¿Por qué se puede considerar a un organismo un sistema abierto desde el punto de vista energético? - Porque capta materia y energía, las transforma, y almacenando energía lleva a cabo actividades biológicas., En la célula el carácter de sistema abierto, cómo se manifiesta? - En el intercambio de sustancias con su ambiente a través de su membrana plasmática., ¿Qué se entiende por el ambiente de la célula? - Todo lo que la rodea, el agua de una charca, si se trata de un organismo unicelular.Los líquidos orgánicos si la célula pertenece a un tejido vegetal o animal, o el medio de cultivo si estamos ante células en experimentación., ¿Qué se entiende por sistema en equilibrio? - Desde el punto de vista biológico, el valor de las variables se mantiene constante. Por ejemplo, la temperatura de los mamíferos., Si la termodinámica postula que un sistema en equilibrio NO puede realizar trabajo, ¿Cómo consigue la célula mantenerse en equilibrio y llevar a cabo diversos trabajos como reproducirse, moverse, renovar tejidos, etc. ?? - Gracias al continuo intercambio de materia y energía con el medio, y a las transformaciones energéticas internas. Que facilitan a la célula llevar a cabo dicho trabajo sin dejar de estar en equilibrio., ¿Cuál es la fuente de energía química útil de la célula? - El ATP o adenosín trifosfato, ¿Qué otras moléculas distintas del ATP utiliza la célula como intercambio de energía? - Otros nucleótidos: de citosina (CTP); de guanina (GTP); de timina (TTP); o de uracilo (UTP), Nombre de las enzimas de naturaleza ribonucleoproteica: - RIBOZIMAS, NOMBRE DE LA MOLÉCULA QUE UNA ENZIMA VA A TRANSFORMAR CUANDO SE UNA A ELLA - SUSTRATO, ¿Qué supone para un enzima un incremento de la temperatura? - Supone cambios en la configuración de la estructura terciaria y cuaternaria, con lo que se alterará su centro activo y con ello su actividad biológica., ¿Qué pasará si nos alejamos del valor óptimo de temperatura de la enzima? - disminuirá la actividad de la enzima., Indica qué refleja dicha gráfica. - Que hay un valor óptimo de temperatura para la cual la actividad enzimática es máxima, conforme nos alejamos de él, la actividad de la enzima disminuye considerablemente hasta que se inactiva., ¿Qué supone una variación de pH para un enzima? - Cambios en cargas eléctricas que terminan modificando la estructura terciaria de la enzima y por lo tanto su actividad., ¿A qué pH actúan las enzimas intestinales? - A un pH ligeramente alcalino., ¿A qué pH actúan las deshidrogenasas? - A un pH óptimo de 7,5., ¿A qué pH actúan la pepsina del estómago? - A un pH ácido., ¿Qué son los cofactores enzimáticos? - En una enzima que no es estrictamente proteica, la parte no proteica se denomina cofactor, pueden ser cationes metálicos o NAD+, FAD, NADP+. Estos se unen a la parte proteica de la enzima o apoenzima., ¿Qué debe formarse sí o sí para que una reacción química catalizada por enzimas pueda llevarse a cabo? - El complejo enzima-sustrato., ¿Qué se entiende por reconocimiento estérico? - Al acoplamiento específico de las moléculas debido a su forma y a su proximidad., ¿Cómo defines la especificidad enzimática? - Como la propiedad de los enzimas de unirse a la molécula de sustrato debido a que la conformación tridimensional del centro activo de la enzima, es complementario a la molécula de sustrato. Todo ocurre gracias a un reconocimiento específico, "reconocimiento estérico"., ¿Si te hablo del modelo llave cerradura, a qué me estoy refiriendo? - A un modelo que explica la especificidad del enzima y del sustrato., En el modelo llave cerradura, ¿qué es la llave y qué es la cerradura? - La llave es el sustrato y la cerradura el centro activo de la enzima., ¿En qué caso se puede dar la inhibición de la actividad enzimática? - En el caso de que el centro activo de la enzima esté ocupado por una molécula extraña, pero que sea muy similar a la del sustrato., EXPLICA LO QUE VES EN LA IMAGEN - INHIBICIÓN ENZIMÁTICA, ¿Qué es un inhibidor enzimático reversible? - El que se une de manera transitoria a la enzima., ¿Por qué a los inhibidores enzimáticos reversibles también se les puede denominar competitivos? - Porque tienen una conformación espacial similar a la del sustrato, y compiten con este por su unión al centro activo de la enzima., ¿Qué es un inhibidor irreversible o venenos? - Los inhibidores que se unen de forma permanente al centro activo de la enzima y suprimen por completo la actividad de la misma., ¿Qué son las enzimas alostéricas? - Son enzimas que son reguladas por el sustrato y el producto de la reacción., ¿Qué se entiende por alosterismo? - Constituye un importante mecanismo de regulación en la reacción enzimática., ¿Cómo aumenta la velocidad de reacción enzimática? - De forma lineal hasta alcanzar un máximo de saturación de la enzima., ¿Qué es el turnover, nº de recambio o constante catalítica? - Expresa el nº máximo de moléculas de sustrato que puede transformar una molécula de enzima por unidad de tiempo"., ¿Qué significa avitaminosis? - Carencia total o de una vitamina., ¿Qué significa que las vitaminas sean precursoras de las enzimas? - Que con un pequeño cambio en la estructura, pueden transformarse en coenzima., 1ª Ley de la termodinámica - Ley de la conservación de la energía (la energía de cualquier sistema permanece constante)., 2ª Ley de la Termodinámica - En cualquier sistema aislado el desorden tiende a aumentar., La magnitud en termodinámica que se utiliza en biología para determinar si un proceso es energéticamente favorable o no se llama - La energía libre (G), y en concreto la variación de la energía libre ∆G, La expresión que indica la cantidad de energía útil que el sistema (la reacción) intercambia con el medio es: - ∆G= ∆H-T∆S, donde incremento de H es la variación de entalpía e incremento de S la variación de entropía., ¿Qué es la variación de entalpía? - El calor que se puede desprender o absorber cuando la reacción se realiza en un sistema abierto., La variación de energía libre nos permite: - Definir si la reacción es energéticamente favorable, desfavorable o si está en equilibrio., ∆G<0 - La reacción es energéticamente favorable (los productos de la reacción contienen menos energía que los reactivos)., ∆G>0 - La reacción es energéticamente desfavorable, y requiere la absorción de energía libre (es una reacción endergónica)., ∆=0 - El sistema está en equilibrio, la reacción transcurre en ambos sentidos y a igual velocidad. No se desprende ni se absorbe energía, o sea, nos e realiza trabajo., ¿Qué es la entropía? - Se representa con la letra S y es el grado de desorden del sistema, todos los procesos físicos y químmicos , transcurren con un aumento de la entropía del universo., ¿Qué tipo de reacción catalizan las enzimas hidrolasas? - Las de hidrólisis de diversos sustratos, rompiendo un enlace covalente (glicosídico, éster, peptídico) mediante una molécula de agua, que a su vez se rompe., Ejemplos de hidrolasas: - Sacarasa, amilasa, lipasas, fosfatasas, tripsina y pepsina., ¿Qué tipo de reacciones catalizan las LIASAS? - Catalizan la ruptura de moléculas sin la intervención de agua y también liberando grupos funcionales diversos (NH2, CO2, H2O), en moléculas que poseen un doble enlace en su estructura., Qué tipo de reacciones catalizan las TRANSFERASAS? - Catalizan la transferencia de radicales o grupos funcionales de unas moléculas a otras. Cuando el grupo transferido es un fosfato se denominan quinasas., Qué tipo de reacciones catalizan las ISOMERASAS? - Catalizan reacciones de isomerización, es decir, de transformación de moléculas en sus isómeros., Qué tipo de reacciones catalizan las OXIDORREDUCTASAS? - Catalizan reacciones de óxido-reducción de sustratos con transferencia de hidrógeno, oxígeno o electrones., Qué tipo de reacciones catalizan las SINTETASAS O LIGASAS? - Catalizan la síntesis de moléculas con hidrólisis de ATP., Explica el mecanismo que ves en la imagen. - Se trata del alosterismo, que es un mecanismo de regulación en la reacción enzimática., Definición de METABOLISMO - "Comprende el conjunto de transformaciones químicas y procesos energéticos que ocurren en el ser vivo"., ¿Qué se entiende por ruta o vía metabólica? - Es un proceso formado por una cadena de reacciones enzimáticas sucesivas., ¿Qué se entiende por metabolito? - Cada una de las sustancias que intervienen en una ruta metabólica sufriendo transformaciones durante el proceso., CATABOLISMO: - Es el metabolismo de degradación oxidativa de las moléculas y así se produce energía., ANABOLISMO: - Es el metabolismo de la síntesis de moléculas , requiere energía y es posible gracias al catabolismo., ¿Los procesos anabólicos son exergónicos o endergónicos? - Son fuertemente endergónicos., ¿Son exergónicos o endergónicos los procesos catabólicos y anfibólicos? - Son exergónicos, se desprende energía libre., ANFIBOLISMO - Termino que se aplica a los procesos metabólicos en los que gracias a unos sistemas enzimáticos y a unas biomoléculas preexistentes, que se renuevan continuamente, se oxidan metabolitos y simultáneamente se almacena una gran cantidad de energía que se utilizará después en el anabolismo., ¿Qué moléculas pueden intervenir en el metabolismo a parte de las enzimas específicas de cada ruta? - 1.Metabolitos como glucosa y ácidos grasos; 2.Nucleótidos como el NAD+,NADP+, FAD,FMN; 3. MOLÉCULAS CON ENLACES RICOS EN ENERGÍA (ATP,GTP, Coenzima A); 4.MOLÉCULAS EXTREMAS AMBIENTALES (Oxígeno, agua, dióxido de carbono, alcohol etílico, ácido láctico)., Nombra algún ejemplo de moléculas que intervengan en el metabolismo, en este caso que sean metabolitos: - La glucosa, los ácidos grasos, el acetilo., Nombra ejemplos de metabolitos de degradación - Glucosa y ácidos grasos (porque actúan como verdaderos nutrientes de las células)., Nombra metabolitos de síntesis de moléculas complejas: - El acetilo (activado con la CoA) y los aminoácidos., ¿Qué nucleótidos pueden intervenir en el metabolismo? - El NAD+; NADP+; FAD y el FMN., ¿Qué posibilitan los nucleótidos cuando intervienen en el metabolismo? - Posibilitan la oxidación o la reducción de los metabolitos según en qué ruta se encuentren. , ¿Qué significa que ciertas moléculas constituyan verdaderos pares REDOX? - Que pueden existir en dos estados de oxidación próximos., El NAD+; NADP+; FAD y FMN desde el punto de vista funcional son... - Coenzimas asociadas a la parte proteica de las enzimas que intervienen en el metabolismo., El NAD+; NADP+; FAD y FMN actúan como... - Transportadores de electrones., ¿Cuáles son las moléculas que intervienen en el metabolismo con enlaces ricos en energía? - GTP; ATP; y la coenzima A., las moléculas que intervienen en el metabolismo con enlaces ricos en energía sirven de: - actúan de almacén y como proveedoras de energía según sus necesidades., Entendemos por moléculas extremas ambientales: - A las que se encuentran al inicio o al final de un proceso metabólico, proceden del ambiente celular o son cedidas a él., Cita ejemplos de moléculas extremas ambientales que participen en el metabolismo: - El agua, dióxido de carbono, el alcohol etílico, el ácido láctico., ¿Cómo puede conseguir energía la célula? - A partir de la degradación oxidativa., ¿Por qué el proceso catabólico global debe ser exergónico? - Para que la energía obtenida le permita a la célula vivir y realizar los procesos anabólicos., ¿Qué se entiende por balance energético? - Se trata de un parámetro que permite medir la cantidad de energía intercambiada en un proceso metabólico. o "el número de moléculas con enlaces ricos en energía (generalmente ATP) que se han producido por cada molécula de metabolito oxidado., Si la ruta es estrictamente anabólica, cómo será el balance