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La nutrición es el conjunto de los procesos mediante los cuales los organismos incorporan materia y energía al interior de sus células, las transforman en otras sustancias o en

otro tipo de energía y excretan los productos de desecho resultantes.

¿POR QUÉ LOS SERES VIVOS SE

El estudio de las oxidaciones

productoras de energía abarca tres aspectos:

 1.El tipo y la naturaleza de las sustancias capaces de oxidarse.

 2.El mecanismo de oxidación de dichas sustancias.

En base a lo anterior iniciaremos

expresando lo siguiente: el

flujo

de energía

a través del mundo

biótico comienza con la captura

de la energía radiante del sol con

En el mundo vivo se distinguen tres

procesos de transformación de

energía:

1. En la fotosíntesis la energía radiante del sol se transforma en energía química, que queda almacenada en los enlaces de los carbohidratos y otras moléculas complejas sintetizadas.

Estados de la energía

• _{Energía potencial:} energía almacenada

• _{Energía cinética:} energía de

TRANSFORMACIÓN DE LA

ENERGIA

• _{Potencial en cinética} • _{Eléctrica en mecánica} • _{Química en térmica}

• _{Iónica en eléctrica: movimiento de iones a} través de la membrana

Termodinámica

• _{Estudio de los cambios energéticos y el flujo} de energía en un sistema

• _{Las leyes de termodinámica no sólo gobiernan} los cambios energéticos en una reacción, sino que proveen las herramientas que permiten

Leyes de la

Termodinámica

• _{1ra. Ley Conservación de la energía: la energía}

no se crea ni se destruye, solo se transforma

• _{2da. Ley Todos los sistemas tienden al}

equilibrio: La inercia de todo sistema tiende a ir del orden al desorden

• _{Los eventos del universo proceden cuesta abajo}

• Cuando se alcanza el contenido mínimo de energía en un sistema, se dice que el sistema está en equilibrio

• En una reacción química los reactantes se convierten en productos, y viceversa.

Equilibrio Químico

• _{Las reacciones químicas también tienden al} equilibrio, éste se establece cuando las

velocidades de las reacciones directa e inversa son iguales

A + B C + D Reacción directa

Equilibrio químico

• _{Las dos reacciones ocurren a igual velocidad} K₁ [A][B] = K₂ [C][D]

• _{Por tanto: en equilibrio hay una proporción}

predecible entre la concentración de productos y reactantes

• _{Es la razón que se establece entre la}

concentración de los reactivos y de los productos en el equilibrio

K_eq = K₁ / K₂ = [C][D] / [A][B]

• _{Esta permite predecir la dirección a la que} una reacción ocurre espontáneamente

Cálculo de la K

• _{Se realiza dividiendo la concentración de} los productos entre la concentración de los reactivos:

Valores de la K

• K_eq > 1 concentración de productos mayor que

concentración de reactantes. La reacción favorecida es hacia la derecha (reacción directa)

• K_eq < 1 concentración de reactivos mayor que

concentración de productos. La reacción favorecida es hacia la izquierda (reacción inversa)

• K_eq = 0 concentración de reactivos igual a

Energía libre

• _{Es la energía disponible para trabajo celular}

• _{La relación entre la energía y el desorden puede}

explicarse a partir de la siguiente ecuación: DG = DH - T DS

• D_{H = cambio en entalpía (medida del cambio de}

calor entre los reactivos y productos de la reacción)

• D_{S = cambio en entropía (medida del cambio en el}

desorden de los reactivos y productos)

Energía libre

• _{La variación de G es la que determina el carácter}

espontáneo de una reacción química

• _{En los procesos espontáneos la energía libre del sistema}

disminuye, el valor final de G es menor que el inicial y, por tanto, DG es negativa

• _{Tal disminución (}D_{G<0) puede ser debida a: una baja}

Energía libre

• _{El resultado final de ese balance entre}

energía y desorden es el responsable de la espontaneidad de la reacción

Procesos exergónicos y

endergónicos

• Los procesos pueden ocurrir con la absorción o liberación de energía, que usualmente se

manifiesta en forma de calor y/o de trabajo

• _{Los procesos que liberan energía son} favorecidos, ocurren espontáneamente

• Reacción exergónica

– _{Reacción química que es espontánea} – _{Libera energía al entorno}

– _{Su K}

eq es > 1

– _Su D_{Gº < 1 (negativa)}

• Reacción endergónica

– _{Reacción química que ocurre cuesta arriba} – _{Necesita energía para ocurrir}

– _{Su K}

eq es < 1

– _Su D_{Gº > 1 (positiva)}

_{Una vez en el interior de la}

célula, los nutrientes sufren todo un conjunto de reacciones químicas que recibe el nombre

de metabolismo .

