Lehninger-Capitulo 13

5/11/2018 Lehninger-Capitulo 13

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I CAYM o13 P rinciplos de bloenergetica 48914 G lucoJi sl s. g lu coneogenes is y rota de las pentosasfosfato 52115 Princip ios de regulac ion metab611ca:glucosa y gluc6geno 56016 EI cicio de l a c ido ci t rioo 60117 Ca abolism o de los acidos grasos 63118 Oxidacion de aminaac idos y produC(; iol ld e u re a 6.5619 FO sfori!aci6 n o xida ti a y fotofosfori laci6n 69 Q20 Biosintesis de glU cidos en plantas

y bacterias 75121 Biosintesis de lfpidos 78722 Biosintesis de emmoactc os , n uc le 6tid osy motecetas relacionadas 83323 Integraclon y r egu la c ion ho rmona l de l metaaonsmode lo s mamrferos 881

l ructabolisrno es u ua ' (;tivi~lad cclnl ar muv coordu iada t. '11Iaque muchos sistemas multi nzimriticos (ru a:; ru taooli-

c a s) C o j )P .I 1\ JIp a r a (l) o bt en r f> ne rg iR f tl ll mi c ....1p a r t ir d e Incaptacinn de energia solar 0dcgradsndo nutrien ':; dells ellnergfa obt J uuos d '1 illttbi


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4t2 PaTI\eI Bioenar'gt1tiea y m~taboll$me

t rof ioo , co n ' a . e @.rgfaso la r CQJl 'O Iu rza IMtrit.C"0g loba l (Fig. 1 .

r fo c ;l o s I S o r ga nl sm o e v iv o s (I~ '81m t ambie u na fm mt.ede IIitJ gflOC), n~~.a para Ia sin .5 ; d < l i f f i i o a c t d . 5, nucle6-ti. os y otros compuestos ..Las plantas pr den. gen ,ralmc te,u t 1H z a t sm o r ua e o 0 n i tr a t o l> s u l ubl Scomo I'nica fnen tc d e ni-tr6ge 0, p r los ani.males v rt b rad d 'ben obte er : ' l rO -g 0 e.nforma de amilloocidos U otros compuestos o r gf ul i o s .S O lo u no s uant 5 o rga r l1s rnos , las datto ac t enas 'i mu as es-pecias de bact lias de! suelo que viveJ:\ s i . t ' t \ l i i ti m rite n I srakes de nlgunasplantas, ~oitcapaees d converti~ C " 'ar') ni-trog no utmosl ri '0 (Nz) 11alflOI\l o. Otres b c .[las (lasbac te r i a s rutrilicatltes) cxidan e l f 1mon1a c o a n it rt tc s y ni t ra-' W S , Y ot ras nvier ten I i t rn tn a n N~ . Am , adc : rn fu ! de lo s ei-cl~ glohale~ deLcar ' n y d J t 1 g o .en 1 a lJioofera o. ra unciclo dol mlr6geno en el que se ~aI'lSr( TrMIl en rm s cantida-d ~ d n i.lr Og ' n o (t'ig. 2 ). I D c ie ls d o del carbo 0, o..~I!IlO y ill-TOg II , n I q\! intervi n n .n 111I1m t~rnlin tow lase-9yecies, def)~nof!de llJl equilih '0 ade uado rare la s a 'livi-dades de los productores aUlotrofos) y los conSlwnidores (he-t er 6t l'o fo :) e n n ue st ra isf ir a , E sL os c ic lo s d e m ater ia so ni rnpu l s3 (LOOpOl" un e OITOO fJu jo d e enc rgia ha eia y a tr .lv es d ela bi sfe ra , q ueem p za c ! ' ! 1 la ca .p t ac t6n d e In en rgfa so la rpur los olWUUsJ1'IOS rot &int~ticos y a utiliza,r.ion P . esta ener-gfa pa.ragener.q' gl(idd s yo r S nut.ri nlA'morganicos rices enell .rgf,a; e lO S nutrlentes s n u.ti llza o s a SU v~ com rue tesde e ergia p er 10 0o rgan' m os h . tcl 'QtronCQs." 1 s p rc c es osm@tab6!icos; y en todas las transformaciones de e'lIel'gia, saproduc e una p~rdlda de energia 'uUl ( nergia Jibr ) y WI. amento ievitable de la cantidad d enel'gfa no utilizaill (cal ry entropta). Por onsiguie te, a diferend.a de 10 que OCWTC enel ., ' Iado d [f. r , teli ,la atl rgia fJuye una ola dir cci6n

ste pro-

oAu t o t r o f o sr()~int~ticos Hcter6trofos

' F IGURA 1 ( id l) d el d i . x id u d ea rbo nn y d el o x ig 0 entre 10 do -mini 0 5 ilutotrofico (fotosintCtiou) y het0 : ro t r&r .co . en b bio f ,..". Ifluj de mag a Itaves e M clclo L "S er.:om)@;s [rans.f,alrl!d or d 4 1 0 0 " 'IOneladasmetriasdecarbo

N2atmosf6rico

f"& ~jalf i jAdO;;1l l l deni t r '~DO 'Boem:ias..desnitrilic~tc

AmonU lOO

~ru;~- InihifiamtesAminq.licidoa

Plantas

FIG tJRA 2 C do d I, n i! r6 ge nQ t :l n l a biOifer


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com pleias entre la s q ue se lneluyen los Upidus, &..tc.arjdos,prol , mas y a .c1dosUti I t :l i cos .Las reacc iones aH tlW li c( ls I "C4 \1 i! :: -ren un apo rte d en r g f u . , g ra l rnente n fo rm a de! p Lencm :Jde transferuncia del !!Impo Iosforiln de ATP y el poder reduc-to r tI 1NADll, NADPH YfAD~ (Fig, : . . I ) ,

A iglmas ru tas xu 'b 'U' S ' n linea les y 0 ras 'o n ra Ii 1-cadas, dando varies pruductcs finales utiles ,I I partir de W I soloP I.'( ;C U fIlO r 0 c Olw irU ' nd o v arto s matenalcs d partida ell lU Isolo prortucto. En general , la s rntas catab6Lk. .as son conver-gentes miontras que las anabolicas son dh'8rgMtes (Pig, 4),.A l gL U t as r u ta s s on c le l lc a s : Utl d lo s c om POll ntes in1 ! .a l sde a ruta se regenera enuna seric de reaceloncs que convicr-ten o tto 1M e ri al d e J)< Ill.i da o n uti pr < .I U C l O . E l l lo s ~ i gw c nt 'Iicapil los veremos a mplos de w da ttp de ruta,

La mayoria de cdlulas contienen los enzimas para Ilevnr acebo t, nto Iadegratl :i6n m la sfntesis de los tipos In\pr-fa lR.S!'If! hiomol~Cl11;1.s - A d d o s grasos, p o r 4 '! jp .m p l o -. La 5101.( '-sis y dcgradadon simultanea da :kidos IJlrasoss('.na sin embargoun despllIarl' , que s evita r gu]ando r clpro ame t las 5('-

Macromolcculn;scelularesProUlirul.sPoUaac8r ldooUpjdosAcidQ61lgc i iCQS

vm tesque ,co:nnenenenetgia

Gluc i do sGrasasP:roreJ:nas

ADP+HPO~-NAnADP-FAD

CatNJolismoTPNADHNADPHADR) !

