Compuestos Ricos en Energía

8/18/2019 Compuestos Ricos en Energía

1/16

COMPUESTOS RICOS EN ENERGÍA

Se entiende como compuesto rico en energía a aquel intermediario metabólico cuyo potencialde transferencia de grupo es igual o inferior a - 7 kcal/mol. Como potencial de transferencia degrupo entendemos la energía libre que el compuesto es capaz de ceder a otra sustancia juntocon el grupo transferido es decir la energía libre retenida en un enlace y que se transfiere aotro compuesto al transferirle un grupo. Como referencia de la energía transferible se utiliza laque se libera cuando el grupo se cede al agua por tanto el potencial de transferencia de grupocoincide con el cambio de energía libre est!ndar de "idrólisis.

Tabla No.1 Cambios de energía libre de algunas reaiones !uímias a "# $ % &'(C

#sta definición combina el concepto de que el enlace tiene una cierta energía que se transmitecon el grupo funcional. $os compuestos ricos en energía liberan la energía que transportanmediante la rotura de un solo enlace en su mol%cula. &or esta razón al enlace que se rompe se ledenomina enlace rico en energía.'().

Tabla No.&. Cambios de energía libre de algunosom"ues)os *os*orilados % Ae)il Coa +un Tioes)er,


2/16

TIPOS -E ENACES RICOS EN ENERGÍA.

#n general los grupos que se transfieren 'junto con la energía) responden a tres clases.

A. GRUPOS /OS/ATO

* /os*oan0ídridos

+rupo m!s importante de compuestos ricos en energía. #ntre ellos se encuentra en ,&'adenosín trifosfato) cuyo potencial de transferencia de grupo aría segn la reacción detransferencia es decir depende de como transcurra la "idrólisis

,& 0 123 ----4 ,5& 0 &&i. 6+o 8 -9.2 'kcal/mol)

,& 0 123 ----4 ,6& 0 &i 6+o 8 -7.: 'kcal/mol)

'3curre en el complejo 5g-,&20 que es como est! en el entorno celular).

,6& 0 123 ----4 ,5& 0 &i 6+o 8 -7.2 'kcal/mol)

,5& 0 123 -----4 ,denosina 0 & 6+o 8 - :: kcal/mol

&&i 0 123 -----4 2 &i 6+o8 - ;< kcal/mol

&or tanto ,5& y &&i no pueden considerarse compuestos ricos en energía.$as reacciones del ,& son normalmente desplazamientos nucleófilos en las cuales elnucleófilo por ejemplo el o=ígeno de un alco"ol y cada uno de los tres fosfatos es susceptiblede dic"o ataque produci%ndose distintos productos y resultando la energía libre resultante de la"idrólisis distinta segn el enlace fosfato- fosfato objeto de la "idrólisis.

/igura No.1. Posiiones de a)a!ue en el ATP "or un nuleo*ilo


3/16

#sto indica que el potencial de transferencia de grupo de un compuesto rico en energía no est!confinado nicamente en los denominados >enlaces ricos en energía>. 6e "ec"o a este potencial contribuyen tambi%n otros factores ajenos a los enlaces fosfato-fosfato

/igura No.&. Energia libre asoiada a la 0idrlisis del ATP.

,sí la energía libre resultante de la "idrólisis de los enlaces fosfato-fosfato del ,& depende delas características de los productos resultantes y no del enlace concreto objeto de "idrólisis.#sto indica que la energía liberada no est! acumulada en un solo enlace. ,dem!s la energía

libre cedida por el ,& en su "idrólisis puede ser dosificada gracias a la e=istencia de dos posibilidades de "idrólisis.

/igura No.2. Es)abili3aion "or resonania en la 0idrlisis del ATP.

&or tanto el alor de la energía de "idrólisis del ,& 'y de otros compuestos ricos en energía)depende de? @ #stabilización por resonancia de los productos. $os productos de la "idrólisis de los enlacesfosfato-fosfato tienen una mayor resonancia que la sustancia de que proceden. $a entropíaaumenta con la "idrólisis. @ Aepulsión electrost!tica entre las cargas negatias de los fosfatos. ras la "idrólisis del ,&disminuye la repulsión entre cargas. $a entropía aumenta con la "idrólisis.


4/16

@ Bmpedimento est%rico para la rotación de grupos por la presencia de tantos o=ígenos sobrecada fosfato en la mol%cula de ,&. @ #stabilización de los productos por isomerización.

inalmente. Cabe destacar que aunque la "idrólisis de ,& es altamente e=ergónica lamol%cula de ,& es cin%ticamente estable a p1 7. #sto se debe a que la energía de actiación para esta "idrólisis es muy alta y la rotura de este enlace solo ocurre cuando la reacción escatalizada enzim!ticamente.

