RESUMEN
DE
QUIMICA II
TERESA MUSSO Y ANA LAURA OLISZYNSKI
, OXIDACIONES BIOLOGÍCAS. BIOENERGÉTICA.
FOTOSÍNTESIS
La energía procede del sol y es captada por pigmentos en vegetales y algunos
microorganismos, así poder transformarla en otras formas químicas.
Estas energías se utilizan para sintetizar componentes a partir de sustancias simples.
Estos organismos son llamados FOTÓTROFOS.
El resto de los SERES VIVOS, llamados QUIMIÓTROFOS, necesitan incorporar moléculas
complejas y utilizar su energía química.
El CO2 y el H2O se transforman en un compuesto de mayor contenido energético, llamado
GLUCOSA
EL ATP ES EL PRINCIPAL
INTERMEDIARIO DE ALTO CONTENIDO
ENERGÉTICO.
Tanto los FOTÓTROFOS como los QUIMIÓTROFOS Exigen grandes formaciones de compuestos
intermediarios especiales
En todos los seres vivos el principal De alto contenido energético. Actúan como reservorios y
compuesto rico en energía es transportadores de energía dentro
adenosina trifosfato (ATP) de la célula (GLUT y SGLT)
Los organismos aerobios, aquellos que necesitan O2 para subsistir, alcanzan la mayor
eficiencia para aprovechar la energía contenida en las moléculas aportadas por los
alimentos.
La oxidación de la glucosa y de otras sustancias proveedoras de energía se realizan en
etapas ordenadas para que la energía se libere gradualmente.
OXIDACIÓN – REDUCCIÓN
Elementos que se oxidan: ceden electrones.
Elementos que se reducen: aceptan electrones.
El elemento oxidado, es el agente reductor, en cuanto que el elemento que se reduce es el
agente oxidante.
Estas reacciones van siempre acopladas y se pueden realizar sin la participación de H2/O2.
Las semirreacciones “redox” se escriben una para demostrar la oxidación y otra para el
proceso de reducción.
1
TERESA MUSSO Y ANA LAURA OLISZYNSKI
,POTENCIAL DE REDUCCIÓN
Es la capacidad de los elementos para oxidar a otro compuesto y reducirse.
Es la tendencia de ganar electrones frente a otro elemento, ión o compuesto
Para determinarlo se utilizan pilas electroquímicas en las cuales se determina la diferencia
entre la tendencia de ganar electrones de dos cuplas redox.
El flujo de electrones va a determinar la liberación de energía utilizable, cuando más
negativa sea la 𝛥𝐺 más va a ser la diferencia entre los potenciales de reducción de los dos
elementos comparados.
ADENOSINA TRIFOSFATO ATP
Es un compuesto intermediario
Alto contenido energético
Actúa como reservorio y transportador de la energía a utilizar en la realización de trabajo
en la célula
OXIDACIONES BIOLÓGICAS
Los sustratos oxidados sufren deshidrogenación
Los H+ sustraídos se unen al O2 para formar H2O
Las reacciones de deshidrogenación son catalizadas por DESHIDROGENASAS específicas
para cada sustrato
Los H+ son captados por la coenzima, un nucleótido de nicotinamida (NAD o NADP) o una
flavina (FAD)
El proceso ocurre en una serie de etapas para que pueda ser aprovechable por la célula
El resultado final es el mismo de la oxidación directa, el O2 capta dos H para formar agua.
La liberación de energía fue subdividida en fracciones para realizar el trabajo.
MITOCONDRIA
Organela en donde ocurre la transferencia ordenada de electrones y la captación de la
energía generada por el flujo de electrones.
Participa en los procesos de apoptosis o muerte celular programada.
