compuestoesde alta energia
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CompuestoesdeAltaEnergiabioquimicaTRANSCRIPT
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UNIDAD ICompuestos biolgicos de alta energa
Programa de MedicinaSeccin de Bioqumica
Dra. Graciela Delln Rodrguez2012
Universidad Centroccidental Lisandro AlvaradoDecanato de Ciencias de la Salud
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G= -14,8 Kcal/mol
G = - 11,8 Kcal/mol
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G= -7,3 Kcal/mol
G= -10,3 Kcal/mol
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Compuestos ricos en energa
Definicin
Aquellos intermediarios metablicos cuyo potencial de transferencia de grupo es igual o inferior a -7 Kcal/mol
Potencial de transferencia de grupo: La cantidad de energa libre que el compuesto es capaz
de ceder a otra sustancia junto con el grupo transferido
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Compuestos ricos en energa
Los compuestos ricos en energa liberan la energa que contienen por la rotura de un solo enlace:
Enlace rico en energa Se denotan con el smbolo: Es diferente a energa de enlace, que es la energa
requerida para romper el enlace Difieren en la naturaleza del grupo transferido:
Grupos fosforilos Grupos acilos Grupos metilos
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Compuestos ricos en energa segn el grupo transferido
Transferidores de grupo fosforilo:
1. Fosfoanhdridos: Nucletidos2. Acil-fosfatos:
1. 1,3-bifosfoglicerato2. Acetil-fosfato3. Aminoacil-AMP
3. Enol-fosfatos: Fosfoenolpiruvato (PEP)
4. Fosfoguanidinas (fosfgenos)
1. Creatin-fosfato2. Arginin-fosfato
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Compuestos ricos en energa segn el grupo transferido
Transferidores de grupo acilo:
1. steres de la CoA1. Aceto-acetil-CoA2. Acil-CoA3. Acil-Carnitina
Transferidores de grupo metilo: S-adenosil-metionina
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Compuestos ricos en energa
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Por que un compuesto es rico en energa?
Los productos de la hidrlisis de un enlace rico en energa son mucho ms estables que el compuesto original.
Las razones por las que un compuesto es rico en energa pueden ser:
Estabilizacin del compuesto por resonancia Disminucin de la repulsin electrosttica en el
compuesto Disminucin del impedimento estrico
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Por que un compuesto es rico en energa? Estabilizacin por resonancia:
Los productos de la hidrlisis de un enlace rico en energa pueden adoptar ms formas resonantes que el compuesto original
La presencia del grupo P unido al N, impide la resonancia tanto del grupo guanidnico como del propio fosfato
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Por que un compuesto es rico en energa?
Estabilizacin por resonancia:
Formas resonantes del ortofosfato (HPO4
-2)
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Por que un compuesto es rico en energa?
Repulsin electrosttica: En el ordenamiento del
enlace rico en energa existen grupos de similar carga electrosttica muy cercanos.
La hidrlisis de este enlace elimina la repulsin electrosttica entre ellos
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Por que un compuesto es rico en
energa? Impedimento estrico
En el ordenamiento del enlace rico en energa existen grupos voluminosos, que se encuentran muy cercanos
La hidrlisis de este enlace permite aumentar el espacio disponible para ser compartido, dndole estabilidad a la molcula
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Algunos compuestos fosforilados poseen enlaces ms ricos en energa que el ATP, es decir poseen un potencial de transferencia del grupo fosfato mayor que el ATP, por lo que pueden transferir su grupo fosfato al ADP para formar ATP
Compuestos ricos en energa
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Como fluye la energa en la clula
El ATP es la figura central
Compuestos como el PEP y el 1,3-BFG transfieren su energa a travs del ATP
Nunca se transfiere directamente desde los compuestos de alta energa a los de baja energa
Esto permite que exista un compuesto nico que es facilmente reconocible por las enzimas que catalizan las reacciones endergnicas
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G = - 4,5 Kcal/mol
Este proceso se conoce como: FOSFORILACIN A NIVEL DE SUSTRATO
Como fluye la energa en la clula???
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G = G1 + G
2
G = - 11,8 Kcal/mol + (+ 7,3 Kcal/mol)
G = - 11,8 Kcal/mol + 7,3 Kcal/mol)
G = - 4,5 Kcal/mol
1,3-Bifosfoglicerato + H2O 3-fosfoglicerato + Pi
ADP + Pi ATP
G2 =+7,3 kcal/mol
G1 =-11,8 kcal/mol
1,3-Bifosfoglicerato + ADP 3-fosfoglicerato + ATP
Compuestos ricos en energa
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G = - 4,1 Kcal/mol
Como fluye la energa en la clula???
