Fundamentos de Enzimología, Fotosíntesis y Bioenergética

Enzimas: Catalizadores Biológicos

Las enzimas son catalizadores biológicos que regulan las rutas metabólicas y actúan en disolución acuosa.

Complejos Enzimáticos

La estructura funcional se define como: Apoenzima + Coenzima = Holoenzima.

Clasificación de las Enzimas

• Oxidorreductasas: Transferencia de electrones (ej. deshidrogenasas, oxigenasas, reductasas).
• Transferasas: Transferencia de grupos funcionales (ej. kinasas, transaminasas).
• Hidrolasas: Hidrólisis con transferencia de grupos funcionales del agua (ej. tripsina, aldolasa).
• Liasas: Lisis de un sustrato generando un doble enlace (ej. descarboxilasa pirúvica). Incluyen adición a dobles enlaces entre C-C, C-N y C-O.
• Isomerasas: Transferencia de grupos en el interior de las moléculas (ej. mutasas, epimerasas).
• Ligasas: Formación de enlaces mediante la hidrólisis de ATP.

Coenzimas y Vitaminas

• Vitamina C (ácido ascórbico): Coenzima de peptidasas (deficiencia: escorbuto).
• B1 (tiamina): Coenzima de descarboxilasas (deficiencia: beriberi).
• B2 (riboflavina): Constituyente de FAD y FMN (deficiencia: dermatitis).
• B3 (ácido pantoténico): Constituyente de la CoA (deficiencia: fatiga, trastornos del sueño).
• B6 (piridoxina): Interviene en la transferencia de grupos amino (deficiencia: depresión y anemia).
• B12 (cobalamina): Transferencia de grupos metilo (deficiencia: anemia perniciosa).
• Biotina: Coenzima en la transferencia de grupos carboxilo (deficiencia: fatiga).

Fotosíntesis

Proceso mediante el cual la energía solar se transforma en energía química: CO₂ + H₂O + Luz (hv) → Glucosa + O₂.

Fases de la Fotosíntesis

Se realiza en los cloroplastos de plantas superiores y algas, dividiéndose en dos etapas:

• Fase luminosa: Ocurre en la membrana de los tilacoides, donde los pigmentos fotosintéticos absorben la luz. La energía puede disiparse como calor o emitirse como fluorescencia.
• Fase oscura (Ciclo de Calvin):
  • Carboxilativa: Fijación del CO₂ a una molécula de 5 carbonos.
  • Reductiva: El PGA se reduce a PGAL utilizando ATP y NADPH.
  • Regenerativa: De cada 6 moléculas de PGAL, 5 regeneran la ribulosa-1,5-bisfosfato y una se emplea para sintetizar glucosa.

Bioenergética y Metabolismo

Leyes de la Termodinámica

• Primera ley: La energía total de un sistema y su entorno permanece constante; no se crea ni se destruye, solo se transforma.
• Segunda ley: La entropía total aumenta en procesos espontáneos; los procesos ocurren en la dirección que incrementa el desorden del universo.
• Tercera ley: Al acercarse al cero absoluto (0 K), el desorden de un cristal sólido perfecto se aproxima a cero.

Metabolismo Celular

• Catabolismo: Reacciones exergónicas que generan energía.
• Anabolismo: Reacciones de síntesis complejas, de carácter endergónico.
• Metabolismo: Suma del catabolismo y anabolismo.

ATP y Energía

El ATP (formado por adenina, ribosa y tres grupos fosfato) actúa como donador de fosfato de alta energía, mientras que el ADP puede aceptar fosfatos para regenerar ATP, un ciclo que ocurre continuamente en la célula.