METABOLISMO

• Conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren en un organismo, incluyendo su coordinación, regulación y necesidades energéticas

METABOLISMO

• _{Ruta metabólica: secuencia de reacciones que tienen un} propósito particular

• _{Metabolitos: compuestos formados como intermediarios en el} metabolismo. Son productos de una reacción y, a la vez,

sustratos de la próxima

• _{Metabolismo Intermediario: reacciones que se llevan a cabo en} la célula y que implican procesos de degradación y síntesis

CATABOLISMO

• _{Ruta metabólica de degradación de macromoléculas}

(grasas, carbohidratos y proteínas) en moléculas más simples

• _{Se dan los procesos de oxidación y formación de los}

cofactores reducidos NADH, NADPH y FADH₂

• Se libera la energía química (procesos exergónicos) y se

produce ATP a partir de ADP

ANABOLISMO

• _{Ruta metabólica de biosíntesis o construcción}

macromoléculas (proteínas, DNA, etc.) a partir de moléculas precursoras más pequeñas

• _{Se dan los procesos de reducción y formación de los}

cofactores oxidados NAD+, NADP+ y FAD+

• _{Requiere de energía (procesos endergónicos) por lo}

que se consume ATP

Mecanismos para el

intercambio de Energia en los

Sistemas Vivos

• Transferencia del grupo fosforilo

ATP-ADP

Cada fosforilacion o desfosforilación intercambian 7.3Kcal/mol.

• Reacciones Redox

• Pares Redox: NADP+/NADPH,

Transferencia de Energía

• La forma de intercambio energético en los

organismos vivos es la molécula de ATP, el transportador universal de energía en las siguientes actividades celulares:

– _{Síntesis molecular}

LA MOLÉCULA DEL ATP

En los procesos OXIDATIVOS se libera energía, parte de la cual es utilizada para la

síntesis de ATP:

ADP + Pi ---> ATP ( G0' = +7.3 kcal/mol)

Otros procesos, por contra, precisan un aporte de energía, suministrada por el ATP, con lo que existe un ciclo del ATP en

Su estructura es responsable de su

capacidad como intermediario

energético en las reacciones biológicas,

ya que le confiere un

G

muy negativo

para su hidrólisis.

Por ello, el ATP posee una elevada

capacidad de transferencia de restos

Transferencia de

Energía

• _{Fosfato de alta}

- Adenosín monofosfato cíclico (AMP-c) que actua

OTROS COMPUESTOS FOSFORILADOS DE ALTO CONTENIDO ENERGÉTICO

COMPUESTO G0' de Hidrólisis (kcal/ mol)

Fosfoenol-piruvato -14.8 Carbamil-fosfato -12.3 Fosfocreatina -10.3 ATP ( ---> ADP + Pi) -7.3 ADP ( ---> AMP + Pi) -7.3 AMP (--->

Existen otros nucleótidos trifosfato con estructura

similar a la del ATP y semejante ΔG0' de

hidrólisis. Se encuentran a concentraciones inferiores a las del ATP

COMPUESTO NOMBRE

UTP, UDP Uridina-tri (di) fosfato

GTP, GDP Guanidina-tri (di) fosfato

Reacciones de

óxido-reducción

• _{Son las reacciones que implican cambios}

en el estado electrónico de los reactantes.

• _{Estos cambios se acompañan de}

ganancia o pérdida de electrones.

Fe° Fe2+ Oxidación

Reacciones de

óxido-reducción

• Las formas reducidas de estos

nucleótidos se originan mediante la

oxidación de los combustibles celulares en el catabolismo.

• Serán utilizadas en:

– _{reacciones de biosíntesis}

– _{transferencia de energía en reacciones}

endergónicas

• Se reoxidan de nuevo, originando un ciclo

Son procesos en los que tiene lugar la

transferencia de electrones y/o protones y son cruciales en el metabolismo celular, por dos razones:

1) Los seres vivos obtienen la mayoría de su energía libre a partir de la oxidación de ciertos compuestos bioquímicos como

glúcidos, lípidos y ciertos aminoácidos.

En ambos casos los electrones y

protones deben poseer una

considerable energía libre, cosa

que ocurre en ciertos nucleótidos:

los pares

NADP

/NADPH,

- Nicotín adenín dinucleótido (NAD) que actúa

Un resumen de todo esto puede verse en el siguiente

Interrelaciones Metabólicas

Comprenden la integración de todos los órganos, que usan y generan combustibles e

interactúan para mantener un equilibrio dinámico adecuado a las diversas situaciones que enfrenta el organismo en el transcurso de

la vida. Este equilibrio dinámico se refiere no solo a la adecuada distribución de los

componentes energéticos sino también al apropiado abastecimiento y eliminación de los