BIOENERGETICA

La bioenergética

La bioenergética describe la transferencia y utilización de la energía en los sistemas biológicos, y para ello utiliza las ideas básicas de la termodinámica, particularmente el concepto de energía libre.

Energía puede definirse como la capacidad para realizar trabajo.

La energía libre es la energía útil o disponible en un sistema durante un proceso.

Los cambios en la energía libre (G) proveen una cuantificación de la factibilidad energética de una reacción química y pueden permitir hacer una predicción de si la reacción podrá suceder o no.

La bioenergética se interesa sólo por los estados energéticos inicial y final de los componentes de una reacción, no del mecanismo o del tiempo necesarios para que el cambio químico se lleve a cabo.

La bioenergética predice si un proceso es La bioenergética predice si un proceso es posible; la cinética cuantifica qué tan rápido posible; la cinética cuantifica qué tan rápido ocurre la reacciónocurre la reacción..

Leyes de la termodinámica

1. Ley de la conservación de la energía: la energía total de un sistema, más la de su entorno permanece constante.

2. Si un proceso ocurre espontáneamente, la entropía total del sistema debe aumentar

RUTA METABOLICA

Una ruta metabólica es un conjunto de reacciones con un fin determinado.

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

• Cíclica como en el ciclo de krebs • Lineal como la glucólisis • En espiral como la beta oxidación • Ramificada como reacciones de aminoácidos

CO2 + H2O +

Energía

+ NH3

Carbohidratos Lípidos

Trabajo Movimiento

Síntesis Absorción

Transmisión nerviosaProducción de electricidad

Producción de luz, etc.

Proteínas

ALIMENTOS

MOLECULAS ORGANICAS SENCILLAS

ANABOLISMO CATABOLISMO

PROTOPLASMA ESTRUCTURADO

PROCESOS ACOPLADOS

ESTADOS DE OXIDACIÓN 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

-H2

O=C=O

Nivel hidrocarbonado Nivel ácido

FRUCTOSA

ACIDO PALMITICO

0 C16

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COOH

Nivel Nivel alcohol cetona

El proceso de respiración celular incluye tres pasos

• Descomposición de moléculas de alimento

• Transporte de hidrógeno hasta el oxígeno

• Transporte de energía de los alimentos al ADP

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

- Una enzima específica que catalice la reacción - Que ocurra simultáneamente la semirreacción reductora

ALIMENTO ALIMENTO semirreacción + FREDUCIDO OXIDADO oxidante

H2

ACEPTOR ACEPTOR semirreacción - FOXIDADO REDUCIDO reductora

total - F

Deshidrogenasa

1. Descomposición de moléculas de alimento

2. Transporte de hidrógeno hasta el oxígeno

Cadena de transporte de electrones

3. Transporte de energía de los alimentos al ADP

Fosforilación oxidativa

La teoría quimiosmótica enunciada por Peter Mitchell, explica cómo la energía 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 está acoplado al transporte de H+ a través de la membrana interna mitocondrial desde el espacio intermembranal. Este proceso crea simultáneamente a través de la membrana interna mitocondrial un gradiente eléctrico (con más cargas positivas en el exterior de la membrana que en la matriz mitocondrial) y un gradiente de pH (el exterior de la membrana está a un pH más ácido que el interior). La energía generada por este gradiente es suficiente para realizar la síntesis de ATP.

Carbohidratos Lípidos Proteínas

Ciclo de Krebs

Acetil CoA

ATPCO2

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 músculo esquelético y en el cerebro.

El NAD citoplasmáticoProducido en estos sitios es oxidado por el sistema de lanzadera glicerol 3-P con lo que se generan 2 ATP por fosforilación oxidativa

Glicerol 3 -P DihidroxicetonaFosfato

Lanzadera de Malato - Aspartato

L –aspartato

cetoglutarato Aspartato aminotransferasa citoplasmática

L – Glutamato

Oxalacetato

L-Malato

NADH +H + NAD+

Este sistema de lanzadera se encuentra en el corazón y el hígado, genera 3 ATP por cada NAD citoplasmático

Matriz Mitocondrial

L- aspartato

Cetoglutarato

Aspartato aminotransferasa mitocondrial

L- Glutamato Oxalacetato

L- malato NADH + H+

NAD