para que las reacciones ocurran, permitiendo que los procesos metabólicos se lleven a cabo a una velocidad suficiente para sostener la vida. Sin enzimas, muchas reacciones bioquímicas serían demasiado lentas para ser compatibles con la vida. 7)Dar ejemplos de sistema abierto y sistema cerrado, ya sea relacionado al organismo humano o no. Sistema abierto: Un ser humano es un ejemplo de sistema abierto porque intercambia materia y energía con su entorno (por ejemplo, ingesta de alimentos, respiración y eliminación de desechos). Sistema cerrado: Un TUPPER herméticamente sellado que contiene una reacción química es un sistema cerrado porque no intercambia materia, aunque puede intercambiar energía en forma de calor con su entorno. También podría ser un termo. 8)¿toda la energía liberada en una reacción es aprovechable? SI tu respuesta es negativa, explica que ocurre con ella. No, no toda la energía liberada en una reacción es aprovechable. Parte de la energía se pierde como calor, lo cual aumenta la entropía del entorno. Esta energía no puede ser utilizada para realizar trabajo útil en el organismo, pero es necesaria para mantener la temperatura corporal y otros procesos termodinámicos. 9) ¿Qué son las mitocondrias y qué función cumplen? Las mitocondrias son orgánulos celulares que actúan como centrales energéticas en la célula. Su principal función es la producción de ATP mediante la respiración celular. Este proceso implica la oxidación de nutrientes y la generación de energía a través de la cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa. GUIA DE ESTUDIO ACTUALIZADA 1) ¿Cuál crees que es el fundamento del estudio de la bioenergética en el área de la nutrición? El estudio de la bioenergética en nutrición es entender cómo los nutrientes se convierten en energía utilizable por el cuerpo, cómo se regulan estos procesos y cómo los desequilibrios energéticos pueden afectar la salud. La bioenergética nos ayuda a entender los procesos de catabolismo y anabolismo, que son esenciales para mantener la vida. Al estudiar cómo los carbohidratos, las grasas y las proteínas son descompuestos y utilizados para producir ATP, podemos desarrollar planes alimenticios que optimicen la energía disponible para el cuerpo y entender porqué hacemos las cosas como las hacemos. Además, permite entender cómo la energía se almacena y se libera, y cómo los desequilibrios en estas rutas metabólicas pueden llevar a enfermedades como la obesidad, la diabetes y los trastornos metabólicos. 2) ¿Qué es el anabolismo? ¿Qué es el catabolismo? Menciona un ejemplo de cada uno relacionado al organismo. Anabolismo: Es la construcción de moléculas complejas a partir de moléculas más simples, utilizando energía. Un ejemplo en el organismo es la síntesis de glucógeno a partir de glucosa, lo cual ocurre en el hígado y los músculos. Catabolismo: Es la descomposición de moléculas complejas en moléculas más simples, liberando energía. Un ejemplo es la degradación de triglicéridos en ácidos grasos y glicerol, que luego se oxidan para producir ATP. 3) ¿Qué funciones cumplen las mitocondrias? Las mitocondrias cumplen funciones esenciales en la célula, incluyendo la de ATP a través de la fosforilación oxidativa, un proceso que ocurre en la cadena de transporte de electrones, la regulación de la apoptosis (muerte celular programada), la síntesis de ciertos lípidos, y la regulación del metabolismo del calcio. 4) ¿Cómo se relaciona la primera ley de la termodinámica con el metabolismo? La primera ley de la termodinámica, también conocida como el principio de conservación de la energía, establece que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma a otra. En el contexto del metabolismo, esta ley se refleja en cómo el organismo convierte la energía química de los nutrientes en otras formas de energía, como ATP, calor o energía mecánica. Por ejemplo, durante la glucólisis y el ciclo de Krebs, la energía contenida en los enlaces químicos de la glucosa se transforma en ATP, que luego se utiliza para realizar trabajo celular, como la contracción muscular o el transporte activo de moléculas a través de membranas. 5) ¿En qué consisten las reacciones de oxido-reducción? ¿Cómo podrías relacionar este concepto con la obtención de energía a partir de la glucosa? Las reacciones de óxido-reducción (redox) son procesos químicos en los que se transfiere uno o más electrones entre moléculas. Estas reacciones son fundamentales para la obtención de energía en el metabolismo, especialmente en la cadena de transporte de electrones. Durante la oxidación de la glucosa en la glucólisis y el ciclo de Krebs, los electrones son transferidos a moléculas como NAD+ y FAD, que se reducen a NADH y FADH2. Estos transportadores de electrones luego donan los electrones a la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias, donde se genera ATP a través de la fosforilación oxidativa. La energía liberada en estos pasos es utilizada para bombear protones y crear un gradiente electroquímico que impulsa la síntesis de ATP. 6) En los procesos biológicos ocurren frecuentes interconversiones energéticas. Dar ejemplos concretos de estas que se dan en el organismo humano, teniendo en cuenta la localización de la reacción a nivel celular. Un ejemplo de interconversión energética es la glucólisis que ocurre en el citoplasma, donde la energía química de la glucosa se convierte en ATP y NADH. Otro ejemplo es la fosforilación oxidativa en las mitocondrias, donde la energía del gradiente de protones generado por la cadena de transporte de electrones se convierte en ATP. La contracción muscular es otro ejemplo donde la energía química del ATP se convierte en energía mecánica. Estos procesos demuestran cómo la energía se transforma y se utiliza de manera eficiente en diferentes formas y en diferentes compartimentos celulares para sostener la vida. 7) Considerando a la célula como un sistema abierto, ¿qué sustancias pueden ingresar a la célula o salir de ella? ¿Mediante qué mecanismos ocurre este intercambio entre la célula y su entorno? Una célula es un sistema abierto porque intercambia materia y energía con su entorno. Las sustancias que pueden ingresar a la célula incluyen nutrientes como glucosa, aminoácidos, ácidos grasos, y oxígeno, mientras que las sustancias que pueden salir incluyen dióxido de carbono, agua, y productos de desecho metabólico. Estos intercambios se realizan mediante varios mecanismos: Difusión simple: movimiento de moléculas pequeñas y no polares como O2 y CO2 a través de la membrana plasmática según su gradiente de concentración. Difusión facilitada: transporte de moléculas más grandes o polares como la glucosa, a través de proteínas transportadoras o canales en la membrana. Transporte activo: movimiento de moléculas contra su gradiente de concentración utilizando ATP, como en la bomba de sodio-potasio. Endocitosis y exocitosis: procesos mediante los cuales la célula ingiere o expulsa grandes partículas o macromoléculas envolviéndolas en vesículas. 8) Explicar cómo se produce una reacción química utilizando y relacionando los siguientes conceptos: sistema - medio o entorno - reactivos - productos - energía - variación - espontaneidad. Una reacción química se desarrolla dentro de un sistema que incluye los reactivos, el medio o entorno en el que ocurre la reacción, y los productos resultantes. El sistema puede ser una célula, un tejido, un órgano donde ocurren estas reacciones. Los reactivos son las moléculas que se transforman durante la reacción, como la glucosa en la glucólisis. El entorno puede influir en la velocidad y espontaneidad de la reacción, dependiendo de factores como el pH, la temperatura y la concentración de reactivos y productos. La energía involucrada en la reacción puede ser absorbida o liberada, lo que define si la reacción es endergónica (requiere energía) o exergónica (libera energía). La variación de energía libre de Gibbs (ΔG) determina si una reacción es espontánea. Una ΔG negativa indica que la reacción es espontánea y exergónica, mientras que una ΔG positiva indica que la reacción es no espontánea y requiere un aporte de energía para proceder. 9) ¿Toda la energía liberada en una reacción, es aprovechable? No toda la energía liberada en una reacción química es aprovechable por el organismo. Parte de la energía se disipa en forma de calor, lo que contribuye al mantenimiento de la temperatura corporal pero no puede ser utilizada directamente para realizar trabajo celular. Solo la energía que es capturada en moléculas de alta energía como el ATP es aprovechable para funciones celulares, como el transporte activo, la síntesis de biomoléculas y la contracción muscular. 10 Diferencia reacciones exergónicas y endergónicas y dar ejemplos. Las reacciones exergónicas son aquellas que liberan energía, generalmente en forma de calor o luz, y tienen una variación de energía libre de Gibbs negativa (ΔG < 0). Estas reacciones son espontáneas y liberan energía que puede ser utilizada para realizar trabajo. Un ejemplo es la hidrólisis del ATP en ADP y fosfato inorgánico, que libera energía para procesos celulares. Las reacciones endergónicas, por otro lado, requieren un aporte de energía para llevarse a cabo y tienen una variación de energía libre de Gibbs positiva (ΔG > 0). Estas reacciones no son espontáneas y necesitan energía externa, como la proveniente de la hidrólisis del ATP. Un ejemplo de una reacción endergónica es la síntesis de proteínas a partir de aminoácidos. 11) La obtención de energía a partir de la glucosa, ¿es un proceso exergónico o endergónico? La obtención de energía a partir de la glucosa es un proceso exergónico. Durante la glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones, la glucosa se oxida para formar CO2 y H2O, liberando energía en el proceso. Esta energía es capturada en forma de ATP y NADH, que luego se utiliza para realizar trabajo celular. La variación de energía libre de Gibbs es negativa en estas reacciones, lo que indica que son espontáneas y exergónicas.