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Guía Nro. 4
1- ¿A qué se denomina cadena respiratoria?... el final del catabolismo.
La cadena respiratoria está formada por una serie de transportadores de electrones situados en la cara interna de las crestas mitocondriales y que son capaces de transferir los electrones procedentes de la oxidación del sustrato hasta el oxígeno molecular, que se reducirá formándose agua.
Como resultado de esta transferencia de electrones, los transportadores se oxidan y se reducen alternativamente, liberándose una energía que en algunos casos es suficiente para fosforilar el ADP y formar una molécula de ATP. Se trata de la fosforilación oxidativa que permite ir almacenando en enlaces ricos en energía la energía contenida en las moléculas NADH2, FADH2, NADPH2, que se liberan en la glucólisis y en el ciclo de Krebs y que será más tarde fácilmente utilizada. Toda cadena respiratoria que comience por el NAD conduce a la formación de 3 ATP mientras que si comienza por el FAD produce sólo 2 ATP. El rendimiento energético del NADP es similar al del NAD, así como el del GTP lo es al del ATP.
2- Las enzimas, clases de enzimas, mecanismo de acción enzimática, acompañantes no proteicos de las enzimas.
Los enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas en los seres vivos. Los enzimas son catalizadores, es decir, sustancias que, sin consumirse en una reacción, aumentan notablemente su velocidad. No hacen factibles las reacciones imposibles, sino que solamente aceleran las que espontáneamente podrían producirse. Ello hace posible que en condiciones fisiológicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requerirían condiciones extremas de presión, temperatura o pH.
El nombre de las enzimas es el del sustrato más el sufijo: -asa. Los nombres de las enzimas revelan la especificidad de su función:
Oxido-reductasas: catalizan reacciones de óxido-reducción, las que implican la ganancia (o reducción) o pérdida de electrones (u oxidación). Las más importantes son las deshidrogenasas y las oxidasas.
Transferasas: transfieren grupos funcionales de una molécula a otra. Ej.: quinasas; transfieren fosfatos del ATP a otra molécula.
Hidrolasas: rompen varios tipos de enlaces introduciendo radicales -H y -OH.
Liasas: adicionan grupos funcionales a los dobles enlaces.
Isomerasas: convierten los sustratos isómeros unos en otros.
Ligasas o Sintasas: forman diversos tipos de enlaces aprovechando la energía de la ruptura del ATP. Ej: polimerasas
Su mecanismo de acción se debe a que una enzima, por sí misma, no puede llevar a cabo una reacción, su función es modificar la velocidad de la reacción, entendiéndose como tal la cantidad de producto formado por unidad de tiempo. Tal variación se debe a la disminución de la energía de activación Ea; en una reacción química, la Ea es la energía necesaria para convertir los reactivos en formas moleculares inestables denominadas especies en estado de transición, que poseen mayor energía libre que los reactivos y los productos.
Acompañantes no proteicos de las enzimas
Ya sea que consistan en una única cadena polipeptídica plegada o en varias unidades, muchas enzimas requieren otras moléculas no proteicas para funcionar.
Las coenzimas reaccionan con la enzima de igual modo que el sustrato, uniéndose al sitio activo. Se mueven de una enzima a otra agregando o quitando grupos químicos del sustrato.
COFACTORES: son iones inorgánicos que se unen temporariamente a las enzimas
Moléculas
Papel en la reacción catalizada
Hierro Fe 2+ o Fe 3+
Oxidación / reducción
Cobre, Cu + o Cu 2+
Oxidación / reducción
Cinc, Zn2+
Ayuda a unir el NAD
COENZIMAS: moléculas pequeñas que tiene carbono, interaccionan débilmente durante la catálisis. La mayor parte de las coenzimas son vitaminas, muchas de las cuales deben ser incorporadas con la dieta.
Moléculas
Papel en la reacción catalizada
Biotina
transporta -COO-
Coenzima A
transporta -CH2-CH3
NAD y FAD
transportan electrones
GRUPOS PROSTETICOS: están permanentemente unidos a las enzimas
Moléculas
Papel en la reacción catalizada
Hemo
une iones O2 y electrones, contiene el 
cofactor hierro
Flavina 
Une electrones
Retinal
Cofactor en la absorción de la luz
3- ¿Cuáles son los factores que modifican la actualidad de una enzima?
Hay una serie de factores que influyen en la velocidad de una reacción catalizada por una enzima. Algunos de estos factores son:
La concentración de moléculas de sustrato 
La temperatura. Existe una temperatura ideal a la cual las enzimas presentan mayor actividad catalítica.
El pH del medio, que influye notablemente en la conformación espacial de la enzima. Hay un pH ideal al cual la actividad catalítica es la máxima posible, si el pH se hace más ácido o más básico, la actividad enzimática disminuye.
La cantidad de enzima, que influye considerablemente en la velocidad inicial (proporción directa), siempre y cuando hablemos de una temperatura y pH óptimos.
La actividad realizada por los inhibidores.
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
A una temperatura óptima las enzimas presentan la máxima actividad catalítica posible.
Cabe destacar la presencia de un intervalo en el cual son estables.
EFECTO DEL PH SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA.
Por debajo o por encima del pH ideal, la actividad catalítica disminuye considerablemente.
El valor del pH que exista en el medio influye en la catálisis, en la capacidad de unión que posee el sustrato y en la conformación espacial de la enzima.
4- ¿A qué se refiere cuando hablan de oxidación biológica?
A oxidación se defina como la pérdida de electrones que provoca aumento en el número de oxidación de las especies químicas, la oxidación va siempre acompañada por la reducción de un aceptor de electrones. Este principio de oxido-reducción se aplica igualmente a los sistemas bioquímicos y es un proceso importante en la comprensión de la Oxidación Biológica
En las reacciones redox el intercambio de energía libre es proporcional a la tendencia de las sustancias reaccionantes para donar o aceptar electrones. El flujo de electrones en las reacciones redox es responsable directa o indirectamente de todo el trabajo que hacen los organismos vivos.
En los organismos que no son fotosintéticos la fuente de electrones son los alimentos. El camino seguido por el flujo de electrones en el metabolismo es complejo: los electrones se mueven de los alimentos por medio de varios transportadores de electrones a través de reacciones catalizadas por enzimas. Los transportadores electrónicos especializados más comunes son: NAD+, NADP, FMN y FAD.
5- Las reacciones químicas se acompañan de cambios energéticos, para lograr el metabolismo, ¿Cuáles son los elementos de termodinámica y cinética en la bioquímica?
La Termodinámica se encarga del estudio de los intercambios de energía que acompañan a todos los procesos. A partir de un modelo básico del mundo real y un conjunto de leyes que rigen su comportamiento, la Termodinámica deduce relaciones que describen los cambios de energía y la dirección de los procesos físicos y químicos a escala macroscópica. Como no hace ninguna consideración respecto de las propiedades microscópicas de la materia, no puede decir nada sobre el universo atómico. Es básicamente estática pues se ocupa sólo del inicio y el final de los cambios y jamás de su velocidad, aunque si puede predecir su dirección y punto de equilibrio.
Hay tres tipos de sistemas en la termodinámica: abierto, cerrado y aislado.
Un sistema abierto puede intercambiar energía y materia con su entorno. El ejemplo de la estufa sería un sistema abierto, porque se puede perder calor y vapor de agua en el aire.
Un sistema cerrado, por el contrario, solo puede intercambiar energía con sus alrededores, no materia. Si ponemos una tapa muy bien ajustada sobre la olla del ejemplo anterior, se aproximaría a un sistema cerrado.
Un sistema aislado es que no puede intercambiar ni materia ni energía con su entorno. Es difícil encontrarse con sistema aislado perfecto, pero una taza térmica con tapa es conceptualmente similar a un sistema aislado verdadero.Los elementos en el interior pueden intercambiar energía entre sí, lo que explica por qué las bebidas se enfrían y el hielo se derrite un poco, pero intercambian muy poca energía (calor) con el ambiente exterior.
Los intercambios de energía que ocurren en seres vivos tienen que seguir las leyes de la física. En este sentido, no son diferentes de las transferencias de energía en , un circuito eléctrico.
La Primera ley de la termodinámica dice que la energía no se puede crear ni destruir, solo puede cambiarse o transferirse de un objeto a otro.
La segunda ley de la termodinámica dice que la energía no puede ser creada ni destruida, pero puede cambiar de formas más útiles a formas menos útiles, en cada transferencia o transformación de energía en el mundo real, cierta cantidad de energía se convierte en una forma que es inutilizable (incapaz de realizar trabajo). En la mayoría de los casos, esta energía inutilizable adopta la forma de calor.
Aunque de hecho el calor puede realizar trabajo bajo las circunstancias correctas, nunca se puede convertir en otros tipos de energía (que realicen trabajo) con una eficiencia del 100%. Por lo que cada vez que ocurre una transferencia de energía, cierta cantidad de energía útil pasa de la categoría de energía útil a la inútil.
La entropía y la segunda ley de la termodinámica
El grado de aleatoriedad o desorden en un sistema se llama entropía. Puesto que sabemos que cada transferencia de energía resulta en la conversión de una parte de energía en una forma no utilizable (como calor) y que el calor que no realiza trabajo se destina a aumentar el desorden del universo, podemos establecer una versión relevante para la biología de la segunda ley de la termodinámica: cada transferencia de energía que se produce aumentará la entropía del universo y reducirá la cantidad de energía utilizable disponible para realizar trabajo (o en el caso más extremo, la entropía total se mantendrá igual). En otras palabras, cualquier proceso, como una reacción química o un conjunto de reacciones conectadas, procederá en una dirección que aumente la entropía total del universo.
Una de las implicaciones de la segunda ley de la termodinámica es que, para que un proceso se lleve a cabo, de algún modo debe aumentar la entropía del universo, cada célula del cuerpo tiene su propia organización interna; las células se organizan en tejidos y los tejidos en órganos; y todo tu cuerpo sostiene un cuidadoso sistema de transporte, intercambio y comercio que te mantiene vivo. Así, a primera vista, puede no ser claro cómo tú o incluso una simple bacteria representan un aumento en la entropía del universo.
Para aclarar esto, revisemos los intercambios de energía que ocurren en tu cuerpo cuando caminas, por ejemplo. Al contraer los músculos de las piernas para mover tu cuerpo hacia delante, estás utilizando energía química de moléculas complejas, como la glucosa, y la conviertes en energía cinética (y, si estás caminando cuesta arriba, energía potencial). Sin embargo, esto lo haces con eficiencia muy baja: una gran parte de la energía de tus fuentes de combustible simplemente se transforma en calor. Parte del calor mantiene tu cuerpo caliente, pero gran parte se disipa en el ambiente circundante.
Esta transferencia de calor aumenta la entropía del entorno, al igual que el hecho de que tomas grandes y complejas biomoléculas y las conviertes en muchas pequeñas moléculas simples, como dióxido de carbono y agua, cuando metabolizas el combustible para poder caminar. Este ejemplo utiliza a una persona en movimiento, pero lo mismo sería válido para una persona, o cualquier otro organismo, en reposo. La persona u organismo mantendrá cierta tasa basal de actividad metabólica que causa la degradación de moléculas complejas en otras más pequeñas y numerosas junto con la liberación de calor, lo que aumenta la entropía del entorno.
Dicho en términos más generales, los procesos que disminuyen localmente la entropía, como aquellos que construyen y mantienen los altamente organizados cuerpos de los seres vivos, sí pueden ocurrir. Sin embargo, esta disminución local de la entropía puede ocurrir solamente con un gasto de energía y parte de esa energía se convierte en calor u otras formas no utilizables. El efecto neto del proceso original (disminución local de la entropía) y de la transferencia de energía (aumento en el entorno de la entropía) es un incremento global en la entropía del universo.
En resumen, el alto grado de organización de los seres vivos se mantiene gracias a un suministro constante de energía y se compensa con un aumento en la entropía del entorno.
La Cinética Química estudia los cambios en la concentración de reactivos y productos, que se dan durante el desarrollo de las reacciones químicas y su relación con el tiempo. También se ocupa de estudiar la ruta o mecanismo a través del cual se lleva a cabo la reacción, y el efecto de los factores que la pueden modificar.
La cinética de las reacciones enzimáticas difiere de las reacciones inorgánicas simples.
Cada enzima es específica de forma selectiva para la sustancia sobre la que causa la reacción, y es más eficaz a una temperatura determinada. Aunque un aumento de la temperatura puede acelerar una reacción, las enzimas son inestables cuandose calientan. La actividad catalítica de una enzima está determinada sobre todo por su secuencia de aminoácidos y por la estructura terciaria, es decir, la estructura de plegamiento tridimensional de la macromolécula.
Como norma, las enzimas no atacan a las células vivas. Sin embargo, tan prontomuere una célula, ésta es digerida por enzimas que rompen sus proteínas.
Es absoluta cuando la enzima es estrictamente específica para un tipo de enlace correspondiente a un sustrato único; incluso la enzima no ataca a otro sustrato de estructura muy relacionada. Por ejemplo la ureasa, que cataliza la descomposición de la urea en CO2 y NH3
La eficiencia catalítica de las enzimas es otra propiedad importante que los diferencia del resto de las proteínas; esta se manifiesta incluso en preparados muy impuros o en disoluciones muy diluidas de enzimas. Esta propiedad consiste en que una sola molécula de enzima puede transformar, en una unidad de tiempo, grandes cantidades de moléculas de sustrato. Su explicación se hace más evidente cuando se cuantifica.