BIOQUÍMICA TEMA 2 - PRINCIPIS DE BIOENERGÈTICA I METABOLISME (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Bioquímica - 1º curso
Asignatura Bioquímica I
Año del apunte 2016
Páginas 4
Fecha de subida 04/04/2016
Descargas 19

Vista previa del texto

Bioquímica I bioquímica UAB, primer curs 2015-16 BIOQUÍMICA TEMA 2: PRINCIPIS DE BIOENERGÈTICA I METABOLISME Ruta metabòlica: Conjunt de reaccions discretes que permeten transformar un compost en altres. En cada ruta trobem reaccions consecutives, acoblades (un compost és producte d'una i el reactiu de la següent). Els metabòlits són els intermedis de les rutes metabòliques.
  Tenen una direccionalitat concreta: trobarem reaccions no equivalents , etapes regulades.
Les rutes metabòliques de l'organisme es troben molt interconnectades entre elles La majoria de reaccions estan properes a l'equilibri, depèn de la quantitat de substrat. En totes les rutes trobarem mínim una reacció que s'allunya de l'equilibri, es troben limitades per els enzims.
  Com més substrat més producte fa l'enzim.
Algunes reaccions només es donen en una direcció espontània concreta: és la que donarà la direccionalitat a la ruta, limitat per un enzim regulat. (actiu o no actiu segons l'activitat cel·lular 𝐴 ↔ 𝐵 → 𝐶 ↔ 𝐷 ↔ 𝐸 (entre B i C, única direccionalitat).
Aquesta etapa també marca la velocitat de flux de tota la via Catabolisme: Conjunt de rutes que converteixen compostos estructurats en compostos simples, vies de DEGRADACIÓ. (ex. Glucòlisi)  Se n'obté ATP, NADH, NADPH, FADH2...
Anabolisme: A partir de compostos simples es construeixen molècules complexes. De aminoàcids i sucres passem a proteïnes o polisacàrids.
 Consumeix l'ATP del catabolisme Les rutes catabòliques son convergents i les anabòliques son divergents (a partir de pocs metabòlits construïm gran quantitat de compostos diferents.
1.- Quan una reacció és favorable? Per a saber-ho utilitzem l'energia de Gibbs (∆𝐺) que depèn de l'entalpia i l'entropia).
∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇 · ∆𝑆 De manera espontània el sistema acostuma a perdre energia. Per a que sigui un procés favorable l'energia de Gibbs ha de ser negativa: ∆𝐻 − ∆𝐻 + ∆𝑆 + ∆𝑆 − Favorable, espontani Desfavorable, no espontani En altres casos ens farà falta trobar l'energia de Gibbs, si és negativa el procés serà espontani.
En sistemes biològics la temperatura acostuma a ser mes o menys estable, constant.
Bioquímica I bioquímica UAB, primer curs 2015-16 Energia de Gibbs, ∆𝑮𝒐 (estandard): vol dir que la concentració de reactius i productes és 1M i la temperatura és de 20ºC.
 En els nostres casos en trobar-nos en sistemes biològics trobem que les concentracions són molt diferents per tant s'estableix una ∆𝐺 ′ º on les concentracions són: o [H+]=10−7 𝑀 Mesures estàndard en bioquímica ∆𝐺 ′ º o [H2O]=55𝑀 o [Mg]=1𝑚𝑀 Pot ser que en condicions estables sigui favorable però que no ho sigui segons les condicions que es donen per exemple en una cèl·lula. En aquest cas les condicions favorables dependran de la concentració de productes i de reactius.
𝐶 𝑐 [𝐷]𝑑 ∆𝐺 ′ = ∆𝐺 ′ 𝑜 + 𝑅𝑇 · ln 𝐴 𝑎 [𝐵]𝑏 L'energia de Gibbs ens indica quan de lluny està la relació de l'equilibri. En equilibri ∆𝐺 = 0. En equilibri tribem que 𝐴𝐺 = 0 = ∆𝐺 ′ 𝑜 + 𝑅𝑇 · ln(𝐾𝑒𝑞′) i per tant ∆𝐺 ′ 𝑜 = −𝑅𝑇 · ln 𝐾𝑒𝑞′ Ens permet predir en quina direcció anirà una reacció. NO ens diu a quina velocitat es donarà, això depèn del reactiu arribi a un estat de d'activació (transició) determinat per a poder convertir-se en producte Algunes reaccions que no son favorables poden tenir lloc acoblant-se a reaccions que si que ho són. Es fa la suma de diferents etapes o reaccions, com en una via metabòlica. Per exemple la glucòlisi que és la suma de vàries reaccions. En sumar les reaccions també sumem les energies de Gibbs.
Les reaccions catabòliques alliberen energia que es pot utilitzar p emmagatzema per poder dur a terme després aquelles reaccions que no són favorables.
2.- compostos rics en energia ATP : compost ric en energia (compost fosforil·lat). Adenosín 3-fosfat. Format per una molècula d'adenosina + 3 fosfats inorgànics. Els enllaços entre fosfats són molt energètics. Tot i així cada enllaç té una energia diferent.
   És molt típica la hidròlisi d'ATP a ADP (dos fosfats): el Pi té capacitat de ressonància. Fa que l'energia d'aquest fosfat es trobi molt més baixa del normal, Pi pateix una estabilització. Això a la vegada fa que la diferència d'energies sigui molt alta entre la forma unida i la de Pi.
ATP també actua com a donador de fosfats: Per augmentar l'energia del compost que ha de començar una certa reacció.
o Si es dóna un fosfat: més energia o Si es dóna un adenilat molta més energia (adenilar) ATP i ADP es trobem units al Mg en el citosol, formen 𝑀𝑔𝐴𝑇𝑃2− Existeixen altres nucleòtids que ens serveixen per a retenir energia, per exemple GTP, CTP, UTP... Són energèticament equivalents. Tot i així ATP s'utilitza com a metabòlit universal. pot participar en vàries vies diferents.
Bioquímica I bioquímica UAB, primer Adenilat quinasa: a partir de 2ATP pot sintetitzar ATP + AMP curs 2015-16 2𝐴𝐷𝑃 ↔ 𝐴𝑇𝑃 + 𝐴𝑀𝑃 Altres compostos rics en energia Aquests superen a l'ATP en energia:  Fosfoenol piruvat (PEP): La seva hidròlisi dona piruvat + fosfat. Els productes són molt estables, el piruvat pot deslocalitzar electrons ∆𝐺º = −62,9 𝑘𝑗/𝑚𝑜𝑙  Bifosfoglicerat: La seva hidròlisi dóna un àcid que també pot deslocalitzar electrons  Fosfocreatina: Creatina + fosfat inorgànic. La creatina pot fer ressonància. Quan es dóna un exercici intens la font d'ATP original es consumeix molt ràpidament. Ens els primers segons la síntesi d'ATP es dóna a partir de la creatina. Dóna temps a que es pugui suplir l'ATP de manera anaeròbica (quan encara no ha arrencar - creatina) L'ATP es troba en una posició intermèdia, entre els compostos d'alta energia i els de baixa energia. Això és clau perquè permet treballar com a acceptor i com a donador de fosforils.
Tioésters: Ester però en comtes d'un grup O té un sofre. L'ester és menys energètic. La diferència de ∆𝐺 dels reactius fa que tioésters tinguin més energia que els esters 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻 + 𝑅 − 𝑂𝐻 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻 + 𝑅 − 𝑆𝐻 3.- Transportadors activats La gran majoria de reaccions es basen en el transport i traspàs d'electrons, el flux d'electrons en les cèl·lules vives.
  Pèrdua d'electrons: OXIDACIÓ Guany d'electrons: REDUCCIÓ Trobem diferents estats d'oxidació Per exemple: 𝐶𝐻4 es troba menys oxidada que 𝐶2 𝐻6 . Per contra 𝐶𝑂2 no té cap electró que sigui seu ja que l'oxigen és més electronegatiu. es tracta de la molècula de C més oxidada.
Les oxido - reduccions poden tenir diferent transferència d'electrons:     Directament com a electrons: transferència directa de l'electró.
Transferència d'àtoms d'hidrogen: traspàs d'un H+ i un eTransferència com a ió hidrur H-: com en el cas de les hidrogenacions de NAD+ Com a combinació directa amb l'oxigen.
Exemple: oxidoreducció. 𝐹𝑒 2+ + 𝐶𝑢 2+ ↔ 𝐹𝑒 3+ + 𝐶𝑢 + Bioquímica I bioquímica UAB, primer curs 2015-16 ho podem separar en dues semireaccions però no es pot donar una sense que l'altra es doni.
Mesura del potencial de reducció: es mesura en volts, com a la capacitat d'un compost d'acceptar electrons.
Per a mesurar-lo utilitzem com a 0 el potencial de l' hidrogen. Connectem dues cubetes mitjançant un pont salí i amb un cable mesurem la transferència d'electrons que passem d'una cubeta a l'altra.
 Potencial de reducció (Eº): l'oxigen és el que té mes potencial de reducció.
Els electrons sempre flueixen de la semireacció amb menys E' a la de més E'.
 A partir del potencial podem calcular l'energia de Gibbs: ∆𝐺 = −𝑛𝐹 · ∆𝐸º Quan ∆𝐸 és positiva la reacció serà espontània Transportadors d'electrons especialitzats     NAD+ i NADP+: Solubles en H2O. En forma reduïda NADH i NADPH son compartits per diverses reaccions.
FMN i FAD: son grups prostètics de proteïnes Quinones: ubiquinona i plastoquinona Sulfo - ferro proteïnes i citocroms: ancorats a la membrana, normalment associats a processos respiratoris NAD i NADP 𝑁𝐴𝐷 + En la majoria de cèl·lules trobem que la relació 𝑁𝐴𝐷𝐻 = 10−5 tot i que en moltes cèl·lules trobem més NAD oxidat que NADH reduït.
  NAD es pot utilitzar per a cedir els electrons a la cadena de transport d'electrons No tot el NADH es consumeix en la biosíntesi (és a dir les reaccions del catabolisme) Alguns enzims poden utilitzar tant NAD+ com NADP+ tot i que és possible que acceptin millor un que l'altre, amb més capacitat d'unió a una o a l'altra.
NADH i NADHP tenen un màxim d'absorció de la llum a 340 nm. El NADH té un segon màxim d'absorbància que el NAD+ no té. Això ens serveix per a calcular per espectrofotometria la eficàcia d'una reacció o d'un cert enzim de catalitza la reacció.
Sabent el coeficient d'extinció molar de NADH a 340 nm podem transformar l'absorbància en concentració a partir de la fórmula 𝐴 = 𝜀 · 𝑙 · 𝑐 FAD i FMN En aquest cas FAD i FMN permeten transportar 1 o 2 electrons. Són grups prostètics de proteïnes.
...

Tags: