Bioenergética I: Metabolismo y Enzimas

Flashcards de bioenergética y cinética enzimática basadas en conceptos de termodinámica, metabolismo celular y regulación enzimática.

Energía

Capacidad de realizar trabajo que, en biología, permite mantener el orden y realizar funciones vitales.

Trabajo

Aplicación de una fuerza que causa movimiento.

Energía Química

Energía almacenada en los enlaces químicos, presente en pilas y alimentos.

Energía Potencial

Energía almacenada debido a una posición elevada o configuración específica.

Energía Cinética

Energía asociada al movimiento de los objetos, fotones o moléculas.

Primera ley de la termodinámica

Establece que la energía no se puede crear ni destruirse, solo transferirse y transformarse; la cantidad de energía se conserva.

Segunda ley de la termodinámica

Establece que la cantidad total de entropía del Universo aumenta de manera constante hacia el desorden.

Entropía

Tendencia hacia una pérdida de complejidad, orden y energía útil, así como hacia un aumento en la aleatoriedad y el desorden.

Energía libre ($G$)

Energía disponible para realizar trabajo en condiciones constantes.

Reacción espontánea

Aquella donde el cambio en energía libre es negativo ($\Delta G < 0$) y aumenta el desorden.

Reacción exergónica

Proceso químico que libera energía y es termodinámicamente espontáneo ($\Delta G < 0$).

Reacción endergónica

Proceso químico que requiere energía y no es espontáneo ($\Delta G > 0$).

Metabolismo

Conjunto de reacciones químicas que transforman nutrientes en energía ($ATP$) y generan desechos como $CO_2$ y $H_2O$.

Catabolismo

Conjunto de reacciones de degradación que liberan energía ($ATP$) al romper moléculas complejas en sustancias simples.

Anabolismo

Conjunto de reacciones de síntesis que construyen moléculas complejas a partir de simples mediante reacciones endergónicas.

Reacciones Acopladas

Procesos donde una reacción exergónica impulsa una endergónica, resultando en un $\Delta G$ total negativo.

ATP

Transportador activado que porta un grupo fosfato unido por un enlace de alta energía.

NADH, NADPH, FADH2

Moléculas transportadoras activadas que llevan electrones e hidrógenos en el metabolismo.

Enzimas

Catalizadores orgánicos (mayormente proteínas) que aceleran reacciones químicas celulares con menor gasto de energía de activación.

Sustrato

Sustancia específica sobre la cual actúa una enzima.

Centro activo

Región concreta de la enzima donde se une el sustrato; incluye un sitio de unión y un sitio catalítico.

Teoría de la llave-cerradura

Modelo propuesto por Emil Fischer donde el centro activo posee una forma complementaria rígida a la del sustrato.

Teoría del encaje inducido

Modelo propuesto por Daniel Koshland donde el sustrato induce a la enzima a adaptar la forma de su sitio activo.

Energía de fijación

Fuente principal de energía libre usada para disminuir la energía de activación, proveniente de la interacción enzima-sustrato.

Catálisis Covalente

Formación de un enlace covalente transitorio entre la enzima y el sustrato para facilitar la reacción.

Cinética Enzimática

Análisis cuantitativo del efecto de factores como concentración, pH y temperatura sobre la velocidad de la reacción catalizada.

$K_m$ (Constante de Michaelis-Menten)

Concentración de sustrato a la cual la enzima trabaja a la mitad de su velocidad máxima; es un indicador de la afinidad por el sustrato.

Reacción de orden cero

Estado en el que la velocidad de reacción es constante e independiente de la cantidad de sustrato porque la enzima está saturada.

Reacción de primer orden

Estado en el que la velocidad de la reacción es proporcional a la concentración de sustrato.