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G = G1 + G
2
G = + 3,2 Kcal/mol + (- 7,3 Kcal/mol)
G = + 3,2 Kcal/mol - 7,3 Kcal/mol)
G = - 4,1 Kcal/mol
Glucosa + Pi Glucosa-6-P + H2O
ATP ADP + PiG
2 = - 7,3 kcal/mol
G1 = + 3,2 kcal/mol
Glucosa + ATP Glucosa-6-P + ADP
Compuestos ricos en energa
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Compuestos ricos en energa
Cumplen esencialmente dos funciones: Ser marcadores de destino metablico Transferencia de energa en el metabolismo
celular De esta manera, estos compuestos permiten que:
Los compuestos activados, sean fcilmente reconocibles por las enzimas
Se aprovecha la energa del enlace
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Compuestos ricos en energa como marcadores de destino metablico
Carbohidratos UDP-derivados (glucosa y galactosa) GDP-derivados (manosa y fucosa) CMP-derivados (N-acetil-neuramnico)
Lpidos Acil-CoA (activacin de cidos grasos) CDP-derivados (activacin de lpidos complejos)
Aminocidos
Aminoacil-AMP (formacin del enlace peptdico)
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Debido a que el ATP posee un potencial de transferencia del grupo fosfato, cuyu valor es intermedio, considerando el de las biomolculas fosforiladas, este puede funcionar como:
La conexin entre los sistemas que producen energa y los que la utilizan (ciclo del ATP-ADP)
Por esto se lo considera la moneda biolgica de energa libre en los seres vivos
La molcula que, en forma transitoria, almacena la energa libre que se deriva de la oxidacin de los alimentos
Compuestos ricos en energaATP como figura central del metabolismo
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Ciclo ATP-ADP
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Estructura del ATP
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ATP, ADP y AMP
Constan de adenina, ribosa y una unidad de monofosfato, difosfato o trifosfato ATP y ADP son compuestos ricos en energa, AMP no lo es
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ATP como figura central del metabolismo
Ubicuidad: se encuentra en todas las clulas [ATP]: 0,001-0,01 mol/L Diferentes posibilidaddes de hidrlisis
ATP + H2O ADP + Pi G=-7,3 kcal/mol
ATP + H2O AMP + PPi G=-8,2 kcal/mol
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ATP como figura central del metabolismo
Propiedades estructurales
Resonancia Tensin y repulsin electroesttica Solvatacin Impedimento estrico Complejo ATP-Mg2+ (el Mg2+ apantalla las cargas
negativas de los grupos P)
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ATP como figura central del metabolismo
Los productos de hidrlisis del ATP (ADP y Pi), poseen mayor estabilidad por resonancia que el ATP.
La repulsin electrosttica entre los grupos fosfato cargados negativamente se reduce cuando se hidroliza el ATP.
El ATP posee un potencial qumico de transferencia del grupo fosfato que es intermedio entre los compuestos ricos en energa
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Factores que contribuyen al valor de potencial de transferencia de grupo del ATP
Mayor estabilizacin por resonancia de los productos de la reaccin de hidrlisis del ATP
El fosfato inorgnico puede tener ms formas de resonancia que el grupo fosfato terminal del ATP
Formas resonantes del ortofosfato (HPO4
-2)
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Factores que contribuyen al valor de potencial de transferencia de grupo del ATP
Liberacin de la carga de repulsin electrosttica Los 3 grupos fosfato del ATP estn muy cercanos
entre si La hidrlisis del ATP en ADP y Pi libera algo de la
interaccin electrosttica Disminucin del impedimento estrico:
Por la presencia de la gran cantidad de tomos de oxgeno
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Liberacin de la carga de repulsin
electrosttica
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ATP como figura central del metabolismo
Mayor grado de solvatacin de los productos (ADP y Pi) que del reactivo (ATP)
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Por que el ATP es un
compuesto es rico en energa?
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Sntesis de ATP
Se puede sintetizar acoplado a una reaccin exergnica Fosforilacin a nivel de sustrato o acoplada al
sustrato Se puede sintetizar a partir de la energa de oxido-
reduccin procedente de coenzimas reducidas Fosforilacin oxidativa Ocurre en la cadena de transferencia de electrones
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C6H
12O
6 + 6 O
2 6 CO
2 + 6 H
20
G = -688 Kcal/mol Esta cantidad de energa liberada se aprovecha en
paquetes. La oxidacin completa de la glucosa produce 38 moles de
ATP, que solo se pueden producir cuando la oxidacin de la glucosa se realiza en diferentes etapas: GLUCOLISIS
Eficiencia
38 ATP x 7,3 Kcal/mol = 277,4 Kcal/mol
688 Kcal/mol
277,4 Kcal/mol
100%
X
X=40,3%
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La oxidacin de la glucosa es un proceso fuertemente exergnico
Es espontneo Es irreversible En cuanto tiempo se lleva a cabo???? La termodinmica habla del sentido pero no de la
velocidad La velocidad depende de las enzimas, quienes son
capaces de disminuir la energa de activacin
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Estructura del ATP
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ATP como figura central del metabolismo
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