energético, positivo o negativo? - Negativo., Si la ruta es estrictamente catabólica, cómo  será el balance energético, positivo o negativo? - Positivo., ¿Qué indica un balance energético positivo? - El nº de moléculas de ATP formadas por cada molécula de metabolito oxidada., Cita un ejemplo de balance energético positivo - El de la degradación de la glucosa a ácido pirúvico., ¿Qué tipo de ruta metabólica es la glucólisis? - Catabólica, porque el balance de ATP obtenido es positivo., ¿Cómo es el rendimiento energético en una ruta anabólica? - el balance energético es negativo., ¿Qué se entiende por rendimiento energético? - Es un porcentaje de energía almacenada respecto a la total desprendida en un proceso catabólico., ¿Qué le ocurre al ATP cuando se hidroliza? - se rompe el último enlace anhídrido fosfórico, por un proceso de desfosforilación y se produce ADT, una molécula de ácido fosfórico o Pi y energía., ¿Puede el ADP ser hidrolizado? - Sí, puede romperse otro enlace anhídrido fosfórico y se liberan 7,3 kcal/mol, produciéndose adenosina monofosfato o AMP., ¿Qué otras biomoléculas son capaces de almacenar mucha energía por gramo? - Almidón, glucógeno, triglicéridos., ¿De qué dos formas distintas puede realizarse la síntesis de ATP? - 1º) Fosforilación a nivel sustrato, 2º) Fosforilación mediante enzimas sintasas., ¿En qué consiste la fosforilación a nivel sustrato? - En la adición de un grupo fosfato a un ADP., ¿Dónde puede ocurrir la fosforilación a nivel sustrato? - En la glucólisis y en el ciclo de Krebs., ¿Dónde ocurre la fosforilación mediante enzimas ATP sintasas? - En las crestas de las mitocondrias y en las membranas de los tilacoides en los cloroplastos., ¿Por qué las ATP sintasas pueden sintetizar ATP? - Porque su interior es atravesado por un flujo de H+ (protones)., ¿Qué es el Pi? - ácido fosfórico o H3PO4, ¿por qué se considera al ATP moneda energética de la célula? - Porque almacena energía de uso inmediato., ¿Qué se entiende por control bioquímico del metabolismo? - Se refiere a sustancias que posibilitan las reacciones bioquímicas: los biocatalizadores o enzimas y en organismos pluricelulares también las hormonas., ¿Qué otro control a parte del enzimático existe en organismos pluricelulares para controlar bioquímicamente el metabolismo? - El sistema endocrino u hormonal., ¿Qué es el AMP? - Adenosina monofosfato., ¿Qué es el ADP? - Adenosina difosfato., ¿Qué se entiende por reacción exergónica? - Aquella en la que las sustancias químicas al reaccionar, desprenden energía calorífica que provoca un aumento de temperatura. Ello se debe a que la energía libre (G) total de las sustancias reaccionantes (reactivos) es superior a la de las sustancias producidas (productos)., ¿Las reacciones exergónicas ocurren espontáneamente? - No, porque es necesario suministrar energía para debilitar los enlaces de los reactivos y posibilitar así su ruptura. (Recuerda que las sustancias que intervienen en las reacciones celulares son muy estables y si no se le ayudaran a reaccionar, no lo harían o lo harían muy lentamente)., ¿Cómo se aportaría esa energía de activación a las reacciones para que ocurran? - Como un aumento de temperatura supondría una amenaza para las especies vivas, se suministra a través de las enzimas ya que al ser biocatalizadores, pueden disminuir la energía de activación., Definición de Energía Libre: - Es la energía que posee un sistema para poder realizar un trabajo. Depende de la energía contenida en los enlaces químicos internos de la molécula o entalpía (H) y del grado de desorden del sistema (S). Hay más desorden cuando dos moléculas están separadas que si éstas se unen. La energía libre es mayor cuanto mayor es la entalpía y menor es la entropía. ,

METABOLISMO CELULAR Y DEL SER VIVO. CONSIDERACIONES GENERALES. Basado en el libro de la editorial SM, 2º Bachillerato.

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