TERMODINÁMICA DE LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS

Julio Campos F.

TERMIDINÁMICA DE LAS REACCIONES ENZIMÁTICAS

• Célula viva: estructura dinámica.• Las actividades celulares requieren energía.

Bioenergética:Estudio de los cambios de energía que

acompañan a las reacciones bioquímicas.

2J. Campos F.

A. BASES TERMODINÁMICAS DE LAS REACCIONES BIOQUÍMICAS

1. DEFINICIONES BÁSICAS:– SISTEMA

• AISLADO.• ABIERTO.

– ENERGÍA• CALOR (q)• TRABAJO (W)

– PROCESOS• REVERSIBLES.• IRREVERSIBLES.

3J. Campos F.

A. BASES TERMODINÁMICAS DE LAS REACCIONES BIOQUÍMICAS

2. LEYES DE LA TERMODINÁMICA:– PRIMERA LEY

• ∆E = q – W

• ENTALPÍA (H): cantidad de energía de un sistema que puede intercambiar con su entorno.

∆H = ∆E + P∆V

4J. Campos F.

A. BASES TERMODINÁMICAS DE LAS REACCIONES BIOQUÍMICAS

2. LEYES DE LA TERMODINÁMICA:– SEGUNDA LEY

• ENTROPÍA (S): Medida de la aleatoriedad o desorden existente en un sistema.

• La S de un sistema aislado tenderá a aumentar hacia un valor máximo.

S estado ordenado < S estado desordenado

5J. Campos F.

B. ENERGÍA LIBRE EN PROCESOS BIOLÓGICOS

– SEGUNDA LEY, pero en sistemas abiertos.• ENERGÍA LIBRE DE GIBBS (G):

G = H – TS

∆G = ∆H – T∆S

6J. Campos F.

B. ENERGÍA LIBRE EN PROCESOS BIOLÓGICOS

– SEGUNDA LEY, pero en sistemas abiertos.• ENERGÍA LIBRE DE GIBBS (G):

Un proceso es favorable cuando:

∆H (–) ; ∆S (+)

∆G = ∆H – T∆S

= (-) – (+)

= (-) + (-)

∆G = (-)

7J. Campos F.

En un sistema biológico, un proceso será En un sistema biológico, un proceso será favorable cuando …favorable cuando …

∆G = (-)

8J. Campos F.

B. ENERGÍA LIBRE EN PROCESOS BIOLÓGICOS

∆G El proceso es …

(-)

Cero

(+)

Favorecido termodinámicamente.(exergónico)

Reversible, en equilibrio.

Termodinámicamente desfavorecido.(endergónico)

9J. Campos F.

C. ENERGÉTICA DE LAS REACCIONES ACOPLADAS

A B (∆G = +)

C D (∆G = - )

EF (∆G = -)

A B

C D

A B

C D

F E

10J. Campos F.

D. COMPUESTOS RICOS EN ENERGÍA

FOSFATOS:– TRIFOSFATO DE ADENOSINA (ATP)

adenina

adenosina

ATP

11J. Campos F.

D. COMPUESTOS RICOS EN ENERGÍA

FOSFATOS:– REACCIONES DE HIDRÓLISIS DE LA

MOLÉCULA DEL ATP:

ATP + H2O ADP + Pi (∆G = -31 KJ/mol)

ADP + H2O AMP + Pi (∆G = -31 KJ/mol)

AMP + H2O Adenosina + Pi (∆G = -14 KJ/mol)

12J. Campos F.

D. COMPUESTOS RICOS EN ENERGÍA

FOSFATOS:– ESTABILIZACIÓN DE RESONANCIA DEL

ORTOFOSFATO, HPO42- (Pi):

13J. Campos F.

D. COMPUESTOS RICOS EN ENERGÍA

FOSFATOS:– ATP: “moneda de cambio” de Energía Libre:

Glucosa + Pi Glucosa-6-P ∆G = 14 KJ/mol

ATP ADP + Pi ∆G = -31 KJ/mol

Glucosa + ATP ADP + Glucosa-6-P ∆G = -17 KJ/mol

14J. Campos F.