BIOENERGETICA

La bioenergtica

La bioenergtica describe la transferencia y utilizacin de la energa en los sistemas biolgicos, y para ello utiliza las ideas bsicas de la termodinmica, particularmente el concepto de energa libre.

Energa puede definirse como la capacidad para realizar trabajo.

La energa libre es la energa til o disponible en un sistema durante un proceso.

Los cambios en la energa libre (G) proveen una cuantificacin de la factibilidad energtica de una reaccin qumica y pueden permitir hacer una prediccin de si la reaccin podr suceder o no.

La bioenergtica se interesa slo por los estados energticos inicial y final de los componentes de una reaccin, no del mecanismo o del tiempo necesarios para que el cambio qumico se lleve a cabo.

La bioenergtica predice si un proceso es posible; la cintica cuantifica qu tan rpido ocurre la reaccin.

Leyes de la termodinmica

1. Ley de la conservacin de la energa: la energa total de un sistema, ms la de su entorno permanece constante.

2. Si un proceso ocurre espontneamente, la entropa total del sistema debe aumentar

RUTA METABOLICAUna ruta metablica es un conjunto de reacciones con un fin determinado.

Dependiendo del curso que siga el conjunto de reacciones, la ruta metablica puede ser:

Cclica como en el ciclo de krebs Lineal como la gluclisis En espiral como la beta oxidacin Ramificada como reacciones de aminocidos

CO2 + H2O + Energa + NH3Carbohidratos LpidosTrabajo Movimiento Sntesis Absorcin Transmisin nerviosaProduccin de electricidad Produccin de luz, etc.

Protenas

ALIMENTOS

MOLECULAS ORGANICAS SENCILLAS

ANABOLISMO CATABOLISMO

PROTOPLASMA ESTRUCTURADOPROCESOS ACOPLADOS

ESTADOS DE OXIDACIN DE LAS MOLECULAS DE ALIMENTOS NIVEL HIDROCARBURO: CH4

NIVEL ALCOHOL: -OH

NIVEL ALDEHIDO: C=OY NIVEL CETONA

NIVEL ACIDO: -COOH

NIVEL ANHIDRIDO. CO2 -CH2 -CH2 - + H-OH

-CH2 -CH2 -OH-CH2 CHO; CH3-CO-CH3-H2+H2O CH3-COOH-H2O=C=O

Nivel hidrocarbonado Nivel cidoFRUCTOSAACIDO PALMITICO0 C16

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COOH Nivel Nivel alcohol cetona

El proceso de respiracin celular incluye tres pasosDescomposicin de molculas de alimento

Transporte de hidrgeno hasta el oxgeno

Transporte de energa de los alimentos al ADP

Para que tenga lugar la deshidrogenacin de un combustible hasta el nivel anhdrido, se requieren dos condiciones:

- Una enzima especfica que catalice la reaccin - Que ocurra simultneamente la semirreaccin reductoraALIMENTO ALIMENTO semirreaccin + FREDUCIDO OXIDADO oxidante H2ACEPTOR ACEPTOR semirreaccin - FOXIDADO REDUCIDO reductora total - F Deshidrogenasa

1. Descomposicin de molculas de alimento

2. Transporte de hidrgeno hasta el oxgeno Cadena de transporte de electrones

3. Transporte de energa de los alimentos al ADPFosforilacin oxidativa

La teora quimiosmtica enunciada por Peter Mitchell, explica cmo la energa derivada del transporte de electrones por la cadena de transporte de electrones se utiliza para producir ATP a partir de ADP y Pi.

La bomba de protones: el transporte de electrones est acoplado al transporte de H+ a travs de la membrana interna mitocondrial desde el espacio intermembranal. Este proceso crea simultneamente a travs de la membrana interna mitocondrial un gradiente elctrico (con ms cargas positivas en el exterior de la membrana que en la matriz mitocondrial) y un gradiente de pH (el exterior de la membrana est a un pH ms cido que el interior). La energa generada por este gradiente es suficiente para realizar la sntesis de ATP.

Carbohidratos Lpidos Protenas Ciclo de Krebs

Acetil CoAATPCO2

Balance Energ{etico del Ciclo de Krebs

Acetil CoA + 3NAD+ +FAD + GDP + Pi + 2H2O ----------> 2 CO2 + CoA + 3 NADH + FADH2 + 2H+ + GTP

Sistemas de Lanzaderas de Glicerol 3 fosfato NADH + H + NAD deshidrogenasa

Deshidrogenasa FAD

FADH2

CoQ

El Glicerol 3-P funciona en el msculo esqueltico y en el cerebro.

El NAD citoplasmticoProducido en estos sitios es oxidado por el sistema de lanzadera glicerol 3-P con lo que se generan 2 ATP por fosforilacin oxidativaGlicerol 3 -PDihidroxicetonaFosfato

Lanzadera de Malato - Aspartato

L aspartato

cetoglutarato Aspartato aminotransferasa citoplasmtica

L Glutamato

Oxalacetato

L-Malato

NADH +H + NAD+

Este sistema de lanzadera se encuentra en el corazn y el hgado, genera 3 ATP por cada NAD citoplasmtico Matriz Mitocondrial

L- aspartato

Cetoglutarato

Aspartato aminotransferasa mitocondrial

L- Glutamato Oxalacetato

L- malato NADH + H+

NAD