AULA 15 OXIDACIONES BIOLOGICAS

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OXIDACIONES BIOLOGICAS
La termodinámica
La termodinámica es la parte de la física que estudia las transferencias de calor, la conversión de la energía y la capacidad de los sistemas para producir trabajo. Las leyes de la termodinámica explican los comportamientos globales de los sistemas macroscópicos en situaciones de equilibrio.
Sistema
El sistema es la parte del universo que vamos a estudiar. Por ejemplo, un gas, nuestro cuerpo o la atmósfera son ejemplos de sistemas que podemos estudiar desde el punto de vista termodinámica.
Entorno o ambiente
Todo aquello que no es sistema y que se sitúa alrededor de él, se denomina ambiente o entorno. Los sistemas interaccionan con el entorno transfiriendo masa, energía o las dos cosas. 
COMO FUNCIONA?
La termodinámica no se ocupa de ofrecer una interpretación física de sus magnitudes. La primera de ellas, la energía interna, se acepta como una manifestación macroscópica de las leyes de conservación de la energía a nivel microscópico, que permite caracterizar el estado energético del sistema macroscópico. El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinámicas son los que postulan que la energía puede ser intercambiada entre sistemas en forma de calor o trabajo, y que solo puede hacerse de una determinada manera. También se introduce una magnitud llamada entropía, que se define como aquella función extensiva de la energía interna, el volumen y la composición molar que toma valores máximos en equilibrio: el principio de maximización de la entropía define el sentido en el que el sistema evoluciona de un estado de equilibrio a otro.
CONT.
Es la mecánica estadística, íntimamente relacionada con la termodinámica, la que ofrece una interpretación física de ambas magnitudes: la energía interna se identifica con la suma de las energías individuales de los átomos y moléculas del sistema, y la entropía mide el grado de orden y el estado dinámico de los sistemas, y tiene una conexión muy fuerte con la teoría de información. En la termodinámica se estudian y clasifican las interacciones entre diversos sistemas, lo que lleva a definir conceptos como sistema termodinámico y su contorno. Un sistema termodinámico se caracteriza por sus propiedades, relacionadas entre sí mediante las ecuaciones de estado. Estas se pueden combinar para expresar la energía interna y los potenciales termodinámicos, útiles para determinar las condiciones de equilibrio entre sistemas y los procesos espontáneos.
Con estas herramientas, la termodinámica describe cómo los sistemas reaccionan a los cambios en su entorno. Esto se puede aplicar a una amplia variedad de ramas de la ciencia de la ingeniería, tales como motores, cambios de fase, reacciones químicas, fenómenos de transporte, e incluso agujeros negros.
1ra Ley de la termodinámica
La primera ley de la termodinámica relaciona el trabajo y el calor transferido intercambiado en un sistema a través de una nueva variable termodinámica, la energía interna. Dicha energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma.
La energía interna de un sistema es una caracterización macroscópica de la energía microscópica de todas las partículas que lo componen. Un sistema está formado por gran cantidad de partículas en movimiento. Cada una de ellas posee:
energía cinética, por el hecho de encontrarse a una determinada velocidad
energía potencial gravitatoria, por el hecho de encontrarse en determinadas posiciones unas respecto de otras 
energía potencial elástica, por el hecho vibrar en el interior del sistema
Existen, además, otros tipos de energía asociadas a las partículas microscópicas tales como la energía química o la nuclear. 
En definitiva, en el interior de un sistema conviven distintos tipos de energía, asociadas a las partículas microscópicas que los componen y que forman su energía interna.
La primera ley de la termodinámica determina que la energía interna de un sistema aumenta cuando se le transfiere calor o se realiza un trabajo sobre él. Su expresión depende del criterio de signos para sistemas termodinámicos elegido:
2da ley:
Este principio marca la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, una mancha de tinta dispersada en el agua no puede volver a concentrarse en un pequeño volumen). El sentido de evolución de los procesos reales es único ya que son irreversibles. Este hecho viene caracterizado por el aumento de una magnitud física, S, la entropía del sistema termodinámico, con el llamado principio de aumento de entropía, que es una forma de enunciar el segundo principio de la termodinámica. También establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo a otro sin pérdidas. De esta forma, el segundo principio impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta solo el primer principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud física llamada entropía, de tal manera que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.
Debido a esta ley también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos de mayor temperatura hacia los de menor temperatura, hasta lograr un equilibrio térmico.
LA CITOCROMO OXIDASA
 ES UNA hemoproterina ampliamente distribuida en muchos tejidos, qué tiene el grupo prostético HEM típico presente en la :
Mioglobina , hemoglobina , y otros citocromos.
 Es el componente terminal de la cadena de acarreadores respiratorios encontrados en mitocondrias
Transfiere electrones originados por la oxidación de las moléculas de sustrato por deshidrogenasas , hacia un aceptor final, oxigeno.
Contiene 2 molec de HEM , C/U de las cuales tiene un atamo de Fe que oscila entre Fe+3 y Fe+2 durante oxi – red. Hay 2 atomos de Cu, cada uno relacionado cada uno relacionado con una unidad HEM.
