5ta clase

• Bioenergía.- Definición: Fuentes de Energía y Fuente de Carbono.

• Biotransductores: Cloroplastos, Mitocondrias Transformaciones de la energía en los sistemas vivos

• Metabolismo energético. Nutrición: Autótrofa y Heterótrofa-

• Enzimas: Propiedades, Estructura, Factores que afectan la actividad enzimática.

 

Bioenergía.

La bioenergía es la energía renovable obtenida demateriales biológicos. Relacionado también a la biomasacomo material biológico utilizado como biocombustible

Los organismos vivos son sistemas físico-químico complejoso sistemas termodinámicos activos abiertos capaces decaptar energía y transformarla para su propio beneficio.

FUENTES de  ENERGIA

- La energía de la vida es el ATP (Adenosin Tri Fosfato)- Los organismos vivos forman sus propias moléculas de ATP y para

hacerlo necesitan de otras fuentes de energía.- Las fuentes de energía son:

1.- Luz solar.  Propia de los organismos AUTÓTROFOS FOTOSINTETICOS , que a

partir de la luz solar, mediante la fotosíntesis., transforma la energía luminosa en energía química y moléculas de ATP.

2.- Moléculas inorgánicas. Propia de los organismos AUTOTROFO QUIMIOSINTéTICOS que a

partir de sustancias inorgánicas y reacciones quimicas extraen la energía en forman de ATP. Por ejemplo. bacterias como Nitrobacter, Sulfobacterium y Ferrobacterium.

FUENTES de  ENERGIA

3.-  Moléculas  orgánicas, mediante reacciones de oxido-reduccion ("respiración celular“), obtienen las moléculas de ATP.

Propia de los organismos HETEROTROFOS y mediante la "respiración celular", y la degradación de la glucosa utilizando reacciones químicas y enzimas obtiene al final: CO2 + H2O + ATP.

BioTransductores de energia

Solamente las celulas vivas en su estructura , presentan sistemas

complejos y eficientes para transformar un tipo de energía en

otra. A éstos sistemas se les llama Transductores de Energía,

ejemplo: Las mitocondrias y cloroplastos.

 

Transformación de energía

En el mundo biológico se distinguen hasta tres tipos

a) La energía de la luz solar es transformada en energía química por los procesos de la fotosíntesis, a nivel de los cloroplastos. La energía química es acumulada en las moléculas químicas de carbohidratos como energía en los enlaces que unen sus átomos

b) La energía química se transforma en energía biológica de enlaces fosfóricos ricos en energía por procesos de respiración celular . Esta transformación se produce a nivel de mitocondrias

c) La energía química biológica se transforma en energía de trabajo y es utilizada por las células para hacer:

Trabajo Mecánico.- contracción muscular

Trabajo Eléctrico.- conducir un impulso nervioso

Trabajo Osmótico.- mover moléculas contra pendientes

Trabajo Químico.- sintetizar moléculas

Al producirse todas éstas transformaciones la energía pasa finalmente al medio

ambiente y se disipa como calor. Todos éstos procesos de transformaciones están

regulados por eficientes mecanismos de controles enzimáticos.

Metabolismo Energético

• Todos los organismo vivos necesitan de energía para realizar su metabolismo y la obtienen de las moléculas de ATP.

• Esta energía obtenida del ATP se encuentran en los enlaces covalentes de las moléculas que forman las sustancias o compuestos orgánicos (energía de enlace) y que al separarse éstas uniones se libera la energía que se mide en unidades llamadas calorias. La energía es suministrada por los alimentos como carbohidratos, proteínas y grasas que están sujetas a diversas reacciones enzimáticos.

Metabolismo Energetico

Son reacciones con cambios químicos continuos que realizan los organismos vivos para cumplir sus funciones de: crecimiento, irritabilidad, movimiento, mantenimiento, reparación y reproducción

Es el conjunto de transformaciones químicas que sufre la materia y la energia (alimentos) desde su absorción por el protoplasma hasta la eliminación de sustancias de deshecho.

Fases del Metabolismo:

a) ANABOLISMO O Asimilación, es la fase que se inicia con el ingreso de sustancias o alimentos para su transformación , asimilación y síntesis

b)CATABOLISMO O DESAMILACION. es la fase de degradacion de sustancias en la que se produce desamilación o análisis

El Anabolismo se caracteriza por:

• Ser un proceso de síntesis de materiales del protoplasma. Formación de nuevo protoplasma.

• Forman sustancias complejas por combinación de sustancias simples.

• Es un proceso de almacenamiento de energía• Hay crecimiento.

El Catabolismo se caracteriza por:

• Proceso de descomposición en materiales de deshecho.• Liberación de energía.• Desdoblamiento de moléculas complejas en otras mas

simples.• Ejemplo: CHO ---------CO2 + H2O + ENERGIA• Parte de la energía se utiliza para trabajo químico,

mecánico y osmótico. El resto de energía se libera en forma de calor.

• Cuanto mayor es la actividad física mayor será sus necesidades energéticas.

Nutrición

• Es un proceso de incorporación al organismo vivo de sustancias que son necesarias para el crecimiento, renovación de los tejidos ya gastados y la formación de energía utilizada para cumplir con las funciones vitales.

• La finalidad de la nutrición es la conservación de los seres vivos

Fases de una Nutrición.-

Cualquiera tipo de nutrición  va a comprenderlas siguientes fase:•             Digestión•                 Circulación•             Respiración•             Excreción

Digestión.-• Comprende las actividades del metabolismo que se

realizan desde la ingestión de los alimentos, su transformación y absorción por la sangre de sustancias útiles y la liberación de sustancias tóxicas.

• Todos los seres vivos tienen la necesidad de alimentarse y cumplir con el metabolismo que es casi igual o muy semejante en todos lo seres vivos.

• Circulación.-transporta los nutrientes a las células.

• Respiración.-aporta el oxígeno para la liberación de la energía que el organismo necesita para vivir

• Excreción.-Elimina las sustancias desechables

Clases de Nutrición: 

• AUTOTROFA.-  propia  de  los  organismos  vivos  que  son capaces  de  sintetizar  sus  propios  alimentos  y  que  no dependen de otro organismo vivo para vivir

          Solamente  necesitan  agua,  CO2,  sales  inorgánicas  y  una fuente de energía para formar sus alimentos

     Es una nutrición propia de las plantas verdes y de algunas bacterias. Podemos decir que es de los organismos más simples que:

• sintetizan compuestos orgánicos complejos a partir de      sustancias simples que se encuentran en el medio

•  MODALIDADES.- a) Quimiosintéticos y b) Fotosintéticos

FOTOSINTETICOS, Que a partir de la luz solar, mediante la fotosíntesis., transforma la energía luminosa en energía química y moléculas de ATP.

QUIMIOSINTéTICOS que a partir de sustancias inorgánicas extraen la energía. Por ejemplobacterias como Nitrobacter, Sulfobacterium y Ferrobacterium.

Heterótrofas.-

• Propia de los organismos vivos que no pueden sintetizar sus propios alimentos a partir de sustancias inorgánicas, si no que necesitan de materia orgánica para alimentarse. Son organismos vivos que dependen de otros para vivir.

- Tienen que vivir a expensa de organismos autótrofos o de materia  orgánica viva o en descomposición

- Es una nutrición propia de los animales, hongos, y de muchas bacterias

Modalidades :  

• a) Holozoica.- Es propia de todos los animales herbívoros, carnívoros y omnívoros y consiste en comer, digerir y asimilar alimentos que tienen la características de ser sólidos

• b) Saprofítica.- propia de los organismos que se desarrolla en cuerpos de animales y vegetales en descomposición o productos de deshechos y que absorben sus alimentos directamente a traves de la membrana celular

• c) Parasítica.- Es propia de algunos animales y plantas que desarrollan en líquidos y tejidos vivos y que obtienen sus alimentos por ingestíon de partículas sólidas o por absorcíon de moléculas orgánicas a traves de sus paredes celulares

ENZIMAS

• Son sustancias proteicas formadas por las células vivas que regulan la velocidad y especificidad de una reacción química sin modificar el punto final de la reacción y sin consumirse durante la misma. Las enzimas regulan las reacciones de todos los procesos vitales: respiración, crecimiento, contracción, conducción nerviosa, digestión, fotosíntesis etc.

NOMENCLATURA.-

• Algunas enzimas reciben el nombre del sustrato donde actúan añadiendo a su raíz la terminación "asa" por ejemplo lactasa, sacarasa lipasa, deshidrogenasa. Otras reciben nombres como pepsina, tripsina. Otras enzimas reciben el nombre según su grupo activo por ejemplo enzimas cúpricas, enzimas de hierro-porfirinas

Grupo Accion ejemplos

1. Oxidoreductasas

Catalizan reacciones de oxidorreducción. Tras la acción catálica quedan modificados en su grado de oxidación por lo que debe ser transformados antes de volver a actuar de nuevo.