?!Qt~).3!.iPl'@cursO:rDS

Amino'cidosAzUcaresAci, g.:aQrSBa nitrogenadas

p"ooructQs fina.lesde.sproviBtosde energia

F IG U R A 3 R i!ta ~ io n~ t! rie tg tl! tic as entr e tu ta s c at.\b6 li iI y,l\nabOli.,f;1. lAS ru t ~ tab l iea uml IS lr n e r1 cr sl . q fmiC( l Crt forM '").'JP. NOli, NADP,II Y FADH-J, 801M iran )t'lrl d r (Q:,t g(d ~ulilizan en la s rutas a na o o li c as f Xl ra co ;yetti.r mole ulas precursor;)p e q u ei la s en m a c r om ol&u la s ee l l a res.

Par te II Bioenergc t ica y mstabolismo 483

cuen Ia s de rea j n es a naM li ca ll _ ,T taMIit::.a .~C;d e' ' 1 ' 1 1 a s a na b6 li ca s y e;a-. . ! b O l i C 1 l ! S@ c ia fn'1C':II r f 'm4 ' !n tp! !n compartimiantos ce lu l a r e sdif renl, S : POI ' ejem p o , el c at eo usm o d e lo s a cid os gra so s enlas tnlt ondrias, la sflll,I/!~i.s de acidos grasos en Icaoeol. LasCOl ' l cp -n t r ac ioncs de interme ia r i " nz h as y reg Iadores spueden rnantener a niveles dilerentes en esws companiI ten-tcs :;!j~U'(ltlOti, P st,o que I~ IS rutas ~)61icas sstan sujetasU 'onl l "inte ion p I'la Co iceruracldn de susrrato, los d o . . ' l i -lo s se pa ra do s d e Intennediar tos anabou co s y c a t ab61 i co s can -lribuycn tarllbi IIsta p ro x ima . 0 no r d {! hf\jo d E '!la K", (tal c omo All . pdetrecue temente), 1( 1v lodr1~r1cie la rea cion depends fnnrt111n e de hi c o ne e ll l, ra d 61 1 de . ustrato (\ '~a.5e F 19. 6-11), Itsegnnrto tipo (' I control rapido d sdo J in tcn J S la r u t a -


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48 4 Parte II Bioenergetica y metabolismo

TriacilgH ~les cidos grasos

CaucllO Pigmentoscaroteneides Horrnon ses~idMs

lsopentenilpirofosfato Col t$rol A c l d o sbiliares

Vitamina K . Es resd e l e o lc l !t o to lAlmid n Feni:!-alaninaGlut-asaerina Leucl na

Isoleucioaa) Ctabomrn9 conv rgeate

. ablC$tato

(c)Ruta ieljcaF IG U R A 4 l'rt$ _ipos de ru . m etab6 1ica5 PO lineales. ( ) Co ver-g nte, taWlica; (b) diver m e, anabOlica y (


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Ro tu r a .homoliticaI I-0-11 _' -C+'HI I

Radical AtomQde c~r!;JQno de H

Radieales de carbone

Roru r ah t r ol f 'c aIC-HI H

H I-cICarbocatilin Hidruro

I 1 I- -c-___.;.,C +I IFIGURA5 o s m e-c uni m os IP fa r et u ra de un ml ceC-C I)-!H. fn un a rotura homolltica. ada .itOlll d carbona manl lenc

11 '15,Ie !rones d e co la c , (orm.inciost! 0 0 $ rad lca las C3100no~I;ilrb OJ con I c;lmn desapareadoslo , i lomo~ de Ii r6 ge no sincargiil, n I~ rutu~ h terolftl~3 uno d e los a t omos mllntienc los dosclecn nes VI;! nlspf!cialnumte importanr n 1(15lr na to rm ac i nes q uim ic a s d T ru ta s m tabo llc a s. nil OOITIOse ha ooserw d an riormen e, p J carbone cl~ un g : r l 1 } l car-bonilo tiane una carga positiva pardal r iebido a 13natu r a l zaellinina o ra d e el t II S d 10 )(18 no nla zad a a 'e u le , ! X I I '10q ue es un carbone el e trol1lico, La presencia de un grupo

n 4C~-C-C "0Lactate J . I ~ . . ~

I . nrn,' r:lPiruvato

m .U RA 7 U na reacc ion de 0 i dac i o r t - r educc i 6n . Aquf 51: rn ue s ra 1 3reaccton de mc i ci ac i6 n d e l Iacta 0 a p ir u a LO . En la deshidrogcna-d o n , dos electrones 'dos ioneshidrogeno el 'C G ivalente ados alOmas de hidr6genol se etiminan del C-2 del lacrato, un akonol, paraformar piruvato, un a cetona , En 1.15celulas e.~t.lreaceion est.) catali-zada por la lacrato deshidrogenasa y los e lecr rones se I ransf ie ren a unco f ac t o r llarnado ico inarnida adeoina dinucle' ido, Esta reacclon.ornpletament reV 'I ID ib l ; I piruvalll j)uede ~ 1'I;10Uido por I ,

lectr 1 '1 del c rae or, 1.0$ ctQrl;:' que dCiIL'frni a la dircc i 6 1 1 deIa " ac ion s tr-atflroinenel C.lpllulo 13,


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4a6 ParteII sio en erg etica y metaboli mo

carb 0 0 0 t~bie pued faci1itar la formacion de un carbamonIIun c' rb n ad cente, ya qu J grupo carbonilo u ddeslocalizar ale. trone. por rasonanda (Fig. a, b)_ La im r r-tancia d 1grtlpo carbonilo es videntc en . LIes clases impor-tante d r aecl nes n las qu se fi rman IJ romp n e acesG-C (~ .8 ); 'C nd~T1ado as ald6licas (tal omo suced e lar cion de la aldolasa; vease Fig. 14-5), condensaciones elalS TI (c III n I reel tl d Ja ilral sinta sa ; v ease F lg.

IG-9) y des carbo 'Ia cio nes c om en la raacci J: 1 la a 1,0-

o~it -(jl-{ ? '0.(b) -cI

0-I-~-C=C Io ~ R.. H.I I ~R.-c-1: .....=0H ~ondensa c ion Id61ica I " ' ~-c-c- '- HI IH R,o H H I H'n I ~ I- - 1 : " " " ( ' I ~ C AH n,

()Qndensaci6n de Claisen de un ester

o II a,I I-C-I'-ORIH ~C o A

o H 0~ I~R-CCC Ii'\I o-R

Deseorboxilacien

H' o H~ IR-CCHIH

tO l i c i doRGU RA 8 IReacciones, de formacion de enlace carbone-caebeno.(a ) Itom o c a r6 no de l in ~ u po ca rb ilo su n elec tr6 110g ra -cias it Ucapacid d para ellmlnar ( orones dcl ~lomo de oxige 0f~tron glltivo. 10QU e t a lug r na esttu ura esona tc fbrida enla QlI" I ca rbon It u a Cil~ posili\'i) parciat. {b) Den rro d e u nalrIol!::'t:u 'la l a d e sl o c al lz a c ro n c . :Icctroncs en el grupo ca rbon i lo (.leil ita 1.1fo mac.i6n Iransi,toria de J carbani6n en I carbone adya-c ente . (e l i \!gu na s d e Ia


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Parte II Bioenergetica y metabottsmo 487

(a) H HH H H 0- RK IIH o-J 2 1 1 I 1 1 I I I I I Iu-c....!C-{;-c-c-c- P-o- H -C-C- P 0-U ) . > H h I I 1 I I O o . r " h . . r 'l li(~>H~ n0 OHORH i~' 3 0Gh l ( :o s a 6 - fo s t a to Ji 'ructOlSit &-iQstaw

(b)

o sa iso rnc 'io n ti ne IUKdel ido fosf6rico estan activados de man rei. f < . ; t i V ' c . I .

ci6n u leoCi.hcaresul a In !avo-(aj 0- 0IO-P 0 +----4 -o-p-o-Io-r Ir- -p-o ...........p-oI Io 0-(b)

[:Oi ] ~ i) ._ -9_~~~Q, . .'.

A G URA 10 M an ra s a herna tiva s d e m ostra r l 'a .eslructura d I Qrtg-o(0 faro inorgallico. (a) una represeotaclon (inad uada) hay woxigen uordos po r enlace sencill .11 osfaro y unun d blc enl ceo p rmitiendo las c alto esrr crurad iferentes q sc m upueden ser f prescotadas cit! una man ra m a ~ pr ci,a rnos (,ndo los

IiI~

V o electrOn abandons1000l C-CPIII'IIfonnac Wll!lllace C-1Ico n dp ro t4 n d o na do

J I O f ' '6 , .

Intermediario enediel

rablo mediante la union de un grupo fosforilo a t -Oli, que deotro rn do sed un grupo a11n~ In v p bre. Las titu '0-es nucl offiicas n las nales el gru losforilo (-P05 )a tllilcomo grupo saliunte tien~n l l l .! lar n c ntenares de rea -e io n es me t ab 61 k a s.

EJ r(is~ ro puede fo rmsr 0 anla . E ! ! > covalen es l.a r -preseruacion conve donal del P (Fig. lOa) contres enlacesp-o y un P=O, no .S una p r nta in r e lsa , E n I hhay cua fa .nlaces fn .- ; fo ro-o 'ge llo equivalentes que compar-

(c)I A d ninao .I ru.b~O-P-'o--P-O-~~-Rb 6 6 , GtUllosa

ATPoIAdcnina.H Ri~O-P-O-P-O, Io

? io-p- -RIoAOP G luC lO a 6-fgc;f:tto ,\lliIlsw:t r . meo

(d)/z--p~wIo

Z = =R -O HW ADP

c tro nla


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488 Parte II ,B loen ,e rg~ , "ca Y hle tabo l l smo

ten eler(.() , o c ter d d W e enl y ' l a m n ti T l>u na e t r ue -tura tettaedrka (ll'ig. lOb). Como el oxigeno esmas electrongativo que el f f ro, el t' par d elc ,tt .C es 'quitativ ;11'0 0(0 (( . nLl'ru tiene u na ca:rg;l P s il i'i 'a p < U ' c : i n l , pud i ndo ae-tu ar p or ta nto c om o u n elec tro ru o, E n ~dllIlWUel1J d e r ea c elnes m t.aMIicas se t raJ fiere u grupo fosforilo (-poj-) delATP IiJ1 aJcoh I C ~ rmand u e s t r f< sfato) ~4 t . We) a una dd o c aIbo xflieo Io rm and o u n anitfdri 0mixto), t."uando lIDnucl 6IDo C I t " , " . 1~Lomo d . fOst: ro clcetrofil i (Id I ATP, sen e rn.. u n tn ter m c .tia rioe c str uc tu ra p t a c o va l enw. w l a t iv a -me te astable (Fig. IUd). on Iamareha del grupo s.a1ientJe(A D P), se c o mp 1 ta la tr(ln'fi r ncia d el & ro P t sfQl' i lo. Lagran (",mili de el l~ im.as que talizaJl translerencias de grupofosforflo n las que se util iza IRl'P c omo dador 00 dnOI l1 i ruu :q u ina sa s ( de l gr ie .ll k r : ~ rtrt. , "rnov 1'" La h x O (Jllm asa , no rejcmplo, "nu eve" un gmpo fosforilo del ATP a la glucosa..

Los grupos flJ~fotiJono n Io ill'll sactivad res de esteU p . Los 1 .i .o a Jc o li ol s t io ) J), en 10 0 oua les se sllSti nYf !nn. a Oil 0 e oXlgerw del alcohol por un aoom.o d azufrc, sontambjen buenos grupos sa lie n e s, Los . les ac t lvaJ nos acidcarb xiii sf rmand tlQ:n res ~ t resti lie .). nell s.sncontraremos na sene de caws, illciuy lido las r iaccicnesd in ..... lip ido ' caLatiz.ezmnos laPart Ileon 1Jml '1 J$ 16 n l os p nn 'tpl 'energetioos basiOO8 del ~ olismo (Capitulo 13), A continuaci6n cOftsld ramos las princ.rpales rt tas catabclicas m dial:telas qu las 'e:!ulJ obuen fl en rgfa a . partir d la ~ldaci6n dd i v er so s c ombu s nb le s (OaPltulo.~ 14 a 1 ). F :IC ap ltu l 1 es Ip un1.o lle < ap QY Ode la di.'lC!1sion sobre el metabo lism ; t ra t;a I Ia oplaml lit qulmiosm6U 0 e In I \ergfa. que es 1 me a-n ismo 1 .1 l1 iv e r sa lp u r el q e u n p otenc ia l e leC &ro qu U lU [)(ltnu.Il embrana, producido por fa oxidaci n de un suslrato 0 porao oo rc lo d e la IlIZ,impulsa It t sinl si d e A TP.

Los CapiLuloo 20 a 22 describen las principales rutas ana".b li as In diaIlLe las que las c Iwas utilizan la nergia. d A'fPPUnt 1 roducir glucidos, Hpidos, arn inuac~dos y 1 '1 c l E ' o t i d Q . , < ; 1 :1pa r t . i r d PI' e ur so r es m a s s e.n d ll () ., ). E n 1Cap i t u l o 23 no s a le-james d n s ra visi IIdeill'ua" Ias n tas m t . . a b O l j c ; < . 1 . S (Lalcomo se dan en todos los urgan i l l l t los esde 1! . ." : ;o Iu r ri< ;h ia co l 'ihasta los r !S 11 nanos) y censldoramos de que modo c-sLtlltrgnladas int grades el l to s fl lamit ro m iallt .e m 'am'-mos hormonales.

No o b st a nt e, a nt es de empezar, U illil ima valabrll. Jil-t lL e elle . or n olvida que 13multi rd deLas en estas paginas se .an en orgamsmos ivos n los qj1l!~ga:o pap .j CfIJ ' ia l l '5, l r 'gu.Ilt.es sobre ca . a r 'u cciQ Yr . acIamta, (,Quc c onsigu e el o rga nism o c on esta tf'.Ulsfonnll.ci6nQufmica? ;,C6mo so Intorco oc a csta ruta c ntss rcsta eesru ta s q ne tie .n tugar sim .1 a ll am t n la : u s m a c utapara producir la energia y los productos requeridos para elmanl(tJ1! i rn ienLo'Icreci :m ienLoce lu la r? j ;C iftlO' pe ra n J us In'-cmUSll\OS d regula 'j6 n a div r so s n lv el :s para c qu i l i rar la sentradasy salida.smctab6licm~ y e m'g'ticas con las que Sl'!C nsiguc J cstado staCiOflariO dirW'I1.i.MC l a v i da? Alll' didoesoe estill rwrspectiva, al m t.'lh !iRmo proporr:iollA. r.onoci-mi llt fascmsntcsy r volad res ob la vida, on Inc nta-1>1 ' up lc ac i lies en In ieina, aW l :u J Lur, l y bi t en I ~iEl .


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c

R G E r I C A13.1 B io 6ner ge tic a y termodlnamlca 49013.2 Ti'ansferencia de grupos fos fo ri lo y AlP 4961 3.3 R e ac cio ne s d e oxidacion-reduct ion biol6gicas 5 Q 7

L a e ne rg fa to ta l d elu niv erso 'a s c on sta n e ; la ennopa totalaumenta continuamente.

- Ru d olf C la u siu s ,T h e M e c h a n rta l T h e o r y o t H e - aw i t h I ts App l i c a ti ons to tile Steam-Engine an d

to th e Phy sic al P rope rtie s o f B od ie s, 1 865

E I isom ortlsm o de Ie en opia y I s informac ion establecau na u ni6 n e ntre l a s dos form es de poder: el poder denaoer y 'el p oo er p ara d lrtg ir 10 q u e s e h ac e.

- I{ln~ /s JaCob, La logt(1ue(lu vivantone h ls to ire de 1'lleredite.1970as e.Iuluso los orgaiusrnos vi 'os han de desarrollar tJ '( lbajopili.! 1 ennun iccr vivos, .ree r y reprodu 'II se. La (;apaci-

d ad d f' a p ro v .C !ha r II I f>f1e r g- f a y o an a li z a rl a ell t ru b a io b io L 6gi t:oes una propiedad f1lndament, d todos Ios tll"glUili>II1U~ viVOli;dcb16 ' r adquirlla rimy pronto 11 la \'olm:iQII ct ' l tar, Lo s 0.-"m i smo ; , m d(>J'IlOR ~liz;1;(> I1rDCCSOde 1 1 : sp i ra c lu , f\ c S c seu Ia l parala "iel fl. ( bSCIY' Q1J('-

".l~1I g C ll (~ m l, l ea l' $ ! - > " ,leWIlr io o s m as q u e u na f-O mhW i-fmn lentn dl? carbone {> 'hidro-Aen o , qUE' s Im lla r 1 0 qUE'ocu r r r en una lampara Q can-dcla cncendidas y, dcsdc cstc Anloine Lavoisit'f.punto de vista, 1 s aJliIll nlf'j:!o r ohado dp l c if> lo ,esta aruorcha de Prometeo, no represenla solamente una.id .< 1 .u\bi:(>Jli io,1 y poetica, cs W1l'1 rcpresontacion fi l de lalip e a elo nc s dC ' la naluralcza, a l 1l1(>nO~ PJ1 10 QtlP rpSj1pf;.tfla 105 animal 'oS que rcspiran, unn puedo doctr, nor tanto,[. n los r ul tl gu o ~ , q u la till o r ;hri J f - ' h I vJd. s[ > [>ll( iende a:;;1m ism a en ('I mo ten 0 o n q ll lin l'p('h~n n a c ir lo f Ps p il 'r l.por priruera vcz Y no s exta tgu ' sino COil )Umucrtc, *En ~l si~lo xx, los estudios hi quimicos desvelaron gnm

11a!t,,ell" la q lli mi f- a P H qllf' Rf>b n s a p, ta "rlrltllrr.llA e l f > 1 : ' 1Vjdfl'L.1S ransfluccion~s hiolrigican .i Ol lP !> u a nt i-tativas r-ntre cnergla Imre, entalpfa y entropia, Dcseribiremosseguldarn III ' cl papel sp .cialdel A1'Pen los iuU' t t tuuvi lJS U'.. D - u na IDem ri tL o A rm a n S C1 l;u in~ l i l l i t..Wf)lRWl'. [1"r:llt'lrl.'1Ptll 1 J ' l ' ! J i , t:tI.. d u e n La I () L !i lQ r , \ . (lSG2 0.: IN'l1$ da Luvu!~ricr, I r n J, > r lm fit, JlrlllL'rlilll!, Pans,

