Principios Fundamentales de las Reacciones Bioquímicas y el Metabolismo Energético

Principios Fundamentales de las Reacciones Bioquímicas

Ruptura Homolítica y Radicales Libres

La ruptura homolítica de enlaces covalentes que genera radicales libres tiene lugar en algunas rutas bioquímicas, tales como ciertas reacciones de isomerización, descarboxilación, de reductasas y reordenamientos.

Tipos Clave de Reacciones Bioquímicas

• Transferencia de Fosforilo

  Las reacciones de transferencia de fosforilo son un tipo muy importante en la transferencia de grupo dentro de las células y se requieren para la activación de moléculas que han de intervenir en reacciones que, de otro modo, serían muy desfavorables.

• Reacciones de Oxidación-Reducción (Redox)

  Las reacciones de oxidación-reducción (redox) implican siempre la pérdida o la ganancia de electrones: un reactivo gana electrones reduciéndose, mientras que el otro los pierde y se oxida. Las reacciones de oxidación generalmente liberan energía, siendo por ello importantes en el catabolismo.

Metabolismo Energético y Oxidación de Glucosa

En muchos organismos, un proceso central en la conservación de la energía es la oxidación por pasos de la glucosa a CO2, proceso mediante el cual parte de la energía de oxidación se conserva en forma de ATP a medida que los electrones pasan al O2.

Aspectos Cuantitativos de las Reacciones Redox Biológicas

• Potencial de Reducción Estándar (E'°)

  Las reacciones de oxidación-reducción biológicas se pueden describir en términos de dos semirreacciones, cada una de ellas con un potencial de reducción estándar característico, E'°.

• Flujo de Electrones y Diferencia de Potencial

  Cuando se conectan dos semiceldas electroquímicas, cada una con los componentes de una semirreacción, los electrones tienen una tendencia a fluir desde la semicelda con el potencial de reducción más elevado. La fuerza de esta tendencia es proporcional a la diferencia entre los dos potenciales de reducción (ΔE'°) y es función de la concentración de las especies oxidadas y reducidas.

• Relación entre Energía Libre y Potencial Redox

  La variación de energía libre estándar de una reacción de oxidación-reducción es directamente proporcional a la diferencia en los potenciales de reducción estándar de las dos semiceldas: ΔG'° = -nFΔE'°.

Transportadores de Electrones en Reacciones Biológicas

• Deshidrogenaciones y Átomos de Hidrógeno

  Muchas reacciones de oxidación biológicas son deshidrogenaciones en las que se transfieren uno o dos átomos de hidrógeno (H+ + e-) desde un sustrato a un aceptor de hidrógeno. En las reacciones de oxidación-reducción en las células vivas intervienen transportadores de electrones especializados.

• NAD y NADP: Coenzimas de Difusión Libre

  El NAD y el NADP son los coenzimas de difusión libre de muchas deshidrogenasas. Tanto el NAD+ como el NADP+ aceptan dos electrones y un protón.

• FAD y FMN: Nucleótidos de Flavina

  El FAD y el FMN, los nucleótidos de flavina, son los grupos prostéticos fuertemente unidos de las flavoproteínas. Pueden aceptar tanto uno como dos electrones y uno o dos protones. Las flavoproteínas también sirven como receptores de luz en los criptocromos y en las fotoliasas.