Facultad de Agronomía, Zootecnia y Veterinaria CÁTEDRA DE QUÍMICA ORGÁNICA www.quimicaorganicafaz.ecaths.com
BIOQUÍMICA Tiene como objetivo explicar en términos químicos las estructuras y funciones Biológicas. Muestra el modo en que las moléculas inanimadas que constituyen los organismos vivos interactúan para mantener y perpetuar la vida
Características de los organismos vivos Elevado grado de complejidad. Poseen sistemas para la extracción, transformación y uso de energía del entorno. Capacidad de autoreplicarse. Mecanismos para detectar y responder a las alteraciones del entorno.
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FUNDAMENTOS DE LA BIOQUÍMICA 1- CELULARES 2-QUÍMICOS 3- FÍSICOS 4- GENÉTICOS
1-FUNDAMENTO CELULAR Célula animal
Célula vegetal
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Organización molecular de una célula y jerarquía estructural
2-FUNDAMENTOS QUÍMICOS Elementos Biomoléculas Tipos de enlaces
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Elementos esenciales para la vida
Elementos principales Oligoelementos
C, H, O, N representan el 99% de la masa de las células
Versatilidad del enlace del Carbono
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Grupos funcionales comunes en las Biomoléculas
3-FUNDAMENTO FÍSICO
6 CO2 + 6 H2O+ 2870 kj
C6H12O6 + 6 O2
C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O + 2870 kj
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Energía potencial INTERCONVERSIONES DE ENERGÍA EN LOS ORGANÍSMOS VIVOS
Transducciones de energía para realizar trabajo
Luz solar Nutrientes del entorno Transformaciones químicas Trabajo celular: -Síntesis química -Trabajo mecánico -Producción de luz -Gradiente osmótico -Transferencia de infor. genética Calor
Moléculas simples: CO2 NH3 H2O HPO4 2-
Macromoléculas: DNA, RNA, proteínas
entropía
entropía
REACCIONES EXERGÓNICAS ∆G*(+)
∆G*(+) = Energía de Activación
A+B Cambio de E entre ∆Gº (-) react. y produc.
C+D C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O + 2870 kj
∆Gº : energía libre estándar ∆Gº = Energía Productos – Energía Reactantes ∆Gº = (-)
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REACCIONES ENDERGÓNICAS ∆G*(+)
∆G* = Energía de Activación
C+D Cambio de E entre ∆Gº(+) productos. y reactantes
A+B
6 CO2 + 6 H2O+ 2870 kj
C6H12O6 + 6 O2
∆Gº : energía libre estándar ∆Gº = Energía Productos – Energía Reactantes ∆Gº = (+)
Ejemplos mecánicos de acople de energía
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Ejemplos químicos de acople de energía
ENERGÍA LIBRE (∆ ∆G)
Fundamento químico de la elevada variación de energía libre asociada a la hidrólisis del ATP
Hidrólisis con disminución de la repulsión de carga
Estabilización por resonancia
Ionización
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Autótrofos (C) Fotótrofos (E)
6 CO2 + 6 H2O+ 2870 kj
C6H12O6 + 6 O2
C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O + 2870 kj
Heterótrofos (C) Quimiótrofos (E)
Clasificación de los Organismos • Según fuente para obtener carbono • Autótrofos • Heterótrofos
• Según fuente empleada para obtener Energía • Fotótrofos • Quimiótrofos
• Según Aceptor final de e- y H+(flujo de e-) • Aerobios • Anaerobios – Estrictos – Facultativos
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METABOLISMO GENERAL Definición:
es la suma de todas las transformaciones químicas que se producen en una célula u organismo.
Objetivos Metabólicos 1- Producir energía 2- Proveer precursores para la biosíntesis 3- Sintetizar macromoléculas
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C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O + 2870 kj
Las transformaciones se realizan a través de una serie de reacciones químicas, catalizadas enzimaticamente, que constituyen las rutas metabólicas.
Vías o Rutas metabólicas: es una secuencia de reacciones consecutivas en las cuales el producto de una reacción es el sustrato de la siguiente. Ej.: la sig. secuencia de reacciones consecutivas
A E-1 B*E-2 C*E-3 D*E-4 F*E-5 G tiene el mismo efecto que A
G
*indica intermediarios metabólicos o metabolitos. E-1, E-2 etc.indican enzimas
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CATABOLISMO • DEFINICIÓN: es un conjunto de reacciones químicas en las que moléculas complejas se rompen generando moléculas más pequeñas. Es la etapa degradativa y oxidativa del metabolismo. El Catabolismo genera: Ruta catabólica:
-Moléculas precursoras para la biosíntesis
ALMIDÓN GLUCOSA
-Poder reductor, generalmente como NADH, NADPH y FADH2
PIRUVATO
-Energía potencial química en forma de ATP -Calor
CO2 + H2O
ANABOLISMO •
DEFINICIÓN: es la etapa biosintética del metabolismo,
durante el cual a partir de moléculas pequeñas se forman compuestos mucho más grandes y complejos como lípidos, proteínas, polisacáridos y ácidos nucleicos. Ruta anabólica: ACETIL-Co A
El Anabolismo: -Es reductivo, utiliza NADH, NADPH y FADH2
PIRUVATO
-Utiliza Energía, consume ATP
GLUCOSA
-Genera moléculas que actúan como materias primas del Catabolismo.
ALMIDÓN
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Macromoléculas celulares
Nutrientes que contienen energía
Biomléculas Proteínas complejas Polisacáridos Lípidos Trabajo Ácidos nucleicos mecánico
Glúcidos Grasas Proteínas
Relaciones energéticas entre rutas catabólicas y anabólicas
Trabajo osmótico
ADP+HPO2-4 NAD+ NADP+ FAD Rutas de Reacciones Catabólicas (exergónicas)
ATP NADH NADPH FADH2
Rutas de reacciones anabólicas (endergónicas)
FASES DEL METABOLISMO
Polisacá Polisacáridos
Proteí Proteínas
ADP + Pi
ADP + Pi
ATP
ATP
Lípidos
ADP + Pi
FASE I
Aminoá Aminoácidos
ATP
Hexosas y/o
Ácidos Grasos
Pentosas
y Glicerol
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Aminoá Aminoácidos
Hexosas y/o
Ácidos Grasos
Pentosas
y Glicerol ADP + Pi
ADP + Pi ADP + Pi
ATP
ATP
ADP + Pi
Piruvato
ATP
ATP
FASE II
AcetilAcetil-CoA
aa
AcetilAcetil-CoA
NH3
O2
Transporte electrónico
Ciclo de Krebs
ADP + Pi Fosforilación oxidativa
H2O
ATP
CO2
FASE III
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