Membrana externa
En contacto con el citosol
Permeable a iones y moléculas menores de 6kDa por la existencia de poros o
canales llamados PORINA
Membrana interna
Contiene un espacio central llamado MATRIZ MITOCONDRIAL
Solo puede ser atravesada por H2O, O2, CO2, NH3 y compuestos que tengan
transportadores
Presenta invaginaciones o CRESTAS
La cara que mira hacia la matriz tiene PARTICULAS SUBMITOCONDRIALES
Contiene cardiolipina y 80% de proteínas
Contiene los integrantes de la cadena respiratoria, estructuras y enzimas que
captan energía y sintetizan ATP
Matriz
Hay enzimas integrantes de las vías centrales del metabolismo oxidativo
2
TERESA MUSSO Y ANA LAURA OLISZYNSKI
, CADENA RESPIRATORIA O CADENA DE TRANSPORTE
ELECTRÓNICO
Ocurre en la membrana interna mitocondrial
Los aceptores de H+ están ubicados ordenadamente según un GRADIENTE DE POTENCIAL
DE REDUCCION CRECIENTE y asociados a enzimas
Los electrones van a fluir en sentido de desnivel de potencial de reducción de los
aceptores
Los H+ no pasan de un sustrato dado al oxigeno o a cualquier otro aceptor si no existen
enzimas que catalicen la transferencia
H+ y e- son frecuentemente llamados EQUIVALENTES
DE REDUCCION
TRANSFERENCIA DE EQUIVALENTES DE REDUCCIÓN
1) NICOTINAMIDA ADENINA DINUCLEOTIDO (NAD)
La nicotinamida deriva del núcleo piridina
Es una coenzima
Existen NAD y NADP
Cuando están reducidas se encuentran unidas a un H+ y a un e-
La nicotinamida acepta H+ y e-
Las deshidrogenasas unidas a estas coenzimas no forman parte de la cadena
respiratoria
La NAD reducida cede equivalentes de reducción al primer aceptor de la cadena
respiratoria y vuelve a quedar oxidada
Hay deshidrogenasas unidas a las coenzimas pero en el citosol porque no pueden
entrar a la membrana interna mitocondrial; pero pueden ingresar por un sistema
de LANZADERA o CONMUTADOR (usan aceptores intermediarios)
El NAD reducido en la matriz mitocondrial cede H+ a la cadena respiratoria para
producir ATP
Los H+ del NADP son utilizados para sintetizar otros compuestos pero puede
transferir H+ al NAD estando catalizado por la TRANSHIDROGENASA y así pueden
llegar a la cadena respiratoria
COMPONENTES DE LA CADENA RESPIRATORIA
La cadena es un conjunto de aceptores y transportadores de equivalentes de reducción
Hay 4 complejos asociados a la bicapa y 2 que están libres
COMPLEJO NADH-UBIQUINONA REDUCTASA
Reduce el NAD
Tiene FMN como grupo prostético que tiene Núcleo isoaloxazina
Ribitol
Ortofosfato
El núcleo isoaloxazina acepta los dos H+ transferidos
Los e- transferidos desde NADH al complejo son captados por la flavina
mononucleótido (FMN) que se reduce a FMNH2
Luego pasan por átomos de Fe de los centros Fe-S
Finalmente son cedidos a la ubiquinona o coenzima Q
El FMN y los Fe se reoxidan
La coenzima Q se reduce a CoQH2
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TERESA MUSSO Y ANA LAURA OLISZYNSKI
DE
QUIMICA II
TERESA MUSSO Y ANA LAURA OLISZYNSKI
, OXIDACIONES BIOLOGÍCAS. BIOENERGÉTICA.
FOTOSÍNTESIS
La energía procede del sol y es captada por pigmentos en vegetales y algunos
microorganismos, así poder transformarla en otras formas químicas.
Estas energías se utilizan para sintetizar componentes a partir de sustancias simples.
Estos organismos son llamados FOTÓTROFOS.
El resto de los SERES VIVOS, llamados QUIMIÓTROFOS, necesitan incorporar moléculas
complejas y utilizar su energía química.
El CO2 y el H2O se transforman en un compuesto de mayor contenido energético, llamado
GLUCOSA
EL ATP ES EL PRINCIPAL
INTERMEDIARIO DE ALTO CONTENIDO
ENERGÉTICO.
Tanto los FOTÓTROFOS como los QUIMIÓTROFOS Exigen grandes formaciones de compuestos
intermediarios especiales
En todos los seres vivos el principal De alto contenido energético. Actúan como reservorios y
compuesto rico en energía es transportadores de energía dentro
adenosina trifosfato (ATP) de la célula (GLUT y SGLT)
Los organismos aerobios, aquellos que necesitan O2 para subsistir, alcanzan la mayor
eficiencia para aprovechar la energía contenida en las moléculas aportadas por los
alimentos.
La oxidación de la glucosa y de otras sustancias proveedoras de energía se realizan en
etapas ordenadas para que la energía se libere gradualmente.
OXIDACIÓN – REDUCCIÓN
Elementos que se oxidan: ceden electrones.
Elementos que se reducen: aceptan electrones.
El elemento oxidado, es el agente reductor, en cuanto que el elemento que se reduce es el
agente oxidante.
Estas reacciones van siempre acopladas y se pueden realizar sin la participación de H2/O2.
Las semirreacciones “redox” se escriben una para demostrar la oxidación y otra para el
proceso de reducción.
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TERESA MUSSO Y ANA LAURA OLISZYNSKI
,POTENCIAL DE REDUCCIÓN
Es la capacidad de los elementos para oxidar a otro compuesto y reducirse.
Es la tendencia de ganar electrones frente a otro elemento, ión o compuesto
Para determinarlo se utilizan pilas electroquímicas en las cuales se determina la diferencia
entre la tendencia de ganar electrones de dos cuplas redox.
El flujo de electrones va a determinar la liberación de energía utilizable, cuando más
negativa sea la 𝛥𝐺 más va a ser la diferencia entre los potenciales de reducción de los dos
elementos comparados.
ADENOSINA TRIFOSFATO ATP
Es un compuesto intermediario
Alto contenido energético
Actúa como reservorio y transportador de la energía a utilizar en la realización de trabajo
en la célula
OXIDACIONES BIOLÓGICAS
Los sustratos oxidados sufren deshidrogenación
Los H+ sustraídos se unen al O2 para formar H2O
Las reacciones de deshidrogenación son catalizadas por DESHIDROGENASAS específicas
para cada sustrato
Los H+ son captados por la coenzima, un nucleótido de nicotinamida (NAD o NADP) o una
flavina (FAD)
El proceso ocurre en una serie de etapas para que pueda ser aprovechable por la célula
El resultado final es el mismo de la oxidación directa, el O2 capta dos H para formar agua.
La liberación de energía fue subdividida en fracciones para realizar el trabajo.
MITOCONDRIA
Organela en donde ocurre la transferencia ordenada de electrones y la captación de la
energía generada por el flujo de electrones.
Participa en los procesos de apoptosis o muerte celular programada.
Membrana externa
En contacto con el citosol
Permeable a iones y moléculas menores de 6kDa por la existencia de poros o
canales llamados PORINA
Membrana interna
Contiene un espacio central llamado MATRIZ MITOCONDRIAL
Solo puede ser atravesada por H2O, O2, CO2, NH3 y compuestos que tengan
transportadores
Presenta invaginaciones o CRESTAS
La cara que mira hacia la matriz tiene PARTICULAS SUBMITOCONDRIALES
Contiene cardiolipina y 80% de proteínas
Contiene los integrantes de la cadena respiratoria, estructuras y enzimas que
captan energía y sintetizan ATP
Matriz
Hay enzimas integrantes de las vías centrales del metabolismo oxidativo
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TERESA MUSSO Y ANA LAURA OLISZYNSKI
, CADENA RESPIRATORIA O CADENA DE TRANSPORTE
ELECTRÓNICO
Ocurre en la membrana interna mitocondrial
Los aceptores de H+ están ubicados ordenadamente según un GRADIENTE DE POTENCIAL
DE REDUCCION CRECIENTE y asociados a enzimas
Los electrones van a fluir en sentido de desnivel de potencial de reducción de los
aceptores
Los H+ no pasan de un sustrato dado al oxigeno o a cualquier otro aceptor si no existen
enzimas que catalicen la transferencia
H+ y e- son frecuentemente llamados EQUIVALENTES
DE REDUCCION
TRANSFERENCIA DE EQUIVALENTES DE REDUCCIÓN
1) NICOTINAMIDA ADENINA DINUCLEOTIDO (NAD)
La nicotinamida deriva del núcleo piridina
Es una coenzima
Existen NAD y NADP
Cuando están reducidas se encuentran unidas a un H+ y a un e-
La nicotinamida acepta H+ y e-
Las deshidrogenasas unidas a estas coenzimas no forman parte de la cadena
respiratoria
La NAD reducida cede equivalentes de reducción al primer aceptor de la cadena
respiratoria y vuelve a quedar oxidada
Hay deshidrogenasas unidas a las coenzimas pero en el citosol porque no pueden
entrar a la membrana interna mitocondrial; pero pueden ingresar por un sistema
de LANZADERA o CONMUTADOR (usan aceptores intermediarios)
El NAD reducido en la matriz mitocondrial cede H+ a la cadena respiratoria para
producir ATP
Los H+ del NADP son utilizados para sintetizar otros compuestos pero puede
transferir H+ al NAD estando catalizado por la TRANSHIDROGENASA y así pueden
llegar a la cadena respiratoria
COMPONENTES DE LA CADENA RESPIRATORIA
La cadena es un conjunto de aceptores y transportadores de equivalentes de reducción
Hay 4 complejos asociados a la bicapa y 2 que están libres
COMPLEJO NADH-UBIQUINONA REDUCTASA
Reduce el NAD
Tiene FMN como grupo prostético que tiene Núcleo isoaloxazina
Ribitol
Ortofosfato
El núcleo isoaloxazina acepta los dos H+ transferidos
Los e- transferidos desde NADH al complejo son captados por la flavina
mononucleótido (FMN) que se reduce a FMNH2
Luego pasan por átomos de Fe de los centros Fe-S
Finalmente son cedidos a la ubiquinona o coenzima Q
El FMN y los Fe se reoxidan
La coenzima Q se reduce a CoQH2
3
TERESA MUSSO Y ANA LAURA OLISZYNSKI
