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Objetivos de aprendizaje asociados con 2020_Winter_Bis2A_Facciotti_Lecture_12
- Defina una reacción redox e identifique reacciones redox biológicas comunes.
- Dado un redox
reacción , identificar el agente reductor,oxidante agente,molécula que se oxida, y la especie reducida. Identificar qué especie es el electrón( s) "comienza"en, y a qué especie "va". - Escriba una ecuación química compuesta cuando se le den dos semirreacciones redox.
- Calcule el Δmi0
’ paradado reacción redox usando la ecuación Δmi0’ = mi0’( oxidante) - E0’( reductor) - Predecir si una transferencia direccional de electrones entre dos especies químicas es endergónica o exergónica aplicando el concepto de potencial redox a
previsto datos. - Relacione cualitativamente la diferencia de potenciales redox con un delta correspondiente de entalpía de Gibbs.
- Defina cada variable y su papel en la ecuación: ΔG0
’ = -nFΔE 0 ’. - Convertir entre ΔG0
’ y ΔE0’ paradado reacción redox usando la ecuación ΔG0’ = -nFΔE 0 ’. - Cuenta una historia de energía para una reacción redox que
utiliza el portador de electrones NAD + / NADH como el segundo sustrato en el simple, genéricoreacción esquema: AH + NAD + -> A + NADH. - Identificar NAD + a partir de su estructura molecular e identificar el grupo funcional involucrado en su función como agente oxidante o reductor.
- Cree un argumento termodinámico de cómo la hidrólisis de ATP puede
estar acoplado para impulsar reacciones endergónicas. - Explicar la importante contribución del agua en la determinación del negativo. ΔG0
’ de la hidrólisis de un enlace fosfoanhídrido en ATP.
Metabolismo en BIS2A
El metabolismo celular representa aproximadamente 1/3 del plan de estudios BIS2A. Aprenderá sobre reacciones químicas comunes que
¿Qué hemos aprendido? ¿Cómo se relacionará con el metabolismo?
- Nos hemos centrado en la identificación y propiedades químicas de grupos funcionales biológicos comunes. A medida que nos sumergimos en el metabolismo, esto lo ayudará a familiarizarse con y, a veces, incluso a predecir la naturaleza química / reactividad de compuestos que nunca antes había visto.
- Hemos practicado el reconocimiento y la clasificación de moléculas en cuatro grupos funcionales principales. Esto le ayudará mientras analizamos cómo construir y descomponer estas moléculas.
- Hemos aprendido algo de termodinámica básica. Esto nos da un conjunto común de conceptos con los que discutir si es probable que ocurra una reacción o proceso bioquímico y, de ser así, en qué dirección y con qué rapidez. Esto será fundamental ya que consideramos algunas reacciones clave que tienen lugar en el metabolismo.
- Hemos aprendido y practicado la rúbrica de la historia de la energía. Esto nos permitirá estudiar nuevas reacciones bioquímicas y discutirlas con un lenguaje y un enfoque común y coherente.
cuales también refuerza las lecciones que aprendimos sobre termodinámica.
Una descripción general de esta sección
- Introduciremos un concepto importante llamado reducción
potencial yse le dará la oportunidad de utilizar una torre redox. También hay una discusión sobre la química redox en su manual de discusión. Utilice ambos recursos. - Presentaremos dos actores principales en el metabolismo, ATP y NADH. Esperamos que reconozca sus estructuras si se muestra en un examen.
- Cubriremos la vía metabólica de la glucólisis. Tenga en cuenta que queremos que observe cualquier reacción y nos cuente una historia de energía de esa reacción. No debe intentar memorizar estos caminos (aunque le ayudará a recordar algunas cosas del panorama general; las enfatizaremos). A menudo, le daremos la ruta como una figura en los exámenes. La glucólisis produce 2 ATP a través de un proceso llamado fosforilación a nivel de sustrato, 2 NADH y 2 compuestos de piruvato.
- Usaremos las reacciones del ciclo TCA para crear múltiples ejemplos de historias de energía. El ciclo de TCA también producirá más ATP, NADH y oxidará la glucosa en CO2.
- Veremos una vía alternativa a la del ciclo del TCA, la fermentación. Aquí, por primera vez, veremos el uso de NADH como reactivo en una reacción metabólica.