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490 Capitulo13 Principios de bioenergetica

energla biol6gica. !"ir~alfente. r.onsirleraremos la impcrtan ia, las t acclones de 0 -dacion-r duccion en 1.1...ceJ:ulas VJVllS,

laenergLi a d l as r ea ion d transfer n: ad~ Iec t r ony los trnnsportadores d e E li ('_ ones empJ~Jldo.. describen los carnbi 'de energia q ue e-no n lu ga r en una r ea cc i6 n q u fm ic a;

I f\ n rgia Ubred xp s:lla cal tidaddce ergiA : a 1)aZ .d e r ea li z a r trab' 0 duran te u a mace' on atempera 11'(1. y prnsi' ennstantes. 'U;anoo una reaccl ntranscurre con l i b c r ac i 6n d energia libre (es dew,c ,11100 el SL'It .eIW rnbia de manera quo (it'll' til fill' I111(>110.< ;pnprgialihre ,In WU'i , iII de '1'1-gJa libl1e, G,ti. p signo negauvo y se dice Que hireaecidn (OS ex rg6-t t l .B n las r ca ec io ne s e n >rg6Hicas, .1s ts t r na g a nne ne rgi a li br e, 11,r 1()qlle' 1(; I'll posit.ivu.La entalpi H,'s eleonterudo ~1 rico del si rna n ac-Mnmmtc_ Rcllcja mane y clas (Ie enlaces 'IUI[1U(;OS enllll ("(>actiV()S y pro u c ro s. C 1".tcalor, 'e c que e, X I, rmlca; I lltet\ido c \16-rico de 1 s prO(IlI(!to~ P.S n m r qne {'Ide losrcaetivos ytul tie, pOI'r.om'!'!n;in ,un valor np~atiV1 . Los sistemasr c : a r . ( ! i cH;tUl s q u [Ii s n calor d e l n t 1 o s o n enuoLmli-oos y tienen valores positives de /1 ,Laentropia, .5 una ~1r si6n euamita va de Iaalca-toriedad 0 (I r: ' lOr f l rn d(' nn sistema (veas .uadro 1-:3).Cnando los producLos d una reacclon son ru nos e }rH-I I f> JS F lrills d cso rd en id os q u lo s r e ac t i vo s r,p d ic e q uIn reaccinn transcurre e ~I gc :u c.r dl (_ 'S c q u e 1 ( . ; a J son' ,1 J}i la,o;un i danAf l r iE l( 'n tr up ia sonjoul 'slInol- K lvin (Jim I K) (l'abla 13-1).

VII Jas condiclOllflS E'xist III S 111 sjstemas hi 16gko$(iuclu,yendo temppTatllTa y prpsion eonswnl 's) . las vuri.acio-

rgfa lihrl', entalpia y e nlr op ia c sw .n T 1[1"OImtlus ell-Lr e si )Or la f.' -uadon

G- H-T' Wl-IJc la quc tiC s I II var iac io l1 ~f\ @n~11tfalibre de Gibbs del SJS-lemu r acdonante, MI es la variaoo de cnl.alpia del sistema,, ~ la ern~mllira . ab , ululn Il,S es 1 (1l I a r iad61 l de l'Hlrvpf,1


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TABLA 13-1 Algunas cons taDtes y unidadesfisicas ulili:cadas f re cuen lemen te en te rm( )d inam icaC on \a nte d e 1 6 o l t z r n a i l n , ; k = 1.381 x 10 23 J/K

Nu.merode Av og adro,N -- 6022 1023 mol-1Coost an te de Fa raday, ;] =96.480 J j V . m ol

O o n s t a n r e de lo s g a s e s , R =' 8 ,3 1 '5 J jm o l ' Kt= 1,981 cal/mol K ,Las unldades de aG y AH son J/m ol (0 cal/mol)las uoldades de AS son J/m ol . K (0 cal/mol K )

1 cal =4,184 JL as unid ades de tempe ra tu ra ab5 () lu ill. T, son g rados

Kelvin K25C "" 298 K

A 2 5C , R T = 2 ,4 79 k J/m o l( . .. 0 , '5 92 kca ljmol)

del slst rna ru a ''io nant . P r c ony l lc iOn,!:J.S Li n e s lg no po . . ' t i -tivo .uando aumenta la entropiay AH como s ha indicadoantertormente, ell s lg no n eg :' lc iv r;) ando Iiber-dc lo r d elsis erna a su e tome. C alquiera d e estss o nd ic io nes, queson tipic.1s dp. los I roces S favorabl s, iend noa hacer llG n ~ga \ .Dc heche, la AG de un sistemaque l'a 'dona spoutA-. m . nte es siem pr e nC l- ltU iv a.

La segunda ley de In termodinarrdca afirma que In e tro-pia 1U'I it'1'SO aurnenta durant todos ]051'11'0 ;soS qufmi-I)S y fis ic os , p ero no requiere q u el ill r emen t o de e tropiatcnga Ingar en el propio sistema reacciotuuu . EJ ordenp ro lIci o n d Lt1t~r:i r d e I $ ( :~11J1a. s In Id~l q e c rec n_se dividen estacompensado d sobras por @Id sordsn qu . seC .l"ea n su o nto rno en < :1 t ranseurs el cr ctm.i nt o y d i v i . . c ; : l 11

. adro 1-3, 'U:;O 2). En p cas palabras.Josorganis-os vivos COI1ServaHsu orden intemo tomando de $II entorno

. llergia lib~ 'n forma d nutrten 0 de Iuz solar devol-vi ndo al ntorno una eantidad jgnal de energrs en lo n decalor y cntropfa,la s c eL ula s precisan fuentes de ener'gia U b reLas eelulas son sistemas Isotermicos- fnncionan a temperaturapracLlcam'lIte con s t an t (y a nr si6n constsnte). El nlljo dc a l o r 110 es 11Jl~ll(,!llt~ d e CJl.~fgjapa ra L celulas porque el ~lor p d realizar trahajo solamente cuand asa a una zo a IIobjcto a . men r tempera 111. La energ!tt que 1,S lujas ue-de l l y en Lili.zm, s l a .n ~ rg ia l ib !' _ , rl ~ c; r.r it .apm la flln . ipnde em~rgfatibre dt' G'bbs, G. que pcrmitc Ia pmcliccion dc lad . i J : e c io de las J'cacciull 'I> quhllieas .sup()i(:i6n e::'lcLa dlui l ibri y b. ' y predueto seM ila n In c la lm ente p res ntes , 00 c entra eto n 1 0, p ara lo sgases, Iipre s i ones pal'ciales d e 10 1,3 ki 1 pasca l e s (kPa) 0 1 a tm ,Ia fu t:ZaPI ' pulsora 1 ststerns I acla e! eq uilibl'io s deflnecomo la va ria 'iO n d ~ . rgiu fibre $ , a t 1 < . h ~ I ' ,A(J ' . Se,qw litdefinicion el estado estandar de reac 'lones en las que inter-vi ncn ion s h ic t r og no es [I I I= I. N, ( p ll = O . La mayori:d e r ea cc io nes bi q ufrnic as u en 1 1 h .J .g a ren s o lu c i o ne s a euo sa sbien amponadas c r (llla$ a pH 7; tanto el pH como la con-'en r' 16ndel 3SlI . (55, 1 . 1 ) :'011 PI' th.;atu I\te nstantes,POI' co yenj",nci" de c~culo, los bi qulmicos definen; potC Ilsigui nt un estado standar dilerente en cl que illc fi-e nl.raciOn d H'es 10 .. ~l (j lJ 7) Y 1 < 1d 1 a jua 55,5 ~:para las reaeeio res en que interviene I If'" (induitl s 18f i t< lyor i3 d reacclones en q u e el A'1'Pes el S str a to ), S U c on-;en r,J.(,;IQIIell dlsolud6n se eonsldera n rmalment (,,0 Istant.ea 1 mM. Las constantos f tsica.c; basadas en este astado estan-d ,LT bJO lu im lc e escnben co una prima (J)or ~ mp10, 60'(1 yX' ! < I ) pa ra \Jist.jnSllirlas d las nstantes sin transformar r sa-da s p r qUi t J11 t ;OO y flslfXJs. Ob r rvese q l le e l s im b ol o fiG'" asun CRJno io . spec to al 81mb I I GO '\ lt ill li' .a d l P.cneclici onesa n-t ri r SOft [email protected]'O y la mayoria Of>los otros l.ibros de lexl.o.EI t' mblo, r ooo rne l dado Il r un C


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49.2 Capitulo13 Prlncipios de blo(rnergetica

De la nusma man ra q u K~ (l C S u ru CO H 'CM 11. ea c a -ractenstlea de ada reacct TI, l.arobi~ 6.0") es !Hill constant ,Th J tn sc a tndicado en el Capitulo 6, xisto U . I l < 1 relaeions tdlll: l entre K '"'IY I 1 G ' < I ;

o , e = -R'J' InK~a variacion de enerqio;wt'e esuisuta d U7Ul Ti (u;ci6nqu,im:i.c


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13,1 Bioenetge lea y tcrmodinamlca 493

T ip o d e r ea cc i6 n (klima!) (kca i /mol)Reac c o ne s de taidr6l1sisAnh fd rl dOs de ~c ;j do

Anllfdrido acetico + H20 ~ 2 ac e a toATP H20 ---+ ADP P,ATP H20 AMP + pp .PP 1 + H20 ---+ 2P IUDP-glucosa + H20 ---+ U 1P + glucose t-tosfato

tsterestil acetate + H 20 etanol + ace ta teG lu co sa 6 -~ s fa to + H~O - - glucosa Pr

Amidas y pep idosGll.ltem ina H 20 _gl ut ama to + NHI IG llcilgliclna H20 2gJicina

Gluc6sidos2 g l U C O S 1 Jglucosa + galactosaMaltosa H 20t a c to sa + H 20

Reordena.mientosG lu co sa 1 os fa to ---+ g lucosa s -ros ra tof ruc tose 6 - fos fa to ----+ g lucosa 6 fos fe to

Eliminaclon d e a gu aMalato fumarato + H 20

Ox idac iones con oxi geno mo le cu la rGllJoosa + 602 ---+ 6C0 1 + 6H zOPalmitato + 23 0 2 --+15C0 2 16 H 20

r e a c c i tlen '(m 1nones suuuiar. I....ra dese rjlnr la energlal iberada en las coudietou ':'i que xlSWIl ~ l las c~luIas s nece-SMhL una ceq) 'S I (lf l paru la variac! il l o e en rgIa hbrc real.

L a v atia cio n d e en ergia IIbre re a' d ep end ed e la s co nee ntrae le nes d e reac t ivos y productosH rn de en r ellidu 10 ell disungulr enuo (los can -d dCll cit"~.t ntps, a aria -H1nde en rgia li b ,AG, Y la v ar in clo n d l!cnergia lil.Jl'E' srandar, AC r o . ana rear-cki q I lT ll i '1 1 t ianc tumvanacion de encrglli ltbre standar cara .teristica, que pne-elf' SCI' pos i WI. nega iv 0 CPI'O, SE'I ,p111m il S{"l:Lk c onsta ru cequillbrio d(>la rca -iIJII_La variaciou dE' nergia libr tan(fal'110S nic en q ue rllr :d u r has 3 que ' PWI,{) I .[)(> r ans nnrir

-91.1 -21.8-30.5 -7.3-45,6 -to,9-19.2 -4.6-43,0 -10.3

-1~,6 -4,7-13,8 -3,3

- 4, 2 -3,4-9,2 2,2-15,5 -3,7-15,9 -38

- ,3 -1,7-1.7 -0,431 0,8

-2840 -686-9770 -2338

( '! I't en ru ll mpcratuta que sp den rlurantela eacoion que 110 [!: 'I IC!1 per qu I ('olllckli ncce 'CU1am( 'H fetm las condiclon ~ s tande l l '


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494 Capiluk)13 Prlnclplo!l de bioenerget1ca

AG tJ.(J'" para cualquler reaccion Are lacionsdas par La uac ton D CSUut

It 'lin]IlG = t lO ' " + RT J r A U B J 13- -3)e 13 Qt ]C Los t.erminos e r do son 10 5 qu e se d am re atm ,P .'lU 'n 1 sistema en observacion, s 'nnlr os Ie CO centra .iond esta e 'uaci6n expr n los efe -w s den mina os C fl'iun-mente seer n de iasas mIt" tras QU 1termtno f )[DII[AJl J5 \ d n m in Felad.on de 1 acclou d e m.asas, Q. Pot o j m -plo, s pongam s qu J reacckin A + H~ C -t - D uene hlgA.r:n las condrclon s estandar d tern rsiura (25 ~C)Ypresion(to ,3 kPa poro que las concentraci nes d '1\, S, C r D1WSOIl i,gualesy flU ningun de cornponentes esta oresenre a13 concert acton .sUimJar de 1,0 t. ara letemlinar 1a varia-c:j6nd rgfa l i 1 > f cslAlIdar r al, ACIque ten r a h~r n 5-tas condiciones d one ntraelon I1 estsndar a medida que laroaeci 11transcurrc de u.qui~rctaa d ''hil, slm J ment co l o -" mos las C nc '1 tracio es T ales de A, , Y 0 en la E ua-.j n 13-. ; l o s V ' ,, " ,o r e sd R, T Y . G 'G so n los va lo r s stA nQ a r .t:.O s ci negativa y se apro ' :Jn~Y'aa ' r a ttl dida que la reac-cioJllranscurra bido a que las . ncer t rac io cs reales d A -S scran da vez mas pequei : : l ! . ' l ~T las HC fltm tones de C y DSe.T~ .. da vez may r s, Observe.se que cuando una reacc!se halla e1\ equilibJi, IIdonde no existe fuf' .J 'Zaimpulsoraara Lareaccion en ningllna d las dos dire cl nes y fiG as'em, Ia Ecua i 13..~ se simpliliea

0"" G - 0.0'0 +RTtn W ol. . .[Bl"'1o

'''= -RTlil.K~1a e cu ac io n q ue re lactona v nt i< lC J 6n d e e n tgiu l ibre standarcon Ia nstant de eqllilibrio t . a I como se ha mdicado antes.

E < ' - 1 i t c r i par",hi p tan id ids una rcaccion e ." pLVl).-lor (II~liG, no de aG'o U a r action 00 flG'" poslti a pnedetr an sc r rr tr e ll la tlir c 'O n nil' ta si AO es neuotilxl. Bs to spo "ble si fll tCrmin RT L n C l p D d ' L o s Y l r M t ivosl) de la ~~~Ha-ci n 1 : :\ - 3 es egativo y .ene un val r bsoluto may l'q et:.G '0. P r 'jelUplo, fa Jiminacion.in ediata de l '.p' ouctosde nna rca ion pued manten r el .ocicntc [product . I l I r c a - ;uv 51muy PQt de l\io de lID valor d I J II' Io rr n .. q u I terrrulloP 'F In(Jpl'odu 'C s J l l r a . .tivos]) t nga l n valor negativ gran Ie .

flG'" y AG SO'II e presion s d la . ntldad mAx'ima de( 1 E > r g i Ilbro que una I' acci6n dada Pl l~dp . , t 6ri ~rll.(m , S ,-

mini.,,1.rar -ttl nuda do en rgfa que solo se podr(a \ll.ij .ITsi ubi rei disponihlc 1m ti. "f)ositlvo I erl claw nte eficicnLeu Ia captas 0 la conLroiase- 0 0 q\l lUI ( bs po o it Jv o l, (10PS P ~ible U1Ia ptlrl.e d . la e Tgla libra se pierde sif'mpr IIforma de entrQpfa I1m'an ual


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El val r postdvo de 6 ,...P que n eondlclon ::; e s -U 1 tar lu reaccion 110 tendera a producirse espontaneamenteell 1< 1dif(Jcciutl scrna. O ua rea Ti D C lu la r, la ludrolisls dA T ! > ~IA1 ) ! ' Y , el m uy ex rgo niC '.l:

AT P I Hl! ;O ADP p. so: - -,30,6 kJ/moLs om pa rten J s m ter r l dj' r1 ~ c mun s

Pi y 1 'i 20, por lu que se pueden expresar como rca clones sc-eu 'IIciales;(1) lucosa + P, - glucosa 6-fosf'ato HilO{2 ATP.LH20 ADP+ PISumo: ADP + g L eosa s..fosfato

La variacion r t f .> n rgi1l Libr es nda r global se obtiene su-mand los val r s e 60'0 de t, . f 'actiones individtw! s:I ' lO,6"" .13,8kJ/lIIol (-a.o,5 'kJ/tuol = -l!6.7 J!J:no)

La '1 'i n globa l es x rg ru ca . sn c to e aso La ("..rgtaaln1aceuada eJIel 'IP se utiliza para irnpulsar la sintesis de glucosa- fo sfa to , a un ou e su fOllTl. < l :I ) (3,9 X 10 :IM ' (2,0 x 10 M= ,8 X 1(t;i

Es Po o\k.nlo l lustra un aspectu importante acerca de las co IS-tantes de quilibrio; aunque los valor ~ (ll !la'" para las (losre c c io 1 S q u s sum an en u na terc r a so n (~(h'Il r , LaK~.qpara una r "II 'don fllW ~!;I;~I{ ' ..j Hlt'~:; c esiv3 S q ue t:o m ::u te n u n int rmfod.iar iCOIll1J tie c LIlla variaclUn c en rgia libr .global quep~ la SlIH1a lif> 10 0 v al( lre~ lie G II I . f ea f!C " io nindMdualcs.


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496 c a f tu 0 13 Princlpios de bioenergetlca

13.2 Transferencia de grupos, fosforilo y AlPUna v Z d san llados aIgun s prln ipl fundame tales dE'!1 ambles de n rgIa n los I'is ernas qufm.i 'OS, podcrnosexami ar ahora {'I ciclo de Ia energia en las Iltt;,c; Ycl 'pel('~')Pcia} del ATP como la rnoneda d e n .r gja . U llmza. 'a~a-l lul istl ' t '!ana bo lism (vea se F ig. 1-2 ). Las ce tu l a s eterotro-ficas obtiene energia librc c fOT1l1-t.. nf'1ar 1, .1 ( Tu bla U - 5), Adp.mi~s,el .1g:!+ d el c it .o so g lIn.

H

oO-~ ~O-~-O-~-o~na I1 1 1 1 I(1:/0 0 0 l'P4-

Ho

p -O-P-OH ~6f o ' I 1 e..taIn117.l' I produ 0 ~ fate inorganico (P,I ee st ab il iz ad o p o r r~ fUl'nMcio Id@un h d f ic r es o ane ta , en el q L J ec do un de lo s C atro t !nldt: f6:d ~ XIg


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13.2 Transferencla de g ru PO $ fo srorU o y AlP 497

TABLA 13-5 C&nc :en trac iones de nucleotidos de aden il ls , f os fa to, inorgani co y , fo sfoc reat ina ena lgunas celulas

C o n c e O ' t r a c i 6 n (mM)A T P ADPt A M P Pj Per

Hepa to cit o d e r at a 3,38 1.32 0;29 4,8 0M io cit o d e r at a 8 ,05 0,93 0 ,04 8,05 28Ne ro a de r n t a 2,59 0,73 0 ,06 2,72 4 , 1Eritroc 0 humano 2,25 0,25 0 , 02 1,65 0celula de E. co(j 7,90 1,04 0 ,82 7, 9 0

