Sistemas Abiertos y Equilibrio Dinámico

11: Sistema abierto, equilibrio dinámico y realiza trabajo. Capta materia y energía, las transforma y almacena, lleva a cabo actividades biológicas. El medio ambiente es lo que rodea al sistema abierto: líquidos orgánicos o medio de cultivo. Sistema en equilibrio: las variables se mantienen con intervalo de tolerancia. Una de esas variables son las constantes vitales. El ser vivo es: sistema abierto en intercambio de flujos.

Enzimas

Enzimas: proteínas que catalizan reacciones bioquímicas uniéndose a la molécula que van a transformar. Hay de naturaleza ribonucleoproteica: ribozimas. Región de la enzima que se acomoda en el sustrato: centro activo. Acoplamiento entre las moléculas: reconocimiento estérico. Muchas enzimas porque son específicas a los sustratos y a las reacciones bioquímicas. Se comportan: disminuyen la energía de activación, no cambian el signo ni la cuantía de la variación de la energía libre, no modifican el equilibrio. Al final quedan libres sin alterarse. Variaciones de temperatura: cambios de configuración – altera el centro activo y la actividad biológica – para cada enzima hay una temperatura óptima. Cambio de pH – cambio en las cargas eléctricas.

Cofactores

Algunas enzimas están asociadas a otro tipo de molécula no proteica: holoproteínas: cofactores y apoenzima. Cationes metálicos: Zn²⁺. Moléculas orgánicas complejas: coenzimas.

Reacciones Enzimáticas

Reacción enzimática: complejo enzima-sustrato E+S — ES — E+P: E – enzima, P – producto de la reacción, S – sustrato, ES – complejo intermedio enzima-sustrato.

Especificidad

El centro activo de la enzima resulta complementario a la molécula de sustrato que se une mediante reconocimiento estérico. Llave-cerradura: llave – sustrato, cerradura – enzima. Modelo de acoplamiento inducido: la unión del sustrato induce un cierto cambio de forma en el centro activo de la enzima.

Inhibición de la Actividad Enzimática

Si la cerradura es ocupada por algo extraño. Inhibidores reversibles: unen de forma transitoria a la enzima y son inhibidores competitivos. Inhibidores irreversibles o venenos: se unen de manera permanente al centro activo, suprimen la actividad biológica completamente.

Alosterismo

Existen moléculas (ligandos) que se unen específicamente en la enzima provocando un cambio de forma, esto lleva a cabo la transformación entre la forma inactiva de la enzima y la forma funcional. Se unen en los centros reguladores. Pueden ser ligandos activadores, que mediante la unión de uno favorece la unión de más, o ligandos inhibidores que impiden la reacción enzimática. Las enzimas que son reguladas por el sustrato y el producto de la reacción son enzimas alostéricas.

Vitaminas

Vitaminas: son biomoléculas de variada complejidad que pertenecen a varias clases de principios activos. Son indispensables en la dieta, porque no pueden ser sintetizadas por los animales, son los vegetales los que lo hacen. Pueden producir enfermedades como: avitaminosis, hipovitaminosis, hipervitaminosis. Algunas vitaminas son precursoras de coenzimas o moléculas activas en el metabolismo. Pueden ser:

• Hidrosolubles: solubles en agua y actúan como coenzimas o precursoras de coenzimas, complejo B y complejo C.
• Liposolubles: son insolubles en agua y solubles en disolventes no polares. Lípidos insaponificables A, D, E, K.

Acoplamiento entre Reacciones Endergónicas y Exergónicas

Acoplamiento entre reacciones endergónicas y exergónicas: en reacciones termodinámicamente favorables puede aprovecharse para hacer otras desfavorables. Se llama acoplamiento energético, sin esto no se podría hacer el metabolismo. Se produce en los primeros pasos de la glucólisis. El ATP sirve como moneda de cambio en las reacciones.

Consideraciones Generales del Metabolismo

Consideraciones generales del metabolismo: comprende el conjunto de transformaciones químicas y procesos energéticos que ocurren en el ser vivo.

• Ruta metabólica: es un proceso formado por una cadena de reacciones enzimáticas sucesivas.
• Catabolismo: es la degradación oxidativa de las moléculas, se produce energía.
• Anabolismo: es el metabolismo de síntesis de moléculas, requiere energía.
• Anfibolismo: se aplica a procesos metabólicos en los que gracias a sistemas enzimáticos y biomoléculas preexistentes que se renuevan continuamente, se oxidan metabolitos y se almacena mucha energía a la vez. Esta energía va para el anabolismo. En los procesos catabólicos y anfibólicos se desprende energía libre gracias a la oxidación.
• Metabolitos: moléculas que ingresan en las distintas rutas del metabolismo para su degradación o para participar en la síntesis de moléculas más complejas como glucosa o ácidos grasos.
• Nucleótidos: posibilitan la oxidación-reducción de metabolitos según en qué ruta se encuentren, tienen una estructura compleja.
• Moléculas con enlaces ricos en energía: suelen estar vinculados al grupo fosfato, al formarse se almacena energía química, al romperse se libera esa misma cantidad de energía.
• Moléculas externas ambientales: se encuentran al inicio o al final del proceso metabólico, agua, oxígeno.

Rendimiento y balance energético del metabolismo.

tico del metabolismo.