- Seguiremos a NADH hasta el final de su viaje, ya que dona sus electrones a la cadena de transporte de electrones (ETC). En este módulo, deberá utilizar una torre redox. El ETC produce un gradiente de protones. Sin ATP
se genera directamente en este proceso. Sin embargo, el gradiente de protonesluego se usa por la célula para ejecutar una enzima llamada ATP sintasa, quecataliza la reacción ADP + Pi -> ATP. Este método de producción de ATP (llamado fosforilación oxidativa) da como resultado la producción de más ATP que a través de la fosforilación a nivel de sustrato. - Y finalmente, pasaremos por el proceso de fotosíntesis.
Reacciones de reducción-oxidación
En esta clase, la mayoría de los reacciones de oxidación / reducción que discutimos ocurren en vías metabólicas (conjuntos conectados de reacciones metabólicas) donde los compuestos consumidos por la célula
Comencemos con algunas reacciones genéricas.
La transferencia de electrones entre dos compuestos da como resultado que uno de estos compuestos pierda un electrón y un compuesto gane un electrón. Por ejemplo, mire la figura a continuación. Si usamos la rúbrica de la historia de la energía para observar la reacción general, podemos comparar las características de antes y después de los reactivos y productos. ¿Qué pasa con la materia (cosas) antes y después de la reacción? Compuesto
Dicho de otra manera, cuando un electrón
En
Recuerde las Definiciones:
La media reacción
Para formalizar nuestra comprensión común de las reacciones rojo / buey, presentamos el concepto de semirreacción. Una reacción completa de rojo / buey requiere dos medias reacciones. Podemos pensar en cada semirreacción como una descripción de lo que le sucede a una de las dos moléculas involucradas en la reacción completa rojo / buey. Ilustramos esto a continuación. En este ejemplo, el compuesto AH está siendo oxidado por el compuesto B+; los electrones se mueven de AH a B+ para generar A+ y BH. Cada reacción puede
Potencial de reducción
Por convención, analizamos y describimos reacciones rojo / buey.
¿Cuál es esta propiedad intrínseca para atraer electrones?
Los diferentes compuestos, basados en su estructura y composición atómica, tienen atracciones intrínsecas y distintas para los electrones.
Posible discusión NB 
Punto
Reformule usted mismo: ¿Cómo describe o piensa acerca de la diferencia entre el concepto de electronegatividad y el potencial rojo / buey?
La torre roja / buey
Todo tipo de compuestos pueden participar en rojo /
reacciones. Los científicos han desarrollado una herramienta gráfica para tabular las medias reacciones rojo / buey en función de su E0' valores y para ayudarnos a predecir la dirección del flujo de electrones entre los posibles donantes y aceptores de electrones. El hecho de que un compuesto en particular pueda actuar como donante de electrones (reductor) o aceptor de electrones (oxidante) depende fundamentalmente del otro compuesto con el que esté interactuando. La torre de electrones generalmente clasifica una variedad de compuestos comunes (sus semirreacciones) de la mayoría de los E negativos0', compuestos que se deshacen fácilmente de los electrones, a la E más positiva0', compuestos con mayor probabilidad de aceptar electrones. Además, cada media reacción
por convención con la forma oxidada a la izquierda / seguida de la forma reducida a la derecha de la barra.
Por ejemplo, escribimos la semirreacción para la reducción de NAD + a NADH:
NAD+/ NADH. La siguiente torre también enumera el número de electrones que
en cada reacción. Por ejemplo, la reducción de NAD+ a NADH involucra dos electrones, escritos en la tabla como 2e-.
debajo.