ALGUNAS OXIDASAS SON FLAVOPROTEINAS
LAS Enzimas flavoprotinas contienen como grupo prostético:
FMN : FLAVINA MONONUCLEOTIDO
FAD : FLAVINA DINUCLEOTIDO;
Se forman en el cuerpo a partir de la vitamina riboflavina(B2; EN LA DIETA: leche y productos lácteos y aditivos alimenticios); unidos de modo estrecho ,aunque no covalente a sus proteínas apoenzimas respectivas.
LAS METALOFLAVOPROTEINAS contiene uno o mas METALES como cofactores esenciales.
Ejemplo de enzimas flavoproteinas
L-AMINOACIDO OXIDAS
Enlazada a FMN que se encuentra en los riñones con especificidad general por la desaminación oxidativa de los L-aminoacidos que existen de manera natural.
XANTINA OXIDASA
CONTIENE MOLIBDENO , es importante en la conversión de bases PURINAS en ac. Úrico.
ALDEHIDO DESHIDROGENASA
ENLAZADA a FAD presentes en el hígado de mamíferos ; que contiene molibdeno y hierro no HEM , actúa sobre Aldehídos y sustratos n heterocíclicos.
DESHIDROGENASAS QUE DEPENDEN DE COENZIMAS NICOTINAMIDA.
Estas deshidrogenasas usan : (NAD+) O (NADP+) o ambos , que se forman en el cuerpo a partir de la vitamina NIACINA.( No es estrictamente una vitamina porque el organismo lo puede sintetizar a partir del AA esencial triptófano.)
Las coenzimas son reducidas por el sustrato especifico de las deshidrogenasa, y re oxidadas por un aceptor de electrón idóneo.
NAD catalizan reacciones de oxidorreduccion en las vías oxidativas del metabolismo ,sobre todo en la glucolisis, en el ciclo del ac. Cítrico y en la cadena respiratoria del mitocondrias .
NADP se encuentra en forma característica en síntesis reductivas como; en la vía extra-mitocondrial de la síntesis de ac. Graso y la síntesis de esteroides y en la vía de la pentosa fosfato
DESHIDROGENASAS Q DEPENDEN DE LA RIVOFLAVINA
Casi todas las deshidrogenasas enlazadas con rivoflabina están relacionadas con el transporte de electrones en la cadena respiratoriason: 
NADH deshidrogenasa 
SUCCINATO deshidrogenasa
ACIL-COA deshidrogenasa
GLICEROL- 3-FOSFATO deshidrogenasa mitocondrial.
CITOCROMOS también pueden considerarse deshidrogenasa.
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SUPEROXIDO DISMUTASA
‘’Protege a organismos aerobios contra la toxicidad por oxigeno’’.
La transferencia de un (e) único hacia O2 genera el radical libre unión superóxido(O2-) en potencia perjudicial, cuyos efectos destructivos se amplifican porque da lugar a REACCIONES EN CADENA DE RADICAL LIBRE.
LA FACILIDAD CON LA CUAL PUEDE FORMARSE (O2-) APARTIR DE OXIGENO EN LOS TEJIDOS , Y LA APARICION DE SUPEROXIDO DISMUTASA, la enzima que se encarga de su eliminación en todos los organismos aerobios , indica la toxicidad potencial del oxigeno se debe a su conversión en (O2-) 
Los antioxidantes ..eje: α-tocoferol (vit E)
ACTUAN COMO RECOLECTORES DE RL Y REDUCEN LA TOXICIDAD DEL O2.
Cadena Respiratoria.
Consiste en un complicado sistema de moléculas que toman átomos de hidrogeno y electrones de diferentes sustancias que las celulas obtienen de la degradación de los materiales con los que se nutren.
Atravez de los componentes de la CR estos H Y ELECTRONES viajan hacia el O2, CON EL CUAL SE COMBINAN AL FINAL. CON el objetivo de formar H2O.
SE REALIZA EN LA MENBRANA del mitocondrias de las celulas
 en las externas en caso de las bacterias. Aquí tiene mención especial las Bacteriorrodopsina; capaz de generar el movimiento de H+ DE UN lado y otro de la membrana.
COMPLEJO I
NADH+ Q+5H MATRIZ------ NAD + QH2 + 4H+ESPACIO
INTERMEMBRANA
En un inicio los electrones transfieren desde NADH hacia FMN después hacia una serie de centros Fe-S Y por ultimo hacia Q
COMPLEJO II o succinato deshidrogenasa.(ultima enz. De ck)
Se forma FADH2 durante la conversión de succinato en fumarato en el ciclo del acido cítrico y a continuación los electrones se pasan por medio de varios centros Fe-S hacia Q.
También lo hacen el glicerol -3 –fosfato y la acil co-a mediante vías diferentes donde participan flavoproteinas.
Complejo III
LOS electrones se pasan desde QH2 hacia el citocromo C por medio del complejo III .
QH2 + 2Cit C oxidado + 2H matriz- Q + 2 Cit C reducido+ 4 H ESP INTM
CUANDO Q acarrea dos electrones , los citocromos acarrean solo uno ; de esta manera la oxidación de un QH2 esta acoplada a la reducion de 2 moléculas de citocromo C mediante el ciclo Q.