Bioenergética y Enzimología: Claves del Metabolismo Celular

Bioenergética y Enzimología

Termodinámica de las Reacciones

• ΔG (-) Exergónica: Reacción favorable y espontánea (→), Keq > 1
• ΔG (+) Endergónica: Reacción no favorable ni espontánea (←), Keq < 1
• ΔG (0) Equilibrio: Reacción en equilibrio (↔), Keq = 1

Inhibidores Enzimáticos Reversibles

Tipos de Inhibición

• No Competitivo: Se une a un sitio distinto al sitio activo, afectando tanto a la enzima libre (E) como al complejo enzima-sustrato (ES). Disminuye la Vmax.
• Acompetitivo: Se une a un sitio distinto al sitio activo, pero solo al complejo ES. Disminuye Km y Vmax.
• Competitivo: Se une al sitio activo de la enzima libre, impidiendo la fijación del sustrato. Aumenta Km, Vmax se mantiene.

Clasificación de las Enzimas

• Oxidorreductasas: Catalizan reacciones de óxido-reducción, transfiriendo hidrógeno o electrones entre sustratos.
• Transferasas: Catalizan la transferencia de grupos químicos (distintos del hidrógeno) entre sustratos.
• Hidrolasas: Catalizan reacciones de hidrólisis.
• Liasas: Catalizan la ruptura o formación de enlaces entre sustratos.
• Isomerasas: Catalizan la interconversión de isómeros.
• Ligasas: Catalizan la unión de dos sustratos con hidrólisis simultánea de un nucleótido trifosfato (ATP, GTP).

Cofactores y Coenzimas

• Cofactores: Iones inorgánicos que acompañan a la enzima durante la catálisis (ej: hierro, cobre, zinc).
• Coenzimas: Moléculas orgánicas pequeñas que interactúan débilmente en la catálisis, mayormente vitaminas.
• Grupos Prostéticos: Iones o moléculas que permanecen fuertemente unidos a la enzima.

Factores que Afectan la Velocidad de Reacción

• Temperatura (T°)
• pH
• Inhibidores
• Concentración de sustrato ([S])
• Concentración de enzima ([E])

Características de las Enzimas

• Son proteínas con actividad catalítica.
• Aumentan la velocidad de los procesos bioquímicos en un factor de 10⁶ a 10¹².
• Presentan un alto grado de especificidad por sustratos y productos.
• No modifican la constante de equilibrio (Keq).
• Disminuyen la energía de activación del estado de transición.
• Se encuentran en bajas concentraciones.

Metabolismo

Catabolismo

• Proceso degradativo y oxidativo. Convergente.
• Genera energía en forma de ATP.
• Inicia con una molécula de alta energía para producir una de baja energía (desecho).
• Sus intermediarios se utilizan en el anabolismo.

Anabolismo

• Proceso sintético y reductivo. Divergente.
• Consume energía.
• Parte de una molécula monomérica precursora para formar una macromolécula compleja.
• Utiliza nutrientes del entorno. Sus productos finales son materia prima del catabolismo.

Tipos de Organismos

• Heterótrofos: Obtienen el carbono de moléculas orgánicas complejas.
• Autótrofos: Utilizan la energía para fijar el CO2 atmosférico.

Carbohidratos

Son elementos energéticos, sustancias de reserva y los compuestos más abundantes en las plantas, producto de la fotosíntesis.

Clasificación

• Monosacáridos: Aldosas y cetosas (glucosa, galactosa, fructosa, ribosa).
• Oligosacáridos: <20 monosacáridos (disacáridos, trisacáridos, etc.) (maltosa, sacarosa, lactosa).
• Polisacáridos: >20 monosacáridos (celulosa, almidón, quitina).

Tipos de Polisacáridos

• Homopolisacáridos: Formados por el mismo tipo de monosacárido.
• Heteropolisacáridos: Formados por diferentes monosacáridos.

Función de los Polisacáridos

• Reserva: Almidón, glucógeno.
• Estructural: Celulosa, quitina, peptidoglicano.