forma oxidada | Eo´ (voltios) | ||
|---|---|---|---|
PS1 * (buey) | PS1 * (rojo) | - | -1.20 |
Acetato + CO2 | piruvato | 2 | -0.7 |
ferredoxina (buey) versión 1 | ferredoxina (rojo) versión 1 | 1 | -0.7 |
succinato + CO2 + 2H+ | a-cetoglutarato + H2O | 2 | -0.67 |
PSII * (buey) | PSII * (rojo) | - | -0.67 |
P840 * (buey) | PS840 * (rojo) | - | -0.67 |
acetato | 2 | -0.6 | |
gliceraldehído-3-P + H2O | 2 | -0.55 | |
O2 | O2- | 1 | -0.45 |
ferredoxina (buey) versión 2 | ferredoxina (rojo) versión 2 | 1 | -0.43 |
CO2 | 24 | -0.43 | |
CO2 | formiato | 2 | -0.42 |
H2 | 2 | -0,42 (en [H+] = 10-7; Nota: en [H+] = 1; | |
α-cetoglutarato + CO2 + 2H+ | isocitrato | 2 | -0.38 |
acetoacetato | b-hidroxibutirato | 2 | -0.35 |
Cistina | cisteína | 2 | -0.34 |
Piruvato + CO2 | malato | 2 | -0.33 |
NAD+ + 2H+ | NADH + H+ | 2 | -0.32 |
NADP+ + 2H+ | NADPH + H+ | 2 | -0.32 |
Complejo I FMN (enzima unido) | FMNH2 | 2 | -0.3 |
Lipoico | Ácido lipoico, (rojo) | 2 | -0.29 |
1,3 bisfosfoglicerato + 2H+ | gliceraldehído-3-P + PI | 2 | -0.29 |
Glutatión, (buey) | Glutatión, (rojo) | 2 | -0.23 |
MODA+ (gratis) + 2H+ | FADH2 | 2 | -0.22 |
Acetaldehído + 2H+ | 2 | -0.2 | |
Piruvato + 2H+ | lactato | 2 | -0.19 |
Oxalacetato + 2H+ | malato | 2 | -0.17 |
α-cetoglutarato + NH4+ | glutamato | 2 | -0.14 |
MODA+ + 2H+ (ligado) | FADH2 (ligado) | 2 | 0.003-0.09 |
Azul de metileno, (buey) | Metileno | 2 | 0.01 |
Fumarato + 2H+ | succinato | 2 | 0.03 |
CoQ (ubiquinona - UQ + H+) | UQH. | 1 | 0.031 |
UQ + 2H+ | UQH2 | 2 | 0.06 |
Ácido deshidroascórbico | ácido ascórbico | 2 | 0.06 |
Plastoquinona; (buey) | Plastoquinona; (rojo) | - | 0.08 |
Ubiquinona; (buey) | Ubiquinona; (rojo) | 2 | 0.1 |
Complejo III Citocromo b2; Fe3 | Citocromo b2; Fe2 | 1 | 0.12 |
Fe3+ (pH = 7) | Fe2+ (pH = 7) | 1 | 0.20 |
Complejo III Citocromo c1; Fe3 | Citocromo c1; Fe2 | 1 | 0.22 |
Citocromo c; Fe3 | Citocromo c; Fe2 | 1 | 0.25 |
Complejo IV Citocromo | Citocromo | 1 | 0.29 |
1/2 O2 + H2O | H2O2 | 2 | 0.3 |
P840GS (buey) | PS840GS (rojo) | - | 0.33 |
Complejo IV Citocromo a3; Fe3 | Citocromo a3; Fe2 | 1 | 0.35 |
Ferricianuro | ferrocianuro | 2 | 0.36 |
Citocromo f; Fe3 | Citocromo f; Fe2 | 1 | 0.37 |
PSIGS (buey) | PSIGS (rojo) | . | 0.37 |
Nitrato | nitrito | 1 | 0.42 |
Fe3+ (pH = 2) | Fe2+ (pH = 2) | 1 | 0.77 |
1/2 O2 + 2H+ | H2O | 2 | 0.816 |
PSIIGS (buey) | PSIIGS (rojo) | - | 1.10 |
* Emocionado GS Estado fundamental, PS1: Fotosistema oxigénico I P840: Centro de reacción bacteriana que contiene bacterioclorofila (anoxigénica) PSII: fotosistema oxigénico II | |||
Video sobre la torre de electrones
Para ver un video corto sobre cómo usar la torre de electrones en rojo /
¿Cuál es la relación entre ΔE0' y ΔG?
La pregunta ahora es: ¿cómo sabemos si alguna
Figura 3. Reacción genérica rojo / buey con medias reacciones escritas con
El cambio en ΔE0' se correlaciona con cambios en Energía libre de Gibbs, ΔG.
Figura 4. La ecuación de Nernst relaciona la energía libre de una reacción rojo / ox con la diferencia en el potencial de reducción entre los productos reducidos de la reacción y el reactivo oxidado.