E eI C2ISO de 10&eOO'OCr~ las con

4 "", vanando entr -fin y -65 k.J/moL A AGpS la llama amenudo pot elal de fosforiJadou. '1\ Iadlscusion que si-gu uUlizar mos ta van c ion d energia libm f>.sUlJldurddr61l . lS c t 1A r o r" l el lo permite ~ a L"Ompa ra c I6n , so b L amisma base, on 1'1en : r g tica d. tr s r actiones eel lares.Recuerd e, sin embargo, que en las ce1was vivas t a c W . dnsrtinente es A G -para la l l idr611sis d I A T J : l y ualquier otrar a ec lo n- y ~A , ; t aPlied' S r bastante diferent 6G '" .Ot ros compues to s fos fo rl la dos y t io e steres tamb lentle ne n e ne rgias IIbre s d e hid ro llsis eJe vada s, I r sfoenolplruvato (Fig. 13-3) onuen nn enlae ~ster fos-fato que pucde ser J dl' lizad dando la forma en 1ad plru-vato y sJ,e producto directo d hidr lisis P Id : U .omp.ri2arinrn diatarn .nt . In forma ceto del ptrnvato, que es mas esta-bl. bid..,3que cl reactlv (fosfoenolpinJvaw) s610 tieneuna Conn a (el1Ql y qu I PI' duel pmrvato) tlenc dos for-m a s P(). ibl s, I p r o o l l r . e s t a estabilizado e n relac al r E > . 3 . C LJv . E st es el fa c to r q uo m as cO ilLrlliu y . a 13 el "'ad nf'rgtalibr estandar de Iud.r6llsis d 1 f (OPnol] iruvato: AG J t ie o ste adJ Co s -taro va a ornpanada Ie una varia 16 gr d y ncgativ deergfa libr sUindnr (~G'o - -49,3 k.T/011), que se nede

-0 0".f'04/ /p"oCII:l~PEP

B " O oICH2

PiruV:lto!forma enol)PEpS + H;tO ~ piruvato - + P~-

e .G '" - -61,9 kJJmol

fIlI.IClIOrlll11Or(yease ~131).

o"P-o-1 RibHAdenina II0- Mg~-

oO-~-O--O~mfu~b - MgA1)P-~. '" ~Mtf+

RGUM 13--2 ~ YA TP. L formadon de lo s o mp le jo s co n Mr!a p a r'l ti li la p a rc i ., lm c nt (! 'I s c r g , < l . $ ne a tiva s e inll ye l a c o ni o r-maci de los grupos rOS ( a l n de nucleotldosco por jcmplo elAT P y ei ADP.

xplk r de nuevo en rwu.:.i6n d la est rt c ru ra de reactive yproduetos, CUM 2 a t mace anhfdrid d 11,3-lJlsfosr. gJ j rato, uno de los productosdir ClOS, 1 cldo 3--(05-fOgli0 rico, p roe perde In n 'illata", n , pro ton para darel ion C


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498 Capitulo 13 Prlnclplos de bioenergetica

oo o

P ,IeHII hldr6U .o-p=OIo

,3-Bi6f06foglicerato

-O-P=OIoA c i d o 3 - fo s fo g li c Qr ic o

~ ,O 0 (.Qbil'" - , . < -c ! por rcson:":QICHOHI

b H2IO-p=OI0-3-F sfoglic~lo

AGURA13-4 Hidr61is is del1, ,3-bi~fosfogll rato. I produ todir If } de 10 1 hinr6lisi'i el neldo. - t o s rog li r p r i co , '11JIi ' p o se e u n gr up~c;ido c;arboxili 0 sin di5q i.u,p ro la di$ (' 'ja : : i c l n :;e prQduceinm~di"tament . E illl1iz;I i6Y I I'\J u ra s reso na ntes q u nile;posib e'S ~ilhili7i1n ('I producton rela ion a los reacuvos ld

estJilfli7..lcio, p r c so n a nc l a d e lItambittn conlrib Y"a la variationd , gla liIK!! L 'S tiva,

1.3- l3 ' fosf'oglicerato4- ... H20 ----+ S - fa s fo g ll c r a t.o3- +P~-+ RO oaG'o = -49,3 kJ/mol

RECUAORO 13-1 BIOQuiMICA PMCTICAEnerg (a lib re de h id ro lis ls d el A lP d en tro d e la scelulas: el C o ste rea l d e lo s p ro ceso s metab61icosEI vator de la n rgfa llbre SLandat ' d ludrelisrs del ATes de _ - aO , 5 .kJlIl1()l .En Ia celula, if n ernbarg 'J las n 1I-traciones < i~ ATP, A P y P, no solo no son ig ales sino queson mucho (mores Que J . i 'one ntra 'i6 st ndar de 1 '"(v~as ' Tabla 13:5). A d .m~ 1 pH cenuar PI d difertr a1godel I r es tands r de pH 7 jo . Asi,'la energta libre T C c U d hi-drolisis del A 'T 'P en 'ondici nes tntraceiulares (~G J difiere.-" - p.d la va ad n de energia librc standar, tlG"" Pod mos cal-cular facilffieht@ ~GJ)'Pe r j ru .p lo , en I . en ro Iltos humanoslas C O n C f l f I t r a -CIon s rI. ~ '1 'P ,.A Y . I 5 n' ,25.0,25 y 1,65 ma, respecti-

11,'amtUlte. Supongamos pam simpli car qu'''', v i i - 7,0 ' 1 1 : . 1- mp rstur 25 "C, que sot el pH y l .empc l ' a t u ra as an r.'La nerg i, i liO f(> d e h td r6 lis ls re al d el N.fP II'J eril:rodto e nestas condiciones vie~{'dada po r la l'elacl6u

Sustitu en 0 por 101>al

-30,5 kJ/mol f 2, k.Jlmol) In 1,8 X 10 ..= -30,5 kJfmol - 21 kJ/mol.:" ' - 2 k J/1110 l

t, G p, 1a vur iac i6n.de 'f'Jl rgin l ibr 'a J J)


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o000-I8

-~~._- H2N-G-N-CJt'k~Cl:ea t i rmHo I'-N

(Jf t 'U)bi l lancimg~r r~rulnci.~ H, h-,

F [ocreatirui2- +H20 creatinaf ! J . C ; - O =-43 0kJ/mo)

la t 's ta b il JY . a 'i 6 n tl )f 'OTlanciacion directa. La vanacion de en rgla libr estanda r d Ia hi-dt6lisi$ de la Joslocreattna s t umble l l grand ,air d d r (1- , ,0 , " "J /ml l lEn t od a s e se ss r ea ee io n S Que Ji b r an fo sfa to ta s dii ran-L s Ionnas d t' 'nan ta p osibles p ara ( 'I P1 fig, I. -1) estab i -lizan este prcducto en rclaci6n al reactive, contribuyando al JI tl t < l ri < u.111)1tie enco rgfa libr ' a de p or sf nega tiv a. En la Ta-bl 13-6 s muestