Fotobiología

FENÓMENOS FOTOQUÍMICOS

Los fenomenos fotquimicos son mas complejos que los temicos. en estos ultimos las moleculas solo pueden ser exitadas en los grados de libertad vivbracionales y revoluciones pero no en los electronicos.

PIGMENTOS ANTENA Y CAPTACIÓN DE LA LUZ

Los pigmentos antena son los encargados de absorber la energía lumínica y transferirla por resonancia al centro de reacción. Al recibir esta energía, la clorofila del centro de reacción pierde un electrón, que es transferido a una serie de transportadores de electrones. Los transportadores actúan en cadena, captando el electrón (y por tanto reduciéndose) y seguidamente cediéndolo (y por tanto oxidándolo) a la siguiente molécula.

CADENA DE TRANSPOTE DE ELECTRONESLa cadena de transporte de electrones es una serie de transportadores de electrones que se encuentran en la membrana plasmática de bacterias, en la membrana interna mitocondrial o en las membranas tilacoidales, que median reacciones bioquímicas que producen adenosina trifosfato (ATP), que es el compuesto energético que utilizan los seres vivos. Sólo dos fuentes de energía son utilizadas por los organismos vivos: reacciones de óxido-reducción (redox) y la luz solar (fotosíntesis). Los organismos que utilizan las reacciones redox para producir ATP se les conoce con el nombre de quimioautótrofos, mientras que los que utilizan la luz solar para tal evento se les conoce por el nombre de fotoautótrofos. Ambos tipos de organismos utilizan sus cadenas de transporte de electrones para convertir la energía en ATP.

ANALISIS COMPARATIVO Y EVOLUTIVO DE LA RESPIRACIÓN Y FOTOSISTESIS

Creación de oxígeno. Las cianobacterias son las antecesoras de los cloroplastos celulares de los vegetales. En la fotosíntesis, gracias a la energía aportada por la luz solar, se unen el dióxido de carbono y el agua para formar azúcares. Como producto de desecho, se arroja oxígeno a la atmósfera.
En la respiración, por el contrario, se queman azúcares en las mitocondrias celulares, aportando la energía necesaria para las funciones vitales. En esa combustión se consume oxígeno atmosférico y se arrojan, como productos de desecho, dióxido de carbono y agua.

Bioenergética mitocondrial

HIPOTESIS QUIMIOSTÁTICA Y POTENCIAL ELECTROQUIMICO DE PROTÓNSegún la hipótesis quimiosmótica sostenida por el investigador P. Mitchell, para explicar la síntesis de ATP tanto en la mitocondria como en el cloroplasto, la energía liberada por el transporte de electrones se utiliza para bombear protones desde la matriz al espacio intermembrana (en mitocondrias); o desde el estroma al interior del tilacoide (en cloroplastos). El bombeo de protones se realiza a través de transportadores localizados en complejos enzimáticas existentes en la membrana (de las crestas mitocondriales o membrana tilacoidal, según el caso).

De esta manera se genera un gradiente electroquímico de protones que ejerce lo que se conoce como fuerza protonmotriz, ya que cuando los protones atraviesan de nuevo la membrana interna (mitacondrial o tilacoidal) a favor del gradiente, lo hacen a través del sistema ATP-sintetasa, que se encuentra en dichas membranas, donde la energía protonmotriz se transforma en energía de enlace en moléculas de ATP.

El proceso se podría comparar con este símil: El flujo de protones cumple el papel de transductor de energía, del mismo modo que el vapor que suministra una caldera puede utilizarse para generar energía eléctrica: el calor aplicado a la caldera (flujo de electrones) calienta el agua y forma vapor de agua (gradiente electroquímico de H+), cuya presión (fuerza protonmotriz) se puede acoplar a las turbinas de un generador eléctrico (ATP sintetasa) para producir electricidad (ATP).

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CADENA RESPIRATORIA

Sería la etapa final del proceso de la respiración celular, es entonces cuando los electrones "arrancados" a las moléculas que se respiran y que se "almacenan" en el NADH Y FADH2, irán pasando por una serie de transportadores, situados en las crestas mitocondriales formando tres grandes complejos enzimáticos.

La disposición de los transportadores permite que los electrones "salten" de unos a otros, liberándose una cierta cantidad de energía (son reacciones redox) que sirve para formar un enlace de alta energía entre el ADP y el P, que da lugar a una molécula de ATP.

El último aceptor de electrones es el oxígeno molecular y otra consecuencia será la formación de agua.

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Y SÍNTESIS DE ATP

La transferencia de electrones en la cadena de transporte de electrones es energéticamente favorable porque el NADH es un poderoso donador de electrones y el Oxígeno molecular es un potente aceptor de electrones. De hecho el flujo neto de electrones desde el NADH hasta el Oxígeno resulta en la síntesis de ATP. La fosforilación oxidativa es una serie de eventos químicos que llevan a la síntesis de ATP:

El evento vital se lleva a cabo en la membrana plasmática bacteriana, en la membrana interna mitocondrial y en los tilacoides de los cloroplastos.En la década de los 30´s: Belitzer y Tsivakoba encontraron que el proceso de la fosforilación de ADP en los tejidos animales estaba asociado a la respiración o consumo de O2. Mas adelante se describió que la respiración se lleva a cabo en las mitocondrias.

INHIBIDORES Y DESACOPLANTES

El uso de inhibidores de la cadena ha permitido trazar el paso de los electrones a través de la cadena y determinar el punto de entrada de diversos sustratos. La velocidad a la cual el oxígeno es consumido por una suspensión de mitocondrias es una medida del funcionamiento de la cadena de transporte de electrones. La velocidad puede ser medida mediante un electrodo de oxígeno. Gran parte del conocimiento de la función mitocondrial ha resultado de estudios con compuestos tóxicos. Inhibidores específicos se han usado para distinguir el sistema de transporte de electrones del sistema de fosforilación oxidativa, y ha ayudado a definir la secuencia de los transportadores redox en la cadena. Si la cadena se bloquea en un punto, todos los transportadores anteriores quedan más reducidos, y los posteriores más oxidados.
Hay seis tipos de venenos que afectan la función mitocondrial: 1. Inhibidores de la cadena que bloquean la cadena respiratoria.

• La rotenona, toxina de una planta, utilizada por indios amazónicos como veneno, también ha sido usada como insecticida.Actúa a inhibiendo el complejo I. Inhibe la reoxidación del NADH, no afecta la del FADH2. Inhibe la oxidación del malato, que es dependiente del NAD+, no así la del succinato.
• El succinato entra en el segundo punto de entrada a la cadena, posterior al del NAD+.
• El amital (barbitúrico) inhibe al complejo I, afecta las oxidaciones dependientes del NAD+.
  
• La antimicina A (Antibiótico) Actúa a inhibiendo el complejo III. Inhibe la reoxidación del NADH y del FADH2.
  
• El cianuro bloquea el paso de electrones del citocromo A3 al oxígeno.

Estos inhibidores detienen el paso de electrones de modo que no hay bombeo de protones. Sin gradiente de protones, no hay síntesis de ATP.

2. Inhibidores de la fosforilación oxidativa, venenos que inhiben la ATP-sintasa.

• La oligomicina, un antibiótico producido por Streptomyces, inhibe a la ATPasa al unirse a la subunidad Fo e interferir en el transporte de H+ a través de Fo, inhibe por lo tanto la síntesis de ATP.
  
• Diciclohexilcarbodiimida (DCCD), un reactivo soluble en lípidos, también inhibe el transporte de protones por Fo al reaccionar con un residuo de glutámico en una de las subunidades de Fo de mamíferos. En estas condiciones el gradiente de protones que se produce es mayor que lo normal, sin embargo la energía potencial de éste no puede ser utilizada para producir ATP.

3.Venenos que hacen permeable la membrana mitocondrial interna a los protones.
Estos agentes eliminan la relación obligada entre la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa que se observa en mitocondria intacto. Estos venenos, como el 2,4 dinitrofenol (DNP), el carbonilcianuro-p-trifluorometoxi-hidrazona (FCCP) y el carbonilcianuro-m-clorofenilhidrazona (CCCP) desacoplan la fosforilación oxidativa de la cadena respiratoria, se conocen como agentes desacopladores.

Los agentes desacoplantes son todos sintéticos, sin embargo en el mitocondria del tejido adiposo pardo una proteína desacopladora (termogenina) participa en el delicado control de la termogénesis.

4. Inhibidores de transporte (atractalósido) que previenen ya sea la salida del ATP o la entrada de material combustible a través de la membrana mitocondrial interna.

5. Ionósforos (valinomicina, nigericina) que permiten el paso a través de la membrana a compuestos que normalmente están impedidos.

6. Inhibidores del ciclo de Krebs (arsenito) que bloquean una o más enzimas del ciclo de Krebs.

MEDICIÓN DEL CONSUMO DE OXIGENO

Una de las metodologías posibles para determinar la respiración celular o mitocondrial es cuantificar el consumo de oxígeno en preparados de células o mitocondrias. Esta cuantificación se puede realizar mediante diferentes técnicas; una de las más sencillas es el electrodo un oxígeno.

ELECTRODO DE OXÍGENO:
El electrodo de oxígeno comprende un cátodo de platino central (B) unido a una resina y un ánodo de plata (C) concéntrico unido por un puente electrolítico y conectados al módulo control. La cámara del electrodo es preparada por aplicación de un espaciador de papel muy fino y una fina membrana de poli-tetra-flúor-etileno (P.T.F.E.) que es cuidadosamente fijada a la placa base donde se encuentran los electrodos por un anillo-O. En la presencia de oxígeno una pequeña corriente fluye a través de los electrodos que es proporcional a la concentración de oxígeno en la muestra. Esta señal es digitalizada por la unidad de control y presentada directamente en el PC.
Estos electrodos pueden ser acondicionados para medidas en fase líquida o en fase gaseosa. Todas las unidades del electrodo deben mantenerse a temperatura constante durante las determinaciones. Este efecto se consigue por circulación de agua a la temperatura deseada alrededor de la cámara y controlando la temperatura de los componentes de la muestra. Este control es importante por dos razones:
1º.- El electrodo es sensible a la temperatura
2º.- El contenido en oxígeno de las muestras acuosas saturadas de aire cambia con la temperatura.
Durante la medida, el electrodo consume una pequeña proporción del oxígeno disponible. Para evitar registrar un declive en la señal debido a este artefacto, las muestras deben estar continuamente en agitación de forma que la capa de líquido, situada encima del disco del electrodo, sea constantemente repuesta en oxígeno.

GENOMA MITOCONDRIAL Y ENFERMEDADES MITOCONDRIALES

Las enfermedades mitocondriales, también conocidas como encefalomiopatías mitocondriales o afecciones de fosforilación oxidativa, son un grupo heterogéneo de alteraciones, caracterizadas por un fenotipo complejo en el que la mayoría de los pacientes presentan encefalopatía y lesiones musculares, además de que pueden dañarse otros órganos como hígado, riñones, corazón, retina, médula ósea, nervios periféricos y páncreas.

A) Síndrome MERRF (epilepsia mioclónica y fibras rojas rasgadas): Se caracteriza por epilepsia mioclónica, debilidad proximal, ataxia, sordera y demencia. El inicio puede ser a cualquier edad y hacerlo con otras manifestaciones, tales como: neuropatía periférica, degeneración corticoespinal, atrofia óptica, disfunción multiorgánica con miopatía, disfunción tubular renal proximal, cardiomiopatía y aumento del ácido láctico. Se debe a una mutación en el ADNmt (entre 80-90 % de los casos experimenta un cambio A-G en la posición 8344; y un pequeño número, T-C, en la posición 8356).

B) Síndrome MELAS (encefalomiopatía mitocondrial, acidosis láctica y episodios parecidos a un accidente vascular encefálico): Además de la tríada que le da nombre, puede haber migraña, vómitos, demencia, epilepsia, sordera, ataxia, retinosis pigmentaria, cardiomiopatía, disfunción tubular renal proximal y miopatía. Su inicio ocurre a cualquier edad. Se asocia con la mutación A-G en el ARNt , en la posición 3243 en 80 % de los casos descritos, aunque se han notificado otras mutaciones.

C) Síndrome NARP: Se presenta con neuropatía, ataxia y retinosis pigmentaria, sin fibras rojas rasgadas en la biopsia del músculo. Se asocia a una mutación en el ADNmt , con transición heteroplástica T-G en la posición 8993.

D) Neuropatía óptica hereditaria de Leber: Puede limitarse a una atrofia óptica bilateral subaguda o estar asociada a otras manifestaciones, con distonía. Se inicia entre los 12 y 30 años, predominantemente en varones. La mutación más comúnmente informada es A-G en la posición 11778 en el gen ND4, seguida de G-A en el gen ND1, posición 3460.

http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Energiaseresvivos.htm
http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/introduccion%20fosforilacionoxidativa.html
http://www.bvs.sld.cu/revistas/san/vol8_n1_04/san08104.htm

Lectura 4: Reacciones de oxidación-reducción biológicas

La transferencia de grupos fosfato es una de las características centrales del metabolismo. Las reacciones de transferencia electrónica matabólicas son también de importancia crucial. En estas reacciones de oxidación reducción es responsable, directa o indirectamente, de todo el trabajo realizado por los seres vivos.En los organismos no fotosintéticos, la fuente de electrones son compuestos reducidos; en los organismos fotosintéticos, el dador electrónico inicial es una especie química excitada por absorción de la luz.