Atribución:
Dónde:
norte es el número de moles de electrones transferidos- F es la constante de Faraday de 96.485 kJ / V. A veces eso
es dado en unidades de kcal / V que es 23.062 kcal / V, que es la cantidad de energía (en kJ o kcal) liberada cuando un mol de electrones pasa a través de una caída de potencial de 1voltio
Nota:
Lo que debe notar es que ΔG y ΔE tienen una relación inversa: cuando ΔG es positivo, ΔE es negativo y cuando ΔG es negativo, ΔE es positivo. Para una revisión adicional, consulte la discusión sobre rojo / buey en el Manual de discusión de Bis2A.
Introducción a los transportistas de energía móviles
Resumen de la sección
La energía se mueve y se transfiere dentro de la célula de diversas formas. Un mecanismo crítico que ha desarrollado la naturaleza es el uso de portadores de energía molecular reciclables. Si bien existen varios portadores de energía reciclables importantes, todos comparten algunas características funcionales comunes:
Propiedades de los principales portadores de energía molecular celular
- Pensamos que los portadores de energía existen en "grupos" de
disponible portadores. Se podría, por analogía, considerar estos transportadores de energía móviles análogos a los vehículos de reparto de los transportistas de paquetería: la empresa tiene un cierto "grupo" dedisponible vehículos en cualquier momento para recoger y hacer entregas. - Cada transportista individual del grupo puede existir en uno de varios estados distintos: es
cualquiera que lleva una "carga" de energía, una carga fraccionada, o está "vacío". La molécula puede interconvertirse entre "cargada" y vacía y, por lo tanto, puedeser reciclado . Nuevamente, por analogía, los vehículos de reparto puedencualquiera llevar paquetes o estar vacío y cambiar entre estos estados. - El equilibrio o la proporción en el grupo entre los portadores "cargados" y "descargados" es importante para la función celular,
está regulado por la célula, y a menudo puede decirnos algo sobre el estado de una célula. Del mismo modo, un servicio de transporte de paquetes controla de cerca qué tan llenos o vacíos están sus vehículos de reparto; si están demasiado llenos, es posible que no haya suficientes camiones "vacíos" para recoger nuevos paquetes; si están demasiado vacíos, el negocio no debe ir bien o lo cerrarán. Existe un equilibrio adecuado para diferentes situaciones.
En este curso, examinaremos dos tipos principales de portadores de energía reciclables moleculares: (1) los nucleótidos de adenina: dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD+), un pariente cercano, fosfato de dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADP+), y dinucleótido de flavina adenina (FAD2+) y (2) mono, di y trifosfatos de nucleótidos, con especial atención a trifosfato de adenosina (ATP). Estos dos tipos de moléculas
Rojo / bueyportadores de química y electrones
La oxidación o eliminación de un electrón de una molécula (ya sea acompañada con la eliminación de un protón acompañante o no) da como resultado un cambio de energía libre para esa molécula: la materia, la energía interna y la entropía han cambiado. Asimismo, la reducción de una molécula también cambia su energía libre. La magnitud del cambio en la energía libre y su dirección (positiva o negativa) para una reacción rojo / ox dicta la espontaneidad de la reacción y cuánta energía transfiere. En los sistemas biológicos, donde una gran cantidad de transferencia de energía ocurre a través de reacciones rojo / buey, es importante comprender cómo estas reacciones
Nota: DESAFÍO DE DISEÑO
El problema al que se aludió en la pregunta de discusión anterior es un gran lugar para incluir la rúbrica del desafío de diseño. Si recuerda, el primer paso de la rúbrica le pide que defina un problema o una pregunta. Aquí, imaginemos que hay un problema por definir que los siguientes portadores de electrones móviles ayudaron a resolver la naturaleza.
*** Recuerde, la evolución NO diseña soluciones para problemas, pero en retrospectiva, podemos usar nuestra imaginación y lógica para inferir que lo que vemos preservado por selección natural proporcionó una ventaja selectiva, porque la innovación natural "resolvió" un problema. ese éxito limitado. ***
Desafío de diseño para transportadores rojo / buey
- Que fue un problema
( s) que la evolución de los portadores de electrones móviles ayudó a resolver? - El siguiente paso del desafío de diseño le pide que identifique criterios para soluciones exitosas. ¿Cuáles son los criterios de éxito en el problema que ha identificado?
- El paso 3 del desafío de diseño le pide que identifique soluciones. Bueno, aquí la naturaleza ha identificado algunos para nosotros; consideramos tres en la lectura a continuación. Parece que la naturaleza está feliz de tener múltiples soluciones al problema.
- El penúltimo paso de la rúbrica del desafío de diseño le pide que pruebe las soluciones propuestas contra los criterios de éxito. Esto debería hacerle pensar / discutir por qué hay múltiples portadores de electrones diferentes. ¿Existen diferentes criterios de éxito? ¿Cada uno de ellos está resolviendo problemas ligeramente diferentes? ¿Qué piensas? Esté atento a medida que avanzamos en el metabolismo en busca de pistas.
NAD+/ H y FADH / H2
En los sistemas vivos, una pequeña clase de compuestos funcionan como lanzaderas de electrones: se unen y transportan electrones entre compuestos en diferentes vías metabólicas. Los principales portadores de electrones que consideraremos se derivan del grupo de la vitamina B y los nucleótidos. Estos compuestos pueden reducirse (es decir, aceptan electrones) u oxidarse (pierden electrones) dependiendo del potencial de reducción de un donante o aceptor potencial de electrones al que podrían transferir electrones ay
Esperamos que memorice las dos formas de NAD+/ NADH, sepa qué forma
NAD+ puede aceptar electrones de una molécula orgánica de acuerdo con la ecuación general:
Aquí hay un repaso de vocabulario: cuando los electrones
¡Necesitas bajar esto! (A) probaremos específicamente su capacidad para hacerlo (como preguntas "fáciles"), y (b) usaremos los términos
También encontrará una segunda variación de NAD+, NADP+. Es estructuralmente muy similar a NAD+, pero contiene un grupo fosfato adicional y juega un papel importante en las reacciones anabólicas, como la fotosíntesis. Otro portador de electrones basado en nucleótidos que también encontrará en este curso y más allá, flavin adenina dinucleótido (FAD+), se deriva de la vitamina B2, también llamada riboflavina. Su forma reducida es FADH2. Aprenda a reconocer estas moléculas como portadoras de electrones.
Figura 1. La forma oxidada del portador de electrones (NAD+)
La celda usa NAD + para "extraer" electrones de los compuestos y "llevarlos" a otros lugares dentro de la celda;
Historia energética para una reacción rojo / buey
***
Cuando NADH es un producto y NAD+ es un reactivo, sabemos que NAD+ se ha reducido (formando NADH);
Figura 2. Esta reacción muestra la conversión de piruvato a ácido láctico junto con la conversión de NADH a NAD.+. Fuente: https://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/Enzyme/sequential_reactions
En la figura anterior, vemos que el piruvato se convierte en ácido láctico, junto con la conversión de NADH en NAD.+. LDH cataliza esta reacción. Usando nuestra "regla de oro" anterior, clasificamos esta reacción como una reacción rojo / buey. NADH es la forma reducida del portador de electrones y NADH se convierte en NAD+. Esta mitad de la reacción da como resultado la
Figura 3. Arriba hay una serie de compuestos que pueden
Figura 4. Esta reacción muestra la conversión de G3P, NAD+, y PI en NADH y 1,3-BPG. Esta reaccion
Historia energética para la reacción.catalizadopor gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa:
Hagamos una historia de energía para la reacción anterior.
Primero, caractericemos los reactivos y productos. Los reactivos son gliceraldehído-3-fosfato (un compuesto de carbono), PI (fosfato inorgánico) y NAD+. Estos tres reactivos entran en una reacción química para producir dos productos, NADH y 1,3-
¿Qué podemos decir sobre esta reacción cuando
Esta es una reacción rojo / buey. Sabemos que debido a que hemos producido un portador de electrones reducido (NADH) como producto y NAD+ es un reactivo. ¿De dónde vino el electrón para producir NADH? El electrón debe provenir del otro reactivo (el compuesto de carbono).
ATP
Un compuesto químico importante es el trifosfato de adenosina (ATP). El principal papel celular del ATP es como un dispositivo de transferencia de energía "a corto plazo" para la célula. Las reacciones de hidrólisis que liberan uno o más de los fosfatos de ATP son exergónicas y muchas, muchas proteínas celulares han evolucionado para interactuar con el ATP en formas que ayudan a facilitar la transferencia de energía de la hidrólisis a una miríada de otras funciones celulares. De esta manera, el ATP a menudo se denomina "moneda de energía" de la célula: tiene valores de energía razonablemente fijos para transferir hacia o desde sí misma y puede intercambiar esa energía entre muchos donantes y aceptadores potenciales. Veremos muchos ejemplos de ATP "en funcionamiento" en la celda, así que búsquelos. Como los ve, trate de pensar en ellos como ejemplos funcionales de los usos naturales del ATP que
Estructura y función de ATP
Figura 1. El ATP (trifosfato de adenosina) tiene tres grupos fosfato que pueden
los fosforilación (o condensación de grupos fosfato en AMP) es un proceso endergónico.
Dado que la energía libre de Gibbs es una función de estado, no importa cómo ocurra la reacción; solo considera los estados inicial y final. Como ejemplo, examinemos la hidrólisis de ATP. Los reactivos ATP y agua se caracterizan por su composición atómica y los tipos de enlaces entre los átomos constituyentes. Podemos asociar algo de energía libre con cada uno de los enlaces y sus posibles configuraciones, igualmente para los productos. Si examinamos la reacción desde el punto de vista de los productos y reactivos y preguntamos "¿cómo podemos recombinar átomos y enlaces en los reactivos para obtener los productos?", Encontramos que un enlace fosfoanhídrido entre un oxígeno y un fósforo debe romperse en el ATP, se debe romper un enlace entre el oxígeno y el hidrógeno en el agua, se debe hacer un enlace entre el OH (que proviene de la división del agua) y el fósforo (del PO3-2 liberado), y se debe establecer un enlace. formado entre el H (derivado de la división del agua) y el oxígeno terminal en el nucleótido fosforilado. Es la suma de energías asociadas con todos esos reordenamientos de enlaces (incluidos los directamente asociados con el agua) lo que hace que esta reacción sea exergónica. Podríamos hacer un análisis similar con la reacción inversa.
¿Hay algo especial en los enlaces específicos involucrados en estas moléculas? En varios textos se habla mucho sobre los tipos de enlaces entre los fosfatos de ATP. Ciertamente, las propiedades de los enlaces en el ATP ayudan a definir la energía libre y la reactividad de la molécula. Sin embargo, si bien es apropiado aplicar conceptos como densidad de carga y disponibilidad de estructuras de resonancia a esta discusión, mencionar estos términos como una "explicación" sin una comprensión profunda de cómo estos factores influyen en la energía libre de los reactivos es un tipo especial de agitando las manos en las que no deberíamos participar. La mayoría de los estudiantes de BIS2A no han tenido ninguna química universitaria y es probable que los que sí lo hayan hecho no hayan discutido esos términos de manera significativa. Entonces, explicar el proceso usando las ideas anteriores solo da una falsa sensación de comprensión, asigna alguna cualidad mística al ATP y sus enlaces "especiales" que no existen, y distrae del punto real: la reacción de hidrólisis es exergónica debido a la propiedades del ATP y TAMBIÉN debido a las propiedades químicas del agua y las de los productos de reacción. Para esta clase, es suficiente saber que los físicos químicos dedicados todavía están estudiando el proceso de hidrólisis de ATP en solución y en el contexto de proteínas y que todavía están tratando de explicar los componentes entálpicos y entrópicos clave de las energías libres componentes. Solo tendremos que aceptar un cierto grado de ignorancia química mecanicista y contentarnos con una descripción de las propiedades termodinámicas generales. Esto último es perfectamente suficiente para tener discusiones profundas sobre la biología relevante.
Bonos de "alta energía"
¿Qué pasa con el término "enlaces de alta energía" que con tanta frecuencia escuchamos asociados con el ATP? Si no hay nada "especial" en los enlaces del ATP, ¿por qué siempre escuchamos el término "enlaces de alta energía" asociado con la molécula? La respuesta es engañosamente simple. En biología, el término "enlace de alta energía" se utiliza para describir una reacción exergónica que implica la hidrólisis del enlace en cuestión que da como resultado un cambio negativo "grande" en la energía libre. Recuerde que este cambio en la energía libre no solo tiene que ver con el enlace en cuestión, sino con la suma de todos los reordenamientos del enlace en la reacción. ¿Qué constituye un gran cambio? Es una asignación bastante arbitraria generalmente asociada con una cantidad de energía asociada con los tipos de reacciones anabólicas que normalmente observamos en biología. Si hay algo especial en los enlaces del ATP, no está ligado únicamente a la energía libre de la hidrólisis, ya que hay muchos otros enlaces cuya hidrólisis da como resultado mayores diferencias negativas en la energía libre.
