BIOMOLÉCULAS ENERGÉTICAS ATP, NADH, FADH 2 ¿QUÉ ES LA ENERGÍA? La energía es la capacidad para realizar un trabajo. Un trabajo es la transferencia de energía a un objeto para que se mueva La energía química, es energía contenida en las moléculas y liberada por reacciones químicas. Las células utilizan moléculas especializadas, como el ATP, para tomar, guardar brevemente y transferir energía de una reacción química a la siguiente. 3 Hay dos tipos fundamentales de energía la potencial y la cinética La energía potencial —la energía que está guardada— comprende la energía química conservada en los enlaces que unen a los átomos de las moléculas, la energía eléctrica almacenada en una pila y la energía de posición que tiene un pingüino listo para zambullirse. La energía cinética es la energía del movimiento. Abarca la luz (movimiento de fotones), calor (movimiento de moléculas), electricidad (movimiento de partículas con carga eléctrica) y todo movimiento de objetos grandes: el clavado de un pingüino, tus ojos al recorrer esta página y los maratonistas que luchan por completar la durísima prueba. En las condiciones correctas, la energía cinética se transforma en energía potencial y viceversa. 4 REPASO “ Las propiedades básicas de la energía Las leyes de la termodinámica describen la cantidad (total) y cualidad (utilidad) de la energía. ○ ○ La primera ley de la termodinámica establece que la energía no se crea ni se destruye por medios ordinarios (reacciones nucleares, en los que la materia se transforma en energía, son la excepción), se llama también ley de la conservación de la energía. La segunda ley de la termodinámica establece que cuando la energía se convierte de una forma en otra, la cantidad de energía útil decrece. Dicho de otra manera, la segunda ley establece que todas las reacciones o cambios físicos hacen que la energía se convierta en formas cada vez menos útiles. Esta tendencia a la pérdida de complejidad, orden y energía útil (y el aumento consiguiente de aleatoriedad, desorden y energía menos útil) se llama entropía 6 7 ¿CÓMO FLUYE LA ENERGÍA EN LAS REACCIONES QUÍMICAS? Las reacciones químicas se dividen en dos categorías. ○ En las reacciones exergónicas, las moléculas del reactante tienen más energía que las moléculas del producto, así que la reacción libera energía. ○ En las reacciones endergónicas, los reactantes tienen más energía que los productos, así que la reacción necesita un aporte neto de energía 8 Una reacción es endergónica (“energía adentro”) si requiere un aporte neto de energía; es decir, si los productos contienen más energía que los reactantes. Las reacciones endergónicas requieren un aporte de energía de una fuente externa Una reacción es exergónica (del término griego que significa “energía afuera”) si libera energía; es decir, si los reactantes iniciales contienen más energía que los productos finales. Todas las reacciones exergónicas liberan parte de su energía como calor 9 ¿CÓMO SE TRANSPORTA LA ENERGÍA EN LAS CÉLULAS? Conversión recíproca de ADP y ATP (a) Se capta energía cuando un grupo fosfato (P) se agrega al adenosín difosfato (ADP) para sintetizar adenosín trifosfato (ATP). (b) La energía para realizar el trabajo de la célula se libera cuando el ATP se rompe en ADP y P. Casi todos los organismos se mueven por la degradación de la glucosa. Al combinar glucosa con oxígeno y liberar dióxido de carbono y agua, las células adquieren la energía química de la molécula de glucosa. Esta energía se usa para realizar trabajo celular, como la formación de moléculas biológicas complejas y contraer los músculos. Pero la glucosa no puede usarse directamente para impulsar estos procesos endergónicos, sino que la energía liberada por la degradación de la glucosa se transfiere primero a una molécula portadora de energía. Las moléculas portadoras de energía son moléculas energéticas e inestables que se sintetizan en el sitio de la reacción exergónica y captan parte de la energía liberada, como el ATP (adenosín trifosfato), la molécula portadora de energía más común del cuerpo y las portadoras de electrones nicotinamida adenina dinucleótido (NADH) y su molécula emparentada, la flavina adenina dinucleótido (FADH2). 10 Estas moléculas son el medio principal por el que las células acoplan reacciones exergónicas y endergónicas que ocurren en lugares distintos de la célula 11 12 ENZIMAS Las células controlan sus reacciones metabólicas regulando la síntesis y el uso de proteínas enzimáticas (enzimas), que funcionan como catalizadores biológicos que ayudan a superar la activación de energía 13 ¿Cómo catalizan una reacción las enzimas? Los catalizadores (como las enzimas) disminuyen la energía de activación Si se requiere mucha energía de activación (curva roja), las moléculas reactantes deben chocar con mucha fuerza para que reaccionen. Los catalizadores disminuyen la energía de activación de una reacción (curva azul); así, una proporción mucho mayor de moléculas se mueve con suficiente rapidez para reaccionar cuando las moléculas chocan. Por tanto, la reacción es mucho más rápida. Inhibición enzimática competitiva y no Competitiva (a) El sustrato normal embona fácilmente en el sitio activo de la enzima cuando no está inhibida. (b) En la inhibición competitiva, una molécula inhibidora competitiva que se asemeja al sustrato bloquea el sitio activo. (c) En la inhibición no competitiva, una molécula se enlaza a otro sitio de la enzima y distorsiona el sitio activo, de modo que ya no embona en el sustrato. 14 15 Thanks! Any questions?