Dehidrogenasas

Aminooxidasa

Deaminasas

Catalasas

 

2. Transferasas

Transfieren grupos activos (obtenidos de la ruptura de ciertas moléculas)a otras sustancias receptoras. Suelen actuar en procesos de interconversiones de azucares, de aminoácidos, etc

Transaldolasas

Transcetolasas

Transaminasas

3. Hidrolasas

Verifican reacciones de hidrólisis con la consiguiente obtención de monómeros a partir de polímeros. Suele ser de tipo digestivo, por lo que normalmente actúan en primer lugar

Glucosidasas

Lipasas

Peptidasas

Esterasas

Fosfatasas

4. Isomerasas

Actúan sobre determinadas moléculas obteniendo de ellas sus isómeros de función o de posición. Suelen actuar en procesos de interconversion

Isomerasas de azúcar

Epimerasas

Mutasas

5. Liasas

Realizan la degradación o síntesis (entonces se llaman sintetasas) de los enlaces denominados fuertes sin ir acoplados a sustancias de alto valor energético.

Aldolasas

Decarboxilasas

6. Ligasas

Realizan la degradación o síntesis de los enlaces fuertes mediante el acoplamiento a sustancias ricas en energía como los nucleosidos del ATP

Carboxilasas

Peptidosintetasas

ESTRUCTURA.• Algunas enzimas están formadas solo por proteínas como por

ejemplo la pepsina. Otras tienen dos partes una de las cuales es proteínas y se llama apoenzima y otra no proteica se llama coenzima o cofactores

• Muchas coenzimas en su estructura contienen algunas vitaminas como por ejemplo tiamina, niacina, riboflavina, piridoxina etc. Muchos cofactores son por lo regular iones metálicos u otros iones. Por ejemplo Mg++(Glucosa) Cl- (amilasa), ion Cobre.

• La apoenzima y la coenzima separadas carecen de actividad catalítica, su actividad solo es posible cuando se junten ambos elementos a este conjunto se le llama Holoenzima.

Estructura de la triosafosfato isomerasa . Conformación en forma de diagrama de cintas rodeado por el modelo de relleno de espacio de la proteína. Esta proteína es una eficiente enzima involucrada en el proceso de transformación de azúcares en energía en las células.

PROPIEDADES.-

a) Especificidad.- varían en el grado de su especificidad por ejemplo Proteasas participan en la hidrólisis de todas las proteínas. La Amilasa actúa degradando al almidón y glucógeno y la Ureasa solo hidrolisa a la urea.

b) El poder catalítico de las enzimas es muy alto y en algunas en verdad es extraordinario por ejemplo la catalasa logra el desdoblamiento de unas 5 millones de moléculas del peroxido de hidrogeno por minuto a cero grado

c) Solubilidad.- La mayoría de la enzimas son solubles en agua o• en soluciones salinas diluidas a excepción las que se encuentran• en las mitocondrias que son insolubles en aguad) Precipitación.- pueden precipitarse añadiendo cantidades• suficiente de alcohol, sales metálicos (sulfato de cobre y• cloruros de mercurio)e) Sensibilidad a la Temperatura.- pueden ser afectados por la temperatura pero

tan solo entre ciertos límites por ejemplo La sacarasa a 0ºC es imperceptible su acción. Su acción se acelera hasta los 40ºC, pero de 41ºC a 50ºC, su actividad se disminuye y si la temperatura se aumenta se inhibe totalmente

FACTORES QUE AFECTAN A LA ENZIMA

1.- Temperatura.- Por lo general las enzimas del cuerpo humano y de muchos organismos vivos a 50ºC a 60ºC se inactivan, y es irreversible, por lo tanto todos los organismos vivos mueren por una breve exposición a temperaturas altas. Las enzimas no son inactivadas por la congelación, las reacciones se dan muy lentas, pero la actividad catalítica reaparece si la temperatura vuelve a su normalidad

2. Concentración de Hidrogeniones (pH).- son sensibles a los cambios del pH. La pepsina actúa en medio muy ácido, contrario a la tripsina  que actua muy bien en pH alcalino (8,5). La mayor parte de enzimas intracelulares tienen pH óptimos en medios neutros.

• Concentración de la Enzima.- la intensidad de la reacción es directamente proporcional a la cantidad de la enzima presente

• Concentración del Sustrato.- es directamente proporcional a la cantidad de sustrato

Muchas Graciasfchapilliquen@hotmail.com