Figura 2. La energía libre de hidrólisis de diferentes tipos de enlaces se puede comparar con la de la hidrólisis de ATP. Fuente: http://bio.libretexts.org/Core/Biochemistry/Oxidation_and_Phosphorylation/ATP_and_Oxidative_Phosphorylation/Properties_of_ATP
Tabla 1. Tabla de moléculas fosforiladas celulares comunes y sus respectivas energías libres de hidrólisis.
Enlace externo que discute la energía de acoplar la hidrólisis de ATP a otras reacciones
Posible discusión NB Punto
Acaba de leer sobre dos moléculas importantes: NADH / NAD + y ATP. ¿En qué contextos / procesos biológicos espera ver NADH / NAD +? ¿Qué pasa con el ATP? ¿Puede indicar lo que sabe hasta ahora sobre la relación entre NADH / NAD + y ATP? Tómese un momento para identificar cualquier brecha en la comprensión que pueda tener: ¿qué preguntas le quedan después de leer el texto? ¡Ayude a sus compañeros con sus preguntas / discusiones para reforzar su propio conocimiento!
El ciclismo de las piscinas ATP
Las estimaciones para el número de moléculas de ATP en una célula humana típica oscilan entre ~ 3x107 (~ 5x10-17 moles de ATP / célula) en un glóbulo blanco a 5x109 (~ 9x10-15 moles ATP / célula) en una célula cancerosa activa. Si bien estos números pueden parecer grandes y ya sorprendentes, considere que se estima que este grupo de ATP gira (se convierte en ADP y luego vuelve a ATP) 1,5 veces por minuto. La ampliación de este análisis arroja la estimación de que esta rotación diaria equivale aproximadamente al equivalente de un peso corporal de ATP volcado por día.Es decir, si no se produce ninguna renovación / reciclaje de ATP, se necesitaría un peso corporal de ATP para que el cuerpo humano funcione, de ahí nuestra caracterización previa de ATP como un dispositivo de transferencia de energía "a corto plazo" para la célula.
Si bien la reserva de ATP / ADP puede reciclarse, parte de la energía que se transfiere en las muchas conversiones entre ATP, ADP y otras biomoléculas también se transfiere al medio ambiente. Para mantener las reservas de energía celular, la energía también debe transferirse del medio ambiente. ¿De dónde viene esta energía? La respuesta depende mucho de dónde esté disponible la energía y qué mecanismos ha desarrollado la naturaleza para transferir energía del medio ambiente a portadores moleculares como el ATP. En casi todos los casos, sin embargo, el mecanismo de transferencia ha evolucionado para incluir alguna forma de química redox.
En esta y las secciones que siguen nos ocuparemos de aprender algunos ejemplos críticos de transferencia de energía del medio ambiente, tipos clave de reacciones químicas y biológicas involucradas en este proceso, y reacciones biológicas clave y componentes celulares asociados con el flujo de energía entre diferentes partes del sistema vivo. En primer lugar, nos centramos en las reacciones implicadas en la (re) generación de ATP en la célula (no las implicadas en la creación del nucleótido per se, sino las asociadas con la transferencia de fosfatos a AMP y ADP).
Enlace de video
Para otra perspectiva, incluidos los lugares donde verá ATP en Bis2a, eche un vistazo a este video (10 minutos) haciendo clic aquí.
¿Cómo generan las células ATP?
Han surgido una variedad de mecanismos durante los 3.250 millones de años de evolución para crear ATP a partir de ADP y AMP. La mayoría de estos mecanismos son modificaciones sobre dos temas: síntesis directa de ATP o síntesis indirecta de ATP con dos mecanismos básicos conocidos respectivamente como sfosforilación de nivel ubstrate (SLP) y fosforilación oxidativa. Ambos mecanismos se basan en reacciones bioquímicas que transfieren energía de alguna fuente de energía al ADP o AMP para sintetizar ATP. Estos temas son sustantivos, por lo que se discutirán en detalle en los próximos módulos.
Si tu talento :)
Le aconsejo que mire el sitio, con una gran cantidad de artículos sobre el tema que le interesa.
Pido disculpas, pero, en mi opinión, no tienes razón. Estoy seguro. Vamos a discutir.
y todavía las variantes?
Creo que estas equivocado. Estoy seguro. Propongo discutirlo.