6entro de este grupo se incluyen otros nucleótidos +& D& C& y B&. &ero sólo el +& puede considerarse transferidor de grupos fosfato. #l resto m!s que ceder el grupo fosfato seincorporan en toda su estructura formando D6&- C6&- o C5&-deriados.

* Ail4*os*a)os

$os representantes m!s destacados de este grupo son el E:-bifosfoglicerato el acetil-fosfato ylos aminoacil-adenilatos. #l primero es un intermediario de la glucólisis el segundo del

metabolismo de microorganismos y el tercero en la síntesis de proteínas.

#l caso del E:-bifosfoglicerato es muy ilustratio ya que la "idrólisis del fosfato en posición Elibera -E


5/16

$a energía libre de "idrólisis del & es muy negatia debido a que la fosforilación del grupoenólico impide la formación de la configuración m!s estable es decir la forma ceto.

* /os*oguanidinas

$as principales son el creatín-fosfato en ertebrados y el arginín-fosfato en inertebrados.ienen una energía libre de "idrólisis de unos -E


6/16

+ran parte de la mol%cula de la coenzima , juega un papel secundario en conferir al deriadouna energía libre de "idrólisis fuertemente negatia.

/igura No.7. Energía libre asoiada a la 0idrlisis del Ae)il Coa.


7/16

/igura No.'. Seuenia de )rans*erenia de energía en un aido graso.

$a energía de "idrólisis de estos compuestos oscila entre -7.7 y -E


8/16

Si considera que la concentración de &i es pr!cticamente estable en condiciones fisiológicas laenergía libre de "idrólisis actual del ,& aumenta conforme disminuye la razón ,&/,6&. #ncondiciones fisiológicas esta razón es muy estable lo que "ace oscilar el alor de energía libredentro de unos m!rgenes muy cercanos a la energía libre de "idrólisis en condiciones est!ndar.

Tabla No.2. Conen)raion de Nuleo)ido de Adenina:/os*a)o Inorganio % /os*orea)ina en algunas elulas.

#n la c%lula se "ace necesario mantener unos nieles de ,& para que siempre se obtenga lamisma energía en la "idrólisis de una mol%cula ,&. Sin embargo en circunstancias patológicaslas concentraciones de ,& pueden disminuir muc"o lleando consigo no sólo la disminuciónde la resera de ,& sino que el ,& libera cada ez menos energía como consecuencia delaumento de su energía de "idrólisis.

#n la c%lula las concentraciones de ,& y ,6& est!n relacionadas por la reacción catalizada por la adenilato quinasa 2 ,6& ----4 ,& 0 ,5& 6+o ( < kcal/mol. ,dem!s el 5g20 delcitosol une tanto al ,& como al ,6& y en la mayor parte de las reacciones enzim!ticas queinolucran al ,& el sustrato real es 5g,&2-. &or tanto la energía de "idrólisis releante ser!la de este ltimo compuesto y en la mayor parte de los casos la energía de "idrólisis del ,&en el interior celular puede ser m!s negatia que la est!ndard.


9/16

&or tanto el niel energ%tico de la c%lula iene dado no solo por la cantidad de ,& quecontiene sino por la de todos aquellos compuestos susceptibles de dar ,&. Se define la cargaenerg%tica de la c%lula como?

#ste concepto tiene la entaja de indicarnos de una manera global el estado energ%tico celular.Halores energ%ticos cercanos a


10/16

/igura No.$. /uen)es de ob)enin de energía duan)e el e=eriio.

SISTEMAS -E GENERACI9N -E ENERGÍA#s importante adelantar que la principal fuente de la energía que se acumula en el ,& es laenergía de o=idorreducción procedente de coenzimas reducidas.

/igura No.>. Panoramia energ


11/16

PAPE -E AS MITOCON-RIAS EN E META5OISMO ENERGETICO

$as mitocondrias son las Jcentrales energ%ticasK de las c%lulas. ,llí algunas mol%culas como laglucosa se o=idan y se rompen en trozos m!s pequeLos. #n esta reacción se liberan !tomos de"idrógeno 'se liberan electrones pero suelen ir acompaLados de protones? electón0protón8 E!tomo de 1). #ste "idrógeno se une al o=ígeno y se forma mol%culas de agua.

$as mitocondrias tienen un rol central en el metabolismo energ%tico porque la energía queresulta del proceso de o=idación de los alimentos se transforma en ,& la moneda energ%ticaen la c%lula. #ste proceso depende del o=ígeno y cuando la cantidad de %ste es limitada semetabolizan productos glucolíticos en el citosol por la respiración anaerobia que es menoseficiente pero independiente de la mitocondria.

Reaiones de o?idain4reduin

$as reacciones químicas no son m!s que transformaciones de energía? la energía que "ay en losenlaces de una sustancia se libera y se usa para formar otras mol%culas. Se transfieren muc"as

eces electrones de unos !tomos o mol%culas a otros a esto se llama o=idación. $a p%rdida deun electrón se conoce como o=idación y se dice que el !tomo o mol%cula que lo pierde se "ao=idado. &ero el o=ígeno atrae muc"o los electrones es el JaceptadorK. $a ganancia deelectrones se denomina reducción. #stas reacciones se conocen como reacciones de oxidación-reducción o REDOX . 5uc"as eces el electrón a acompaLado de un protón 'E !tomo de 1).#n tales casos la o=idación implica una p%rdida de !tomos de 1 'no ya sólo de electrones) y lareducción una ganancia de !tomos de 1.

&or tanto la principal función de las mitocondrias es llear a cabo esta reacción.

Sustancias alimenticias 0 32 M C32 0 123 0 #nergía ',&)

#sta reacción se denomina Fosforilación Oxidativa. $o que el proceso necesita es ,6& & y32N se produce la salida de 123 C32 y ,& 'adenina 0 ribosa 0 : fosfatos). #l ,& es unamol%cula altamente energ%tica que se sintetiza en el interior de las mitocondrias y se forma por fosforilación oxidativa. $a energía que se almacena en el ,& se a a utilizar en todos los procesos de la c%lula que necesiten energía. ,l dar su energía el ,& se desintegra en ,6& 0 &.

$as c%lulas que requieren grandes cantidades de energía 'p. ej.? espermatozoides) contienengrandes cantidades de mitocondrias. #n algunas c%lulas las mitocondrias se an a moer "acialo lugares donde se precisa la energía. #l 32 se combina con C para dar C32 por eso se diceque las mitocondrias son las responsables de la respiración celular . &ero esta reacción incluyemuc"os pasos cada uno de ellos regulado por una enzima específica.

#n resumen se puede decir que las mitocondrias son orgánulos transductores de energía. $aenergía de los alimentos iene en los enlaces. #sta energía se a liberando por degradación proceso que culmina en las c%lulas. $a energía no se libera de forma repentina sinogradualmente y es utilizada allí donde se necesita. #l eslabón comn de todos los procesos querequieren energía es el ATP.

Me)abolismo elular


12/16

odas las c%lulas requieren energía para sus funciones. #l alimento es la fuente de energía ytambi%n de materiales para construir. #n la digestión se an degradando las grandesmacromol%culas de alimentos en trozos m!s pequeLos. #stas sustancias degradadas se llean"asta las c%lulas donde se obtienen la energía y los materiales 'el objetio de la nutrición). &araello an a sufrir un conjunto de reacciones que se denominan metabolismo. Me)abolismo es elconjunto de reacciones por el que se obtiene a partir de sustancias ya digeridas energía ymateria.

,l proceso de degradación de las grandes macromol%culas en otras muc"o m!s pequeLas se ledenomina Ca)abolismo. $uego "ay otro proceso de síntesis de materias org!nicas -con gasto deenergía- que se conoce como Anabolismo.

Catabolismo? degradación 'con liberación de energía)

5etabolismo

,nabolismo? síntesis 'con gasto de energía)

$a energía liberada en el catabolismo la utiliza la c%lula para la síntesis -o fabricación- denueos compuestos 'anabolismo). #l eslabón comn de todos estos procesos es el ,&.

&ero Oqu% ocurre con la energía entre las reacciones en que se produce y los procesos en losque se gastaP Si no se almacena de alguna manera toda ella se disiparía en forma de calor. 6e"ec"o un G


13/16

Res"irain elular

Son reacciones de o=idación. $a energía química de los alimentos se a a transformar enenergía para la c%lula. #sta o=idación de las mol%culas org!nicas es como principalmenteobtienen energía las c%lulas. Rsta puede ser de 2 tipos?

• Aerobia? la degradación de las mol%culas es completa. $a mol%cula org!nica sedegrada "asta formar mol%culas inorg!nicas. $a respiración se realiza con interenciónde o=ígeno. $a liberación de energía es mayor aquí que en la anaerobia.

• Anaerobia? se obtiene energía sin interención de o=ígeno. $a degradación no es totalse forman compuestos intermedios. &odemos distinguir dossubtipos? anaerobia propiamente dic"a y fermentación. $a anaerobia se da en todos losorganismos incluido el "ombre.

Aespiración aerobia M +lucosa M C32 123 #nergía

Res"irain

elular ermentación M +lucosa M C32 ,lco"ol etílico #nergía

Aespiración anaerobia M +lucosa M C32 cido l!ctico #nergía

$a mayor parte de energía la proporcionan los glcidos. #s en el interior de las mitocondriasdonde los glcidos se degradan enzim!ticamente y se a a liberar energía que sintetizar! ,&.#l catabolismo de la glucosa es fundamental para los ertebrados. #l balance final delcatabolismo es?

C;1E23; 0 ;32 M ;C32 0 ;123 0 #I#A+T,

Se obtienen ;9; Ucal por mol de glucosa. $a glucosa al o=idarse a a perder !tomos de 1 y%stos los a a ganar el o=ígeno con lo que se a a liberar agua y muc"a energía para sintetizar,&. 6istinguimos : etapas?

• +lucólisis• Ciclo de Urebs• osforilación o=idatia

#n la glucólisis y en el ciclo de Urebs se an a ir liberando !tomos de C que se an a unir al 3 para formar C32. #n la fosforilación o=idatia el 1 se a a unir con el o=ígeno para formaragua al tiempo que se sintetiza el ,& ',6&0&).

$a glucólisis ocurre en el citoplasma la respiración es dentro de la mitocondria.

Glulisis

#s un conjunto de reacciones por las que una mol%cula de glucosa se conierte en 2 mol%culasde ácido pirúvico 'C:1;3:).


14/16

C;1E23; M 2C1:-C3-C331#sto se da en el citoplasma y siempre en condiciones anaerobias 'sin o=ígeno). #s uniersal para todos las c%lulas. Se forman 2 mol%culas de ,& en la glucólisis. 3curre en torno a Vetapas e interiene enzimas específicas en cada una.

, partir de la glucólisis el !cido pirico puede seguir una ruta aerobia o una ruta anaerobia. $aaerobia comprende el ciclo de Urebs y la fosforilación o=idatia.

#n presencia de 32 el !cido pirico a a atraesar la membrana mitocondrial y dentro de lamitocondria se a a producir su degradación total en pasos escalonados. 2 etapas? ciclo deUrebs 'o ciclo del !cido cítrico) que ocurre en el interior de las mitocondrias con interenciónde enzimas específicasN y luego ocurre la fosforilación o=idatia.

2C1:-C3-C331 M ;C32 0 ;123 0 #I#A+T, ':9 ,&s)

Cilo de @rebs

,ntes de entrar en el ciclo de Urebs la mol%cula de !cido pirico se a a o=idar a a perder unC y a a conertirse en !cido ac%tico '2 de C).

,l entrar en el ciclo de Urebs el ácido acético '2C) se a a unir al ácido oxalacético 'FC) yformar el ácido cítrico ';C). $uego pierde uno 'GC) luego otro 'FC) y se conierte de nueoen !cido o=alac%tico 'FC) y el ciclo uele a empezar.

• #l producto final de estos procesos -que ocurren en el citoplasma de cada c%lula- bajocondiciones aerobias es el acetil Co,.

• #l acetil Co, ingresa entonces a las mitocondrias para participar en una serie dereacciones bioquímicas de o=idación cuya finalidad es producir coenzimas reducidas

de I,61 y ,61. #sta serie de reacciones es el Ciclo de Urebs.• #l ciclo de krebs? una cadena de o=idaciones• #l ciclo de Urebs debe su nombre a Sir 1ans Urebs quien fue su descubridor.• #ste proceso tambi%n es conocido como el >ciclo del !cido cítrico> o el >ciclo de

los !cidos tricarbo=ílicos>.• #l ciclo de Urebs consiste en una serie de reacciones en la cual confluyen todas las

reacciones catabólicas de la respiración aerobia.• ambi%n se lo podría definir como una >cadena de o=idaciones> debido a que recibe

,cetilCo, para >impulsar> una serie de cuatro o=idaciones cuyo producto final son lascoenzimas I,61 y ,61 reducidas al ser cargadas de electrones.

&ara entenderlo mejor en forma global ea el siguiente gr!fico?

http://www.monografias.com/trabajos11/lacelul/lacelul.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/aciba/aciba.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/aciba/aciba.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/aciba/aciba.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/lacelul/lacelul.shtml


15/16

W estas coenzimas reducidas por el ciclo de Urebs ',61 y I,61) son las que ir!n a participar del ltimo eslabónde la cadena del metabolismoenerg%tico? el transporte deelectrones.

CBC$3 6# UA#XS?#SYD#5, A#SD5#I 6#

363S $3S &A3C#S3S W X,$,IC# BI,$

Dna ez desglosadas cada una de las reacciones de o=idación que componen el Ciclo de Urebsresumiremos todo el ciclo en el siguiente gr!fico. 3bsere?

&ara el balance final del ciclo de Urebs en cuanto a las entradas y salidas eamos la siguientetabla?

Cilo de @rebs8 balane de en)radas % salidas

En)radas


16/16

Salidas

Aecuerde que por cada glucosa que entra al metabolismo energ%tico salen dos ,cetil Co, porlo tanto se concluye que por cada glucosa se obtienen dos Ciclos de Urebs.

Compuestos Ricos en Energía

Documents

Transcript of Compuestos Ricos en Energía