El flujo electrónico es espontáneo y exergónico, por que el O₂ tiene una afinidad por los electrones mayor que la que tienen los intermedios que ceden los electrones.

En la mitocondria, los transductores ligados a la membrana acoplan el flujo electrónico a la producción de una diferencia de pH transmembrana, con lo que se consigue trabajo osmótico y eléctrico.

La molecula dadora de electrones en una reacción de oxidación-reducciónse denomina agente reductor; la molecula aceptora de electrones es el agente oxidante.

La oxidación de un átomo de carbono es sinónimo de su deshidrogenación, así la oxidación tiene el efecto de eliminar electrones del átomo de carbono. No todas las reacciones biológicas de oxidación-reducción intervienen el oxígeno y el carbono.

Los electrones se transfieren de una molécula a otra de cuatro formas diferentes:

1. Se pueden transferir directamente como electrones.
   
2. En forma de átomos de hidrógeno. Donde el hidrógeno H consiste en un protón (H+) o electrón (e-).
   
3. De un dador electrónico a un aceptor en forma de ión hidruro (:H^-), que incluye dos electrones.
   
4. Cuando hay una combinación directa de un reductor orgánico como oxígeno, para dar un producto en el que el oxígeno está integrado de manera covalente.
   

Las células no convierten la glucosa en CO₂ en una sola reacción muy energética, si no que lo hacen en una serie de reacciones, algunas de las cuales son oxidaciones. Los electrones eliminados en estos pasos se transfieren a coenzimas especializados en el transporte de electrones, como el FAD y el NAD⁺.
Las células tienen enzimas que catalizan la oxidación de centenares de compuestos diferentes. Estos enzimas canalizan los electrones desde sus sustratos a unos cuantos tipos de transportadores electrónicos universales. Los nucleótidos NAD⁺ y FAD están muy fuertemente unidos a los enzimas, denominados flavoproteínas, en los cuales actúa un grupo prostético.

Las flavoproteínas, son enzimas que catalizan reacciones de oxidación-reducción utilizando flavina mononucleótido (FMN) o flavina adenina dinucleótido (FAD) como cofactor. Estos cofactores provienen de la vitamina riboflavina. Los grupos protéticos no transportan electrones difundiéndolos desde un enzima al siguiente, lo que hacen es proporcionar un medio por el que la flavoproteína puede retener temporalmente electrones mientras cataliza la transferencia electrónica desde un sustrato reducido a un aceptor electrónico.

Lectura 3: Los compuestos de fosfato de alta y baja energía

Los compuestos de fosfato son la materia biológica común de intercambio de energía y el ATP es el portador de energía más importante de la célula. Las enzimas conocidas como ATPasas pueden convertir la energía derivada de hidrólisis del ATP en el trabajo (contracción muscular), el transporte de iones o aún la producción de luz (luciferasa de las luciérnagas), la otra parte de la energía total se disipa en el ambiente circundante como calor.

Las enzimas implicadas en la transducción de energía, la energía utilizada para realizar trabajo está disponible antes de la ruptura del compuesto de fosfato. Las ATPasas pueden modular la conversión de la energía durante el ciclo catalítico, determinando la fracción de la energía derivada del compuesto de fosfato que será convertida en trabajo y la fracción que será convertida en calor.

Los conceptos de compuestos de fosfato "ricos" y "pobres" en energía fueron formalmente presentados por Lipmann proponian:

• La energía que se deriva de hidrólisis en un compuesto de fosfato depende exclusivamente de la naturaleza química del enlace que liga el residuo de fosfato al resto de la molécula.
• Los enlaces de fosfato ricos en energía, son los que presentan una Keq elevada para la hidrólisis en agua e inversamente, los enlaces de fosfato pobres en energía tendrán una constante de equilibrio baja para la hidrólisis.
• La transferencia de un grupo fosfato desde una molécula hacia otra depende solamente de la energía de hidrólisis de los enlaces químicos.
  

En base a las formulaciones antes descritas, se pensaba que la secuencia de eventos durante el proceso de la transducción de energía de enzimas, estaba compuesto por los siguientes pasos:

• La enzima une al ATP;
  
• El ATP es hidrolizado y la energía se libera en el sitio catalítico en el momento exacto de la ruptura del enlace de fosfato.
  
• La energía es inmediatamente absorbida por la enzima y utilizada para realizar trabajo. Para la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi, la secuencia de eventos sería igual, pero en orden inverso;
  
• La enzima ahora unirla al ADP y Pi;
  
• Una salida de energía en el sitio catalítico sería necesaria para dirigir la síntesis del ATP;
  
• Una vez formada, la molécula del ATP será disociada de la enzima y difundirá en el citosol sin la necesidad de energía extra.
  

A partir de esta secuencia, el trabajo sería realizado en la parte de la molécula de la enzima donde se libera la energía en la vecindad inmediata del sitio catalítico. Se pensaba que la elevada Keq para la hidrólisis del PPi y del ATP, estaba determinada por las cargas negativas y la resonancia de oposición del enlace P-O-P.

La energía de solvatación es la cantidad de energía necesaria para remover a las moléculas de solvente que se organizan alrededor de una sustancia en solución. Mientras más solvatada sea la molécula es más estable o menos reactiva que aquella que está menos solvatada y la Keq para la hidrólisis estaría determinada por la diferencia de energía de solvatación entre los reactivos y los productos.

Un cambio pequeño en la organización del solvente alrededor de las moléculas de los reactivos y los productos sería suficiente para explicar la energía de hidrólisis del PPi cuantificada. La energía libre positiva de hidrólisis indica que cuando los reactivos y los productos no están solvatados, el acetilfosfato y la fosfocreatina son más estables que los productos de su hidrólisis, y según la definición de Lipmann, se comportan como compuestos de fosfato de baja energía.

La estrategia fue medir la Keq en medios acuosos que contenían diversas concentraciones de solventes orgánicos. De acuerdo a la teoría de solvatación un cambio discreto de la actividad de agua es suficiente para promover un cambio drástico en la energía de hidrólisis del PPi, entonces dependiendo de la actividad de agua del medio, el PPi podía cambiar de un compuesto de alta energía a uno de baja. En medio totalmente acuso el PPi se comporta como compuesto de alta energía cuando se compara con la glucosa 6-fosfato, pero en un ambiente hidrofóbico la glucosa se convierte en un compuesto de fosfato con una energía de hidrólisis más alta que el PPi.

La energía de hidrólisis de diversos compuestos de fosfato varía considerablemente dependiendo de si están en solución o unidos a la enzima. Las reacciones que se pensaban prácticamente irreversibles en solución acuosa, ocurren espontáneamente cuando los reactivos están unidos a la enzima. Para las ATPasas del transporte iónico, la energía necesaria para desplazar los iones a través de la membrana está disponible antes de la ruptura del compuesto de fosfato. Durante el ciclo catalítico hay una disminución considerable de la Keq para la hidrólisis del compuesto de fosfato unido a la enzima (residuo de acilfosfato) y el transporta a través de la membrana se acopla con esta transición de la Keq y no con la ruptura del compuesto de fosfato. La hidrólisis parece ser necesaria para permitir solamente la disociación de los productos de hidrólisis de la enzima y no para proporcionar energía al sistema.

La secuencia de eventos para la transducción de energía en ATPasas de transporte o actomiosina son:

• La enzima une al ATP u otros compuestos de fosfato;
  
• La enzima realiza trabajo sin que el compuesto de fosfato sea hidrolizado. Esto es acompañado por una disminución del nivel de energía del compuesto de fosfato;
  
• El compuesto de fosfato se rompe y los productos de hidrólisis se disocian de la enzima en un proceso que implica un cambio de energía relativamente pequeño.
  

En el proceso inverso los compuestos de fosfato (ATP, PPi) y el residuo de acilfosfato e sintetizan en el ambiente hidrofóbico del sitio catalítico de la enzima sin necesidad de energía, es decir, la energía se necesita entonces para la conversión del compuesto de fosfato de "baja energía" en un compuesto de "alta energía". La síntesis de ATP y PPi por la ATP sintasa mitocondrial, involucra un cambio conformacional de la proteína que permite la disociación del ATP y de PPi en el medio hidrofílico del ensayo. Las enzimas que utilizan la energía de un gradiente químico para sintetizar el ATP a partir del ADP y Pi pueden promover esta síntesis incluso en ausencia del gradiente, simplemente por el cambio en la actividad de agua del medio.

En las reacciones que implican la transducción de energía, solamente una parte de la energía química liberada durante la hidrólisis de ATP se convierte en trabajo u otras formas de energía tales como energía osmótica. La otra parte se convierte en calor, y en animales endotérmicos, el calor liberado su utiliza para mantener la temperatura del cuerpo constante y alta.

Se encontró recientemente que algunas enzimas pueden manejar la energía derivada de hidrólisis del ATP de tal manera que determinan cuanta energía se utiliza para el trabajo y cuánta se disipa como calor. En este sentido, la cantidad total de energía liberada durante la hidrólisis del ATP es siempre igual, pero la fracción de la energía total que se convierte en trabajo o calor se modula por la enzima.

Lectura 2: Catabolismo y anabolismo

El metabolismo se divide en dos fases principales: catabolismo y anabolismo. El catabolismo es la fase degradativa del metabolismo, en la cual moléculas nutritivas complejas y relativamente grandes que provienen o bien del entorno o bien de sus propios depósitos de reserva, se degradan para producir moléculas más sencillas.
El catabolismo va acompañado de la liberación de la energía química inherente a la estructura de las moléculas orgánicas nutritivas y a su conservación en forma de la molécula de ATP, transferidora de energía.
El anabolismo constituye la fase constructiva o biosintética del metabolismo, en la cual tiene lugar la biosíntesis enzimática de los componentes moleculares de las células tales como los ácidos nucléicos, las proteínas, los polisacáridos y los lípidos a partir de sus precursores sencillos. La biosíntesis de las moléculas orgánicas a partir de éstos, precisa el consumo de energía química aportada por el ATP generado durante el catabolismo.

El catabolismo y el anabolismo se desarrollan simultáneamente y de modo concurrente en las células, pero son regulados independientemente.

El metabolismo procede de modo escalonado a través de muchos intermediarios en los que se le llama metabolismo intermediario, los productos intermedios del metabolismo son llamados metabolitos.

Sistemas multienzimáticos: Las enzimas son las unidades catalíticas del metabolismo intermediario. Actúan de modo secuencial, catalizando reacciones consecutivas conectadas por intermediarios comunes, de modo que el producto del primer enzima es el sustrato del siguiente, y así sucesivamente. Los sistemas enzimáticos pueden comprender desde 2 hasta 20 ó más enzimas actuando en una secuencia. La mayor parte de las reacciones consecutivas del metabolismo intermediario, implican transferencias enzimáticas de átomos de hidrógeno, de moléculas de agua o de unidades funcionales específicas como grupos amino, acetilo, fosfato, metilo, formilo, carboxilo o adenilo. Los sistemas multienzimáticos poseen tres niveles de complejidad: en los sencillos, las enzimas individuales están disueltas en el citoplasma como moléculas independientes, no asociadas unas con otras en ningún momento durante su actuación. Los intermediarios en un sistema enzimático de esta naturaleza, que son, moléculas mucho menores que las enzimas y poseen velocidades de difusión elevadas, se difunden rápidamente de una molécula enzimática a la siguiente de la secuencia. Cuando más complicado es el sistema enzimático, más probable es que se halle asociado a algún orgánulo u otra estructura intracelular.

Rutas catabólicas, anabólicas y anfibólicas: La degradación enzimática de polisacáridos, lípidos y proteínas, tiene lugar por medio de cierto número de reacciones enzimáticas consecutivas organizadas en tres fases principales. En la fase I del catabolismo, los polisacáridos se degradan rindiendo hexosas o pentosas, los lípidos producen ácidos grasos, glicerina y otros componentes, y las proteínas se desintegran en sus componentes aminoácidos. En la fase II del catabolismo, las hexosas, pentosas y glicerina se degradan pasando por el ácido pirúvico, intermediario de tres carbonos, para rendir una especie más sencilla, de dos carbonos, el grupo acetilo del acetil-CoA. Ácidos grasos y aminoácidos se escinden para formar acetil-CoA y unos pocos productos finales diferentes. Los grupos acetilo del acetil-CoA, así como otros productos de la fase II, se canalizan hacia la fase III en la que en último término resultan oxidados a dióxido de carbono y agua.Las rutas catabólicas y anabólicas a menudo tienen lugar en localizaciones diferentes de las células eucarióticas. La oxidación de los ácidos grasos hasta la fase de acetil-CoA se produce por la acción de un conjunto de enzimas localizados en las mitocondrias, mientras que la biosíntesis de los ácidos grasos a partir de acetil-CoA, tiene lugar por un conjunto diferente de enzimas que está localizado en el citoplasma extra mitocondrial.

Ciclo energético en las células: Las moléculas orgánicas complejas, como la glucosa, contienen mucha energía potencial debido a su elevado grado de organización estructural; poseen, relativamente, poca libertad o entropía. Cuando la molécula de glucosa se oxida por el oxígeno molecular para formar seis moléculas de CO2 y seis de agua, sus átomos de carbono experimentan un incremento en su grado de libertad; se separan unos de otros en forma de CO2, y pueden adoptar así muchas posiciones diferentes unos con relación a los otros. Como resultado la molécula de glucosa experimenta una pérdida de energía libre; es decir, energía capaz de realizar un trabajo bajo condiciones de temperatura y presión constantes. Las oxidaciones biológicas son esencialmente combustiones sin llama, o a baja temperatura. El calor no puede ser utilizado como fuente de energía por los organismos vivos, ya que estos son esencialmente isotermos; el calor solo puede realizar trabajo a presión constante cuando fluye desde un cuerpo a otro que se halle a temperatura inferior. La energía libre de los combustibles celulares, se conserva en forma de la energía química inherente a la estructura de enlaces covalentes de los grupos fosfato terminales en la molécula de triofosfato de adenosina. El ATP se produce a partir del ADP y de fosfato inorgánico durante el catabolismo. El ATP así formado puede difundirse entonces hacia aquellos lugares de la célula en los que se necesita energía; constituye una forma de energía libre.

Almacenadores de grupo fosfato de energía elevada: El ATP no actúa como depositario de la energía química, sino que lo hace como transmisor o transportador de esa energía. La cantidad de ATP existente en la célula sólo es suficiente para un corto periodo. Sin embargo, algunas células poseen fosfatos que actúan como almacenadores de energía, por ejemplo la fosfocreatina. Algunos microorganismos almacenan grupos fosfato de energía elevada en forma de gránulos insolubles que contienen polimetafosfato, un polímero lineal de tamaño indeterminado. Estos gránulos se tiñen de un modo característico con colorantes básicos; reciben el nombre de gránulos de volutina. Los grupos fosfato pueden liberarse del polimetafosfato por enzimas específicos.

Canalización de los grupos fosfato a través de otros nucleósidos 5'-trifosfatos: El sistema del ATP-ADP es el transportador obligatorio de grupos fosfatos en el flujo principal de transferencia de la energía celular, intervienen también, los 5'-difosfatos y 5'-trifosfatos de otros ribonucleósidos y 2-desoxirribonucleósidos. Los 5'-di y triofosfatos desempeñan el papel de precursores energéticamente activos en la síntesis del RNA, canalizan también grupos fosfato de contenido energético elevado hacia otras reacciones biosintéticas específicas. Todos estos canales se conectan con el ATP a través de la acción de la enzima nucleósido-difosfato-quinasa, que se encuentra en las mitocondrias y en el plasma soluble de las células. Esta enzima es relativamente específica y no sólo transfiere fosfatos entre el ATP y cualquier NDP, sino entre cualquier NTP y cualquier NDP. La constante de equilibrio para todas estas transferencias del grupo fosfato es aproximadamente de 1.0 a pH 7.0.

Papel del AMP y del pirofosfato: En muchas reacciones celulares que utilizan el ATP, se separan enzimáticamente de una sola vez en forma de pirofosfato (PPi), siendo el AMP el otro producto. Esta reacción se verifica a través de escisión pirofosfatolítica del ATP, en contraposición con la escisión ortofosfatolítica habitual en la que el ATP pierde un simple grupo ortofosfato. La disminución de energía libre cuando el ATP experimenta la escisión pirofosfatolítica es sustancialmente mayor que el que se produce en la ortofosfatolítica. La escisión pirofosfatolítica del ATP produce un "impulso" termodinámico adicional en algunas reacciones enzimáticas.

Dinámica del recambio del grupo fosfato en la célula: En las células intactas en el estado estacionario, las concentraciones de ATP, ADP Y AMP, son relativamente constantes. El ATP se halla presente a concentraciones mucho mayores que el ADP y AMP, indicando que el sistema está casi "lleno" de grupos fosfato. Si la célula se ve sometida a un agobio de trabajo repentino, de modo que durante cierto tiempo se vea forzada a emplear ATP a velocidad mucho mayor que la habitual, al principio disminuirá la concentración de ATP en la célula mientras que la de ADP aumentará. Este cambio constituye una señal que provoca la aceleración de las reacciones de producción de ATP, la glucólisis y la respiración que se producirán entonces a velocidades superiores para mantener el equilibrio con la velocidad de desfosforilación del ATP. Con la desaparición repentina del agobio de trabajo en la célula, la concentración de ATP debe disminuir su ritmo de producción.

Energetica de los sistemas abiertos: Los sistemas cerrados, son aquellos que no intercambian materia con su entorno. Su análisis solamente se precisa en considerar los estados inicial y final de un sistema determinado, o conjunto de materia, después de alcanzar el equilibrio. Las células vivas son sistemas abiertos; realmente intercambian materia con su entorno. Una célula determinada, en un momento dado, se encuentra en un estado estacionario, en el que la velocidad de entrada de materia es igual a la velocidad de salida de la misma. En este estado estacionario, la concentración de todos los componentes de la célula entre ellos la del ATP, permanece constante; en estas condiciones, la velocidad de formación de cada uno de los componentes es exactamente igual a su velocidad de utilización.

Reacciones OXIDO-REDOX

Las reacciones de óxido–reducción o REDOX son aquellas donde está involucrado un cambio en el número de electrones asociado a un átomo determinado, cuando este átomo o el compuesto del cual forma parte se transforma desde un estado inicial a otro final. La gran mayoría de las reacciones redox ocurren con liberación de energía. Por ejemplo: la combustión de compuestos orgánicos que proporciona energía calórica, las reacciones que se realizan en una pila o batería, donde la energía química es transformada en energía eléctrica, y las reacciones más importantes, desde el punto de vista de este curso, ocurren a nivel del metabolismo de un ser viviente. Como los alimentos son sustancias reducidas, el organismo las oxidada controladamente, liberando energía en forma gradual y de acuerdo a sus requerimientos. Esta energía es transformada en energía química en forma de ATP, la cual es utilizada para todos los procesos endergónicos que ocurren en los organismos.

OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN

Un gran número de reacciones químicas transcurre con la pérdida formal de electrones de un átomo y la ganancia de ellos por otro. La ganancia de electrones recibe el nombre de reducción y la pérdida de electrones oxidación. El proceso global se denomina oxido-reducción o reacción redox. La especie que suministra electrones es el agente reductor (especie que se oxida) y la que los gana es el agente oxidante (especie que se reduce). Estos hechos muestran que las reacciones redox se asemejan a las ácido-base según la definición de Brönsted, pero en lugar de transferirse protones desde un ácido a una base, en el caso de la oxido-reducción se transfieren electrones desde el agente reductor al oxidante.

POTENCIAL REDOX

El potencial redox es una medida de la actividad de los electrones. Está relacionado con el pH y con el contenido de oxígeno. Es análogo al pH ya que el pH mide la actividad de protones y el potencial redox mide la de los electrones.

RADICALES LIBRES

Son átomos o grupos de átomos que tienen un electrón desapareado por lo que son muy reactivos ya que tienden a robar un electrón de moléculas estables con el fin de alcanzar su estabilidad electroquímica. Una vez que el radical libre ha conseguido sustraer el electrón que necesita para aparear su electrón libre, la molécula estable que se lo cede se convierte a su vez en un radical libre por quedar con un electrón desapareado, iniciándose así una verdadera reacción en cadena que destruye nuestras células. La vida media biológica del radical libre es de microsegundos, pero tiene la capacidad de reaccionar con todo lo que esté a su alrededor provocando un gran daño a moléculas y a membranas celulares. Los radicales libres no son intrínsecamente deletéreos. De hecho, nuestro propio cuerpo los fabrica en cantidades moderadas para luchar contra bacterias y virus. Los radicales libres producidos por el cuerpo para llevar a cabo determinadas funciones son

neutralizados fácilmente por nuestro propio sistema. Con este fin, nuestro cuerpo produce unas enzimas (como la catalasa o la dismutasa) que son las encargadas de neutralizarlos. Estas enzimas tienen la capacidad de desarmar a los radicales libres sin desestabilizarse.

http://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/redox
http://www.cienciaybiologia.com/ecologia/redox.htm
http://www.ciencia-ahora.cl/Revista17/03RadicalesLibres.pdf
http://www.journal.lapen.org.mx/sep08/LAJPE_175%20Albarran_F.pdf

ATP

EL ATP COMO FUENTE DE ENERGÍA LIBRE EN LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS

La energía adquirida por las células se conserva en ellas para ser utilizada principalmente cuando se requiera en forma de adenosín trifosfato (ATP). Tanto si proviene de la luz solar o de la oxidación de compuestos orgánicos, se invierte en la formación de ATP, en una proporción muy alta. El ATP es entonces el "fluido energético" que pondrá en marcha las demás funciones de la célula.

Todos los seres vivos necesitan un aporte continuo de materia y energía, aunque existen grandes diferencias en la forma de obtenerlas y de su utilización. Los vegetales son seres autótrofos, utilizan la energía solar como fuente de energía y como materia usan el agua, el dióxido de carbono (CO₂) y los iones orgánicos. En la fotosíntesis los cloroplastos captan la energía solar y tienen la maquinaria para convertirla en energía química (ATP); además extraen los iones de hidrógeno del agua para convertirlos en equivalentes de reducción (NADPH + H). Como producto de esta reacción se libera oxígeno molecular.

Las células requieren un continuo suministro de energía. Esta es necesaria para la síntesis de moléculas complejas, la ejecución de trabajo mecánico y el transporte de sustancias a través de sus membranas. La energía es transferida desde las reacciones químicas que la acumulan a las que las consumen, mediante una molécula especial, el ATP. El término ATP es el acrónimo de adenosina trifosfato, con la F de fosfato reemplazada por la P del símbolo químico del fósforo. En las células, la energía que recibe o cede el ATP es la contenida en el enlace entre su último fosfato y el resto de la molécula. El enlace se forma durante la síntesis de ATP: incorporan así energía, la que se cede cuando el enlace se escinde.

ESTRUCTURA DEL ATP; INESTABILIDAD Y FORMACIÓN DE HIBRIDOS DE RESONANCIA

Es un nucleósido trifosfato derivado de la adenina. a pH fisiológico tiene una carga negativa en cada grupo fosfato. Los grupos fosfato se unen mediante enlaces fosfoanhidrilo. Si en lugar de tres tiene dos fosfatos es ADP y si tiene uno es AMP.

Hidrolisis del fosfato: los grupos en el ATP están especialmente exerginica: porque el grupo del pirofosfato que resulta es estabilizado grandemente por múltiplo, estructuras de resonancia haciendo los productos (ADP y P_i) baje mucho en energía que el reactivo (ATP). La alta densidad de la carga negativa asociada a las tres unidades adyacentes del fosfato del ATP también desestabiliza la molécula, haciéndolo más alto en energía. La hidrólisis releva alguno de estas repulsiones electrostáticas también, liberando energía útil en el proceso.

La hidrólisis del enlace fosfatidico terminal es un proceso altamente exergonico, produciendo -30.5 kJ mol^-1 energía. Esta reacción se puede entonces juntar con reacciones termodinámico desfavorables para dar una negativa total (espontánea) ΔG para la secuencia de la reacción. El valor real de ΔG para la hidrólisis del ATP varía, sobre todo dependiendo del magnesio²⁺ la concentración, y bajo condiciones physiologic normales está realmente más cercano a -50 kJ mol^-1.

POTENCIALES DE TRANSFERENCIA DE FOSFATO

La energía se almacena en los enlaces entre los grupos fosfato. Sin embargo, hay un nivel de entalpía a sobrepasar antes de liberar esta energía (estado de transición). Esto explica por qué la hidrólisis de los enlaces pirofosfato no sucede todo el tiempo. Las enzimas son capaces de reducir ese umbral de entalpía para utilizar la energía liberada. Si la energía se almacena en los enlaces anhídridos, podríamos preguntarnos cuál es el interés de los seres vivos para sintetizar la molécula en su conjunto y no sólo el pirofosfato libre. La razón es, probablemente, la capacidad de las enzimas para reconocer el ATP, más fácil de hidrolizar específicamente que los pirofosfatos libres, que son muy similares a todos los grupos fosfatos presentes en las biomoléculas. El ADP puede ser fosforilado por la cadena respiratoria de las mitocondrias y los procariotas, o por los cloroplastos de las plantas, para restaurar el ATP. La coenzima ATP/ADP es un proveedor de energía universal, y es la principal fuente de energía directamente utilizable por la célula. En los seres humanos, el ATP constituye la única energía utilizable por el músculo. En la síntesis del ácido nucleico ARN, el ATP es uno de los cuatro nucleótidos incorporados directamente en las moléculas por las enzimas ARN polimerasas. La energía que conduce esta polimerización procede de la ruptura del pirofosfato (dos grupos de fosfato). El proceso es similar en la biosíntesis de ADN, salvo que el ATP se reduce al desoxirribonucleótido dATP, antes de su incorporación en el ADN. El ATP está críticamente involucrado en el mantenimiento de la estructura celular, facilitando el montaje y desmontaje de elementos del citoesqueleto. En un proceso similar, el ATP es necesario para el acortamiento de los filamentos de actina y miosina necesarios para la contracción muscular. Este último proceso es una de las principales necesidades energéticas de los animales y es esencial para la locomoción y la respiración.

HIDRÓLISIS DE ATP Y ENERGÍA LIBRE

Debido a la presencia de enlaces ricos en energía (entre los grupos fosfato son los enlaces anhídrido del ácido), esta molécula se utiliza en los seres vivos para proporcionar la energía que se consume en las reacciones químicas. De hecho, la reacción de hidrólisis de la adenosina trifosfato en adenosina difosfato y fosfato es una reacción exergónica donde la variación de entalpía libre estándar es igual a -30,5 kJ/mol: Por el contrario, la reacción de síntesis de la adenosina trifosfato a partir de adenosina difosfato y fosfato es una reacción endergónica donde la variación de entalpía libre estándar es igual a +30,5 kJ/mol: La reacción de hidrólisis del ATP en adenosín monofosfato (y pirofosfato) es una reacción exergónica donde la variación de entalpía libre estándar es igual a -42 kJ/mol:

HIDRÓLISIS DE ATP ACOPLADA A LA REACCIONES BIOQUÍMICAS NO ESPONTÁNEAS

Hidrólisis del ATP es la reacción por la cual la energía química que se ha almacenado y se ha transportado een enlaces de gran energía en ATP se lanza, por ejemplo en los músculos, al trabajo del producto. El producto es ADP (Difosfato de adenosina) y fosfato inorganico, pirofosfato (pi). El ADP se puede hidrolizar más a fondo para dar energía, AMP(Monofosfato de adenosina), y otro pirofosfato (pi). La hidrólisis del ATP es el acoplamiento final entre la energía derivada del alimento o de la luz del sol y el trabajo útil tal como contracción del músculo, el establecimiento de los gradientes del ion a través de las membranas, y procesos biosintéticos necesarios para mantener vida.

NADH Y FAD2 COMO FUENTES DE PODER REDUCTOR

El mecanismo mediante el cual la energía transferida a la cadena transportadora de electrones es utilizada para sintetizar ATP fue un misterio que desafió al ingenio de muchos inve-tigadores, que dedicaron sus mejores esfuerzos a buscar sin éxito un intermediario químico que mediara el proceso. La solución fue proporcionada por el bioquímico británico Peter Mitchell. En el año 1961, éste publicó en la revista Nature una, para entonces, sorprendente teoíia. Segun Mitchell, el intermediario químico eludía la persecución de los investigadores porque no existía, ya que el transporte de electrones, en vez de generar un intermediario, inducia un "bombeo" de protones que generaba una diferencia de concentración de protones (H⁺) y de potencial eléctrico a ambos lados de la membrana que contenía la cadena transportadora de electrones. La energía acumulada en estas diferencias era la que utilizaba la ATP sintetasa para formar ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico. La teoria de Mitchell explicaba no solo por qué no se habéa encontrado el intermediario químico sino, también, por qué la formación de ATP requería la integridad de la membrana que aloja la cadena transportadora de electrones. A medida que pasó el tiempo, se acumularon evidencias a su favor, como la demostración de que diferencias de concentración de H⁺ a ambos lados de las membranas de cloroplastos y mitocondrias podían ser utilizadas directamente para sintetizar ATP; también que las ATP sintetasas de ambas membranas eran muy similares.

Lectura 1: Introducción a la bioenergética

El precursor de las ideas verdaderamente modernas y científicas sobre la energía fue Lavoisier. Los enlaces químicos de las moléculas de nuestros alimentos deben convertirse en los del adenosintrifosfato, o como se conoce en lenguaje bioquímico, ATP, moneda universal de las células para el manejo de la energía.

Como cualquier proceso natural, el fenómeno de la vida, para mantenerse, requiere una gran cantidad de energía.

Existe aun cierta confusión en cuanto a la energía, y tiene que ver precisamente con los términos que se emplean para expresar que en tal o cual proceso "interviene" la energía, se "utiliza" o "se gasta". Es de gran importancia señalar que la energía de un sistema no se crea ni se destruye, sino que se transforma.

Hay transformaciones de energía en funciones que son aun más complejas que el movimiento mismo. Hay otras más en las cuales no se observa movimiento, sin embargo tambien implican transformaciones de energía; tales como el funcionamiento de nuestros riñones y glándulas.

Las funciones más complicadas son las realizadas por el sistema nervioso, que en última instancia comprenden al pensamiento mismo. Las células nerviosas aunque inmóviles requieren energía, poseen una enorme serie de funciones las cuales requieren energía. Otra de las transformaciones de energía que no vemos, pero que se realiza con gran intensidad está dada por el movimiento de sustancias a través de membranas. El paso de los materiales nutritivos por la pared del intestino para ser aprovechados por las células. Todas deben nutrirse y desechar aquello que no quieren o no necesitan (los materiales alimenticios, el agua y las sales minerales). Todos los organismos utilizan buena parte de la energía de los materiales que se alimentan en este proceso de transporte continuo y muy activo de sustancias de unos lugares a otros y hacia dentro o fuera de las células.

Aunque no apreciamos ningún cambio aparente de un día a otro pero las moléculas de los organismos vivos se están renovando; aunque unas lo hacen a mayor velocidad que otras, a fin todas se cambian constantemente por moléculas nuevas. La renovación significa por una parte que las moléculas grandes o complejas deben ser destruidas, o convertidas en componentes más sencillos. Al romperlas, la energía química de sus enlaces se transforma en calor. La otra fase se denomina síntesis (formación) de las moléculas nuevas, lo que requiere de otra forma de energía diferente al calor, la cual debe provenir de los alimentos y sus transformaciones.

La gran fuente de energía de la que dependemos todos los seres vivos es el Sol. No es que las plantas "utilicen" la energía del Sol para fabricar ciertas moléculas simples; la verdad es que las plantas toman una pequeña parte de la energía luminosa que llega del Sol a la Tierra y la transforma en la energía química de diferentes sustancias.

En el proceso de la fotosíntesis hay que "utilizar" o transformar una parte de la energía luminosa que viene del Sol en la energía química que mantiene unidos los átomos en ese azúcar. Esta situación convierte entonces a los vegetales en los organismos más importantes en el camino de la utilización de la energía del Sol, como transformadores de la energía luminosa en energía de enlaces químicos, fundamentalmente de la glucosa. Las plantas tambien pueden elaborar a partir de la glucosa otros azúcares, grasas y proteínas o al menos los componentes de estas, los aminoácidos, tambien producen constantemente el oxigeno indispensable para la vida, según se le conoce hoy en día.

Las células deben convertir la energía en otra forma directamente aprovechable y para eso se utiliza una sustancia llamada ADP, o adenosín difosfato, que en su estructura contiene dos fosfatos. Esta molécula se puede convertir en ATP (adenosintrifosfato), que entonces contiene tres fosfatos, como resultado de un complicado proceso que supone que la energía de los enlaces de la glucosa se convierta en energía de los enlaces del ATP.

El combustible universal de las transformaciones de la energía de los seres vivos es el ATP, y se puede utilizar para muchísimos procesos. Lavoisier, a finales del siglo XVIII observó que si se quemaba glucosa en presencia de aire, se producía calor. Pensando que comemos glucosa y que nuestro organismo produce calor, propuso que en nuestro organismo tambien se utiliza la glucosa por un camino que lleva finalmente a su oxidación y a la producción de bióxido de carbono y agua, pero que la energía del azúcar es de alguna forma aprovechada o transformada, en alguna ora forma de energía aprovechable por el organismo.

Cuando las moléculas como la glucosa, los ácidos grasos o las proteínas se degradan, se produce una energía en la forma de ATP, o poder reductor mejor conocido como moléculas de NAD, que pueden reducirse con la incorporación de átomos de hidrogeno para dar NADH y reoxidarse cuando estos hidrógenos se pierden.

Introducción a la Bioenergética

NOCIONES BÁSICAS DE TERMODINÁMICA

La bioenergética se relaciona con la termodinámica, esta solo se interesa por los estado energéticos inicial y final de los componentes de una reacción química, los tiempos necesarios para que un cambio químico se lleve a cabo no son tan influyentes. Un objetivo general de la bioenergética es predecir si es posible que se lleven a cabo ciertos procesos procesos.

Fuerza: aquello capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo.

Trabajo y energía: dos términos equivalentes. El trabajo resulta de aplicar una fuerza sobre un cuerpo y de producir su movimiento a lo largo de un espacio cualquiera. Se cuantifica tomando en cuenta la magnitud de la fuerza y el espacio recorrido. La energía es la capacidad de hacer trabajo.

Potencia: capacidad de realizar cierto trabajo.

CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y ENERGÍA LIBRE DE GIBBS

El objetivo de muchos procesos industriales es obtener una producción óptima en el menor tiempo posible y, de ser factible, en condiciones moderadas, para reducir el costo. Por lo tanto, el estudio de la forma en que los parámetros externos, como la temperatura o la presión afectan la constante de equilibrio tiene una gran importancia practica.

La energía es la capacidad para efectuar un trabajo o para producir cambios. La ecuación de Gibbs-Helmomholtz expresa la dependencia entre la energía de Gibbs de un sistema y la temperatura, en función de su entalpia. Con la primera ley de la termodinámica para considerar el equilibrio de la energía, ya la segunda ley para ayudarnos a decidir que procesos pueden ocurrir de manera espontánea, podríamos esperar razonablemente que se cuenta con suficientes elementos de termodinámica para lidiar con cualquier situación.

BIOENERGÉTICA

La bioenergetica se sustenta en factores físicos potentes, el movimiento, la respiración, y la compresión de las estructuras básicas del carácter humano.

Describe la transferencia y utilización de la energía en los sistemas biológicos. Utiliza las ideas básicas de la termodinámica, particularmente el concepto de energía libre. Los cambios en la energía libre proveen una cuantificación de la factibilidad energética de una reacción química y no pueden proveer de una predicción de si la reacción podrá suceder o no.

La bionergética se interesa sólo por los estados energéticos inicial y final de los componentes de una reacción, no del mecanismo o del tiempo necesarios para que el cambio químico se lleve a cabo. La bioneregética predice si un proceso es posible; la cinética que tan rápido ocurre la reacción

METABOLISMO

Llamamos metabolismo al conjunto de transformaciones fisicas y quimicas que se producen en el interior de un organismo con el fin de mantener su estrutura y correcto desarrollo de todas sus funciones, como la nutrición, reproducción, relación, intecambio, etc.
Todas estas trasnformaciones que conformaban el metabolismo (transformaciones metabolicas) se dividen en dos grupos, las reacciones anabolicas y catabolicas.Las reacciones catabólicas se caracterizan por liberar energia y por ser procesos de degradación; es decir que partiendo moleculas complejas se llegan a obtener moléculas más simples y energía.
En cambio la reacciones anabólicas se caracterizan porque en ellas se absorbe energía y son procesos de síntesis (construcción), o sea que de moleculas sencillas se llega a obteer moleculas más complejas absorbiendo energía.

TRANSDUCCION DE ENERGÍA

Los mecanismos de transducción de energía, especialmente en especies biologicas, pueden ser intrincados y complejos. Mutando aleatoriamente individuos de especies, se exploran distintos caminos en la busqueda incrementat la entropía más rápidamente. Estas mutaciones más tarde o más temprao convergen de forma natural en el camino más probable.

TRABAJO BIOLOGÍCO

El trabajo biológico que realizan los seres vivos, se agrupa en tres tipos: trabajo químico, trabajo de concentración y trabajo mecánico.

• Trabajo químico: es efectuado por la célula por medio de los procesos de anabolismo y catabolismo.
• Trabajo de concentración: también llamado osmótico, consiste en el transporte que realiza la célula al introducir o eliminar del citoplasma sustancias en contra del gradiente de concentración.
• Trabajo mecánico: es realizado por la célula al efectuar sus movimientos como los que lleva a cabo el citoplasma, el desplazamiento de los cromosomas durante la división celular.
  Por medio de estos tres tipos de trabajo se presenta el flujo de energía en las células.

Biofísica

"Todos los seres vivios mantienen con el medio ambiente un desequilibrio que los aleja de la muerte"

Hay una complicadisima serie de instrucciones y mecanismos, gracias a los cuales todos los organismos vivos cuentan con la información, no sólo para mantenerloa, si no para perpetuarla, transmiotiendola a su descendencia.

El fenomeno de la vida, para mantenerse, requiere una grancantidad de energía; esto es obvio en el caso de algunos de los procesos vitales como el movimento.

"Toda función implica energía"