Apunte de bionenergética Flashcards
Las células obtienen energía de
enlaces químicos presentes en las moléculas de los
alimentos que comemos
. La degradación de las moléculas de glucosa, ácidos grasos y proteínas en
sus componentes más simples qué otorga
-monómeros para la construcción
de sus propios polímeros
-fuente de energía a partir de su
combustión controlada
Cómo ocurre combustión de glucosa, ácidos grasos y proteínas y por qué se caracterizan
serie de reacciones de reducción-oxidación (redox)
que
se caracterizan por la transferencia de electrones entre 2 moléculas.
Qué ocurre en reacción óxido-reducción
Uno de los reactantes de la
reacción redox le entrega electrones a otra;
Al entregar sus electrones, dicha molécula queda más
oxidada
al recibir electrones, la otra molécula queda más reducida
a qué se le llama “agente reductor” y por qué
El donador de
electrones
(porque reduce al otro reactante);
a qué se le llama “agente oxidante” y por qué
receptor de electrones
porque oxida al otro
que se
mide mediante el potencial de reducción (𝐸°), o potencial redox, de la especie química
afinidades para aceptar electrones para distintos compues
. Un potencial
redox más positivo implica que…
la especie tiene una tendencia a recibir electrones (agente oxidante)
un potencial redox más negativo implica que…
a una tendencia a donar electrones (agente
reductor)
Qué permite estimar La diferencia entre los potenciales de reducción (𝛥𝐸°) y qué pasa a una mayor diferencia de potencial
permite estimar la energía que será
liberada por la reacción redox:
-a mayor diferencia de potencial, más energía se libera
El flujo de
electrones desde una molécula con un menor potencial redox a una con mayor potencial… libera o absorbe energía?
libera
energía
La energía liberada por una reacción de oxidación puede ser utilizada para
síntesis de
moléculas que “almacenan” esta energía y posteriormente la liberan para acoplar otros procesos
Cómo se puede almacenar energía
en forma de un gradiente de concentración de alguna
molécula
qué pasa con energía almacenada en forma de un gradiente de concentración de alguna molécula al moverse?
al moverse dichas moléculas a favor de este gradiente, la van disipando (liberando)
Si no se ocupa la energía liberada para acoplar otro proceso, esta suele…
eliminarse como calor
Qué son los transportadores activados y desde dónde hacia dónde se mueven
son moléculas que almacenan energía en sus enlaces químicos
y pueden moverse a distintas partes de la célula
desde sitios donde ocurren los procesos de
generación energética hacia sitios de alta demanda energética
Cómo pueden almacenar energía los transportadores activos
como grupos químicos fácilmente transferibles
como transportadores de electrones y liberar su energía al ser oxidados
el ATP es un..
transportador activado de energía
Cómo el ATP puede liberar su energía
mediante la transferencia de grupos fosfato, pasando de ATP (adenosin trifosfato) a ADP (adenosin
difosfato)
El ATP es sintetizado mayoritariamente en la mitocondria desde
desde ADP y un grupo fosfato
libre, utilizando energía
Cuándo ATP aporta energía
se distribuye por la célula y aporta energía cuando le transfiere ese grupo fosfato a otro compuesto, volviendo a su forma de ADP
Estructura de ATP
-tres fosfatos asociados al carbono 5 de la ribosa
-los anillos de la base
nitrogenada Adenina unida a la ribosa.
-Ribosa
NADH, qué tipo de transportador es y tipo de agente como actúa.
transportador de electrones
actúa
como agente reductor y se oxida con facilidad.
Qué es el NAD+? y composición
principal transportador activado de electrones en los seres vivos
dinucleótido
de nicotinamida y adenina.
Cómo se pasa de NAD+ a NADH
El NAD+ puede aceptar 2 electrones desde una molécula reducida y un
protón (H+) para transformarse en NADH, su forma reducida.
NADH a qué corresponde?
forma reducida de NAD+
Qué implica transferencia de H
implica el paso de un electrón, ya que el hidrógeno
atómico posee un protón y un electrón;
así, la ganancia de un átomo de H implicará una reducción
Qué pasa con el NADH al oxidarse
cede estos 2 electrones a otros compuestos,
reduciéndolos en
reacciones que liberan energía
Qué gana NAD+ para convertirse en NADH
- ganancia de un H (H+
+e-) que se une a un C del anillo de nicotinamida
-Un e- que se une al N de nicotinamida (eliminando así su carga previa +
Qué quiere decir que NADH tiene un potencial redox negativo
tendrá una tendencia a donar electrones fácilmente y retornar a su forma oxidada
buen agente reductor.
Tipo de agente de NAD+ y de qué depende su acción
agente oxidante débil,
cuya acción depende de que su concentración sea
muchas veces mayor a la de su forma reducida
Qué pasa en célula en relación a NAD+ y NADH
Las células controlan la síntesis de NADH, tal que la
proporción [NAD+]/[NADH] sea alta,
equilibrio de la transformación entre NAD+
y NADH se
desplace hacia a la formación de NADH,
fomentando que el NAD+
reciba electrones y pueda actuar como oxidante.
De NAD+ a NADH
NAD+ se reduce
De NADH a NAD+
NADH se oxida
otros transportadores de electrones
NADP+
, el citocromo c,
las quinonas
y grupos prostéticos, como FMN y FAD.
Composición de NADP+
dinucleótido de nicotinamida y adenina, , pero se encuentra fosforilado. (esto permite que enzimas puedan diferenciar entre NAD+ y NADPH
Qué es el ATP
adenosín trifosfato (ATP) es un nucleótido de adenina unido covalentemente a tres grupos fosfato encadenados. (+ribosa)
transportador activado
el ATP almacena y transfiere energía mediante…
un grupo químico: su tercer grupo fosfato.
Reacción de la que depende la síntesis de ATP
depende de una reacción donde se fosforila una molécula de ADP (adenosín
difosfato) usando un grupo fosfato libre.
Proceso de síntesis de ATP de qué requiere?
requiere de energía (endergónico).
la liberación de ese grupo fosfato es… (desde el punto de vista enrgético)
exergónico
Qué libera energía en ATP
La ruptura del enlace fosfoanhidrido que
une el tercer grupo fosfato del ATP al segundo
Las reacciones de biosíntesis de moléculas suelen involucrar…
la transferencia
del grupo fosfato desde el ATP a uno de los reactantes para generar complejos intermedios “de alta
energía”
Cómo se forman los complejos intermedios “de alta
energía”
tras la transferencia
del grupo fosfato desde el ATP a uno de los reactantes
propiedad de intermediarios fosforilados
la ruptura del enlace que une el grupo fosfato al resto de la molécula es exergónica
Qué permite la ruptura del enlace que une el grupo fosfato al resto de la molécula en reacción endergónica
desplace al grupo fosfato para obtener un producto que no se podría haber sintetizado
principal proceso que da lugar a síntesis de ATP
respiración celular,
Qué involucra la respiración celular
involucra la oxidación de moléculas orgánicas (derivadas de la glucosa u otras) para generar agentes
reductores (NADH y FADH),
Luego, ocurre FOSFORALIZACIÓN OXIDATIVA: NADH y FADH, ceden sus electrones a una cadena transportadora de electrones
mitocondrial que permite la acumulación de energía para la síntesis de ATP
Qué requiere respiración celular para completarse
presencia de oxígeno
En qué consiste la fosforalización oxidativa
NADH y FADH, ceden sus electrones a una cadena transportadora de electrones
mitocondrial que permite la acumulación de energía para la síntesis de ATP
proceso de oxidación mediante el cual una célula obtiene
energía desde la glucosa
“glucólisis”
Qué se acopla a glucólisis
la reducción de NAD+
a NADH y
síntesis de una pequeña cantidad de ATP en el citoplasma
qué es producto la glucólisis
el ácido
pirúvico (piruvato), metabolito central que puede dirigirse a una de dos vías de degradación
vías de degradación de ácido pirúvico y de qué dependen
fermentación o ciclo de Krebs,
dependiendo de si la célula se encuentra en condiciones aeróbicas
o anaeróbica
Qué sucede en condiciones aeróbicas
el piruvato ingresa a la mitocondria a través de transportadores
presentes en su membrana y es oxidado a acetil-CoA, ingresando al ciclo de Krebs
Qué permite el ciclo de Krebs
ruta metabólica cíclica que permite oxidar el acetil-CoA hasta CO2,
completando la combustión de
la glucosa y generando agentes reductores (NADH y FADH2)
agentes reductores posteriormente entregarán sus electrones en… y para qué
en la cadena respiratoria
para sintetizar ATP.
Qué ocurre con piruvato en condiciones anaeróbicas o en ausencia de mitocondrias
el piruvato es
reducido usando NADH para regenerar NAD+
y poder continuar oxidando glucosa.
La combustión de la glucosa en la célula es un proceso
progresivo de oxidación
Qué pasaría si el azúcar
fuese oxidada hasta CO2 y agua en un único paso?
la célula no podría ocupar toda la energía liberada
de golpe y sería disipada como calor
Qué permiten la secuencia de reacciones de oxidación
permite
que transportadores activados extraigan pequeñas cantidades de energía de cada una,
aprovechando de mejor manera este proceso exergónico (
Qué es glucólisis o vía glucolítica?
ruta metabólica que permite a las
células eucariontes degradar glucosa en dos moléculas de piruvato, generando ATP y NADH
Dónde ocurre la glucólisis
citosol
En qué consiste la glucólisis
una serie de reacciones químicas encadenadas, cada una generando un metabolito intermedio distinto, y cada una siendo catalizada por una enzima
diferente
Etapas de la glucólisis
➔ Etapa endergónica o “de preparación”
➔ Etapa de ruptura del azúcar
➔ Etapa exergónica
➔ Etapa endergónica o “de preparación”
- Fosforilación de la glucosa en glucosa-6-fosfato.
- Isomerización de la glucosa-6-fosfato a fructosa-6-fosfato.
- Fosforilación de la fructosa-6-fosfato en fructosa-1,6-bisfosfato.
En qué consiste ➔ Etapa endergónica o “de preparación”
en fosforilación de la glucosa,
consumiendo dos moléculas de ATP en total.
Qué permite fosforilación de la glucosa en etapa endergónica
Estas fosforilaciones aumentan la energía de la glucosa, y permitirá la ruptura posterior de
ella.
fosforilación de glucosa consigue retenerla al interior de la célula y evitar que esta
vuelva al medio extracelular, gracias a que no existen transportadores en la membrana plasmática
que permitan la salida de glucosa-6-fosfato y otros azúcares fosforilados
Etapa de ruptura del azúcar
- Hidrólisis de la fructosa-1,6-bisfosfato en dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído-3-fosfato.
- Isomerización de la dihidroxiacetona fosfato en gliceraldehído-3-fosfato.
En qué consiste ➔ Etapa de ruptura del azúcar
La ruptura del azúcar aprovecha la energía contenida en la fructosa-1,6-bisfosfato, que fue
transferida mediante fosforilación en la etapa anterior, para romper en dos al carbohidrato.
Qué permite la isomerización de la dihidroxiacetona fosfato en gliceraldehído-3-fosfato en etapa de ruptura del azúcar
permite que la siguiente
fase, que libera energía, se realice dos veces por cada molécula de glucosa.
➔ Etapa exergónica
- Oxidación y fosforilación del gliceraldehído-3-fosfato en 1,3-bisfosfoglicerato.
- Desfosforilación del 1,3-bisfosfoglicerato en 3-fosfoglicerato
- Isomerización del 3-fosfoglicerato en 2-fosfoglicerato.
- Deshidratación del 2-fosfoglicerato en fosfoenolpiruvato.
- Desfosforilación del fosfoenolpiruvato en piruvato
la 6° reacción tiene la peculiaridad de… (etapa exergónica)
ocupa
un grupo fosfato libre para fosforilar al gliceraldehído-3-fosfato, que después es transferido a un
ADP para sintetizar ATP.
La etapa exergónica marca el verdadero inicio de…y qué se utiliza
la oxidación del azúcar, utilizando NAD+
como agente oxidante y generando NADH.
Gracias a qué es posible etapa exergónica
porque las reacciones previas generaron un
compuesto con suficiente energía almacenada como para acoplar la síntesis de ATP con su
oxidación.
Qué se genera en etapa exergónica por cada qué cosa?
se generan 2 moléculas de ATP y 1 molécula de NADH por cada
gliceraldehído-3-fosfato que ingresa.
estequiometría general de la glucólisis
Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi ⇄ 2 Piruvato + 2 NADH + 2 ATP (página 8)
a isomerización de la dihidroxiacetona fosfato
permite la obtención de…
2 moléculas de gliceraldehído-3-fosfato por molécula de glucosa
tamaño de enzimas de glucólisis y qué poseen
tienen un tamaño mucho
mayor al de sus sustratos y poseen sitios de unión específicos para estos.
a 1° reacción de la glucólisis, la
fosforilación de la glucosa, es catalizada por una enzima llamada.. y qué involucra el mecanismo de reacción y productos finales
hexoquinasa
interacción
entre el grupo alcohol (–OH) unido al carbono 5’ de la glucosa y el
átomo de fósforo en el grupo fosfato terminal del ATP.
reacción debilita el enlace fosfoanhidrido que une el segundo y
tercer grupo fosfato
, permitiendo que este último se una a la
glucosa y forme glucosa-6-fosfato y ADP.
Qué produce cambio conformacional en hexoquinasa
La unión de ambos sustratos(glucosa y ATP) a la hexoquinasa
induce un cambio conformacional en ésta.
De qué manera enzima hexoquinasa produce un ambiente anhidro y qué permite este ambiente?
. El encaje inducido de la
enzima permite aislar a los sustratos del medio acuoso donde se encuentran, lo que evita que los iones hidroxilos (OH-) generados por la disociación del agua interfieran con el mecanismo de la reacción.
Permite que la reacción ocurra de manera óptima.
Cómo se organizan las enzimas de la glucólisis
se organizan como complejos supramoleculares: no se encuentran
disueltas libremente por el citoplasma, sino que se encuentran asociadas entre sí y al citoesqueleto
celular
Qué permite la organización de enzimas de la glicólisisn
1 permite que los metabolitos de la vía, y los electrones que estos transportan, pasen eficientemente de una enzima a otra.
2 causa que exista una única “puerta” de entrada de electrones (glucosa) y una “puerta” de salida de estos (piruvato y NADH).
3 Facilita la regulación de la actividad de la glucólisis ya que la célula puede
armar y desarmar estos complejos según su necesidad de oxidar glucosa o no
