PRINCIPIOS DE LA BIOENERGÉTICA según R. Roskoski Principio 1. Cuando se tiene un número igual de enlaces ricos en energía en los reactantes y los productos, la reacción de transferencia es isoergónica funcionalmente y puede proceder en cualquier dirección. En la reacción catalizada por la fosfocinasa de creatina: ~ ATP 2 + creatina 0 ADP + fosfato de creatina 1 1 Excepción: la reacción de la piruvatocinasa: ~ ADP + fosfoenol piruvato ATP 1 1 2 G°’ Fosfoenol piruvato ATP (1mM de Mg2+ libre) + piruvato 0 -61.9 kJmol -1 -30.4 kJmol -1 PRINCIPIO 2. Cuando el número de enlaces de ~ es mayor en los reactantes que en los productos, la reacción es exergónica y la conversión de reactantes a productos es favorecida. La reacción catalizada por la hexacinasa es: ~ ATP 2 + glucosa 0 ADP 1 + glucosa 6 - fosfato (ester) 0 Los esteres son escasos en energia. La reacción en sentido contrario no ocurre en cantidades significativas fisiológicamente. ~ PRINCIPIO 3. Cuando el número de enlaces de es mayor en los productos que en los reactantes, la reacción es endergónica y es favorecida la conversión de productos a reactantes. Esto equivale al Principio 2, excepto que en este caso los productos son los que contienen más enlaces de ~ que los reactantes: ~ UTP 2 + Glu-1-p 0 UDP - Glu 2 + PPi 1 UDP-Glu ( ~ fosfato anhídrido + enlace difosfato glucosídico). El Ppi ( ~ anhídrido ácido). La reacción es endergónica pero en situaciones fisiológica, la pirofosfatasa cataliza la hidrólisis del PPi para orientar la reacción hacia la derecha. PRINCIPIO 4. Cuando el número de enlaces de escasa energia en los reactantes y los productos de las reacciones de las transferasas es el mismo (no hay enlaces ~ ), la reacción es funcionalmente isoergónica y puede producirse en cualquier dirección. La interconversión de la Glu 6-P (de baja energía) y la Glu 1-P (de baja energía) catalizada por la fosfoglucomutasa: 1 Enlaces de baja energía Glu 6 - P 1 Glu 1 - P 1 1 La dirección depende de la concentración [ ] de las reactantes y los productos. Reacción isoergónica PRINCIPIO 5. La hidrólisis de compuestos ricos o escasos en energía es exergónica y favorecida en forma termodinámica. v. gr. El AMP cíclico contiene una unión rica en energía. Una familia de enzimas (las fosfodiesterasas) cataliza la hidrólisis del AMP cíclico adenosina 5´- monofosfato (Ec.6.5) que contiene un enlace pobre en energía. La hidrólisis de adenosina y fosfato es la dirección favorecida de esta reacción. Las reacciones en sentido contrario, no ocurren en forma significativa en condiciones fisiológicas. La etapa I del metabolismo aerobico implica la hidrólisis de moléculas de combustible a unidades constructoras bioquímicas más simples. Son exergónicas y no requieren aporte exógeno de energía. -O P O + H 2O O OH 3’,5’-AMP cíclico Ec. 6.5 OH OH 5’-AMP G°’ =-42 kJmol-1 G°’ =-35.5 kJmol-1 G°’ =-36.3 kJmol-1 G°’= -9.6 kJmol-1 HIDRÓLISIS DEL ATP. PRINCIPIO 6. Las reacciones de descarboxilación son exergónicas. 2 PRINCIPIO 7. Las reacciones simples de oxidación - reducción son bidireccionales y funcionalmente isoergónicas. PRINCIPIO 8. Las reacciones simples de oxidación - reducción son como aquellas entre el citocromo b (Fe2+) + citocromo c ( Fe3+ ) citocromo b (Fe3+) + citocromo c (Fe2+ ) y entre el piruvato y el NADH COO C=O CH 3 piruvato + NADH + H + COO HO C H CH L - Lactacto + NAD + Las reacciones simples de oxidación - reducción no incluyen al oxígeno molecular, una descarboxilación simultánea ni la formación de un ácido carboxílico. Por último, las reacciones de las sustancias orgánicas con el oxigeno, como en la ecuacción, son exergónicas y unidireccionales AH + O2 + B H 2 AOH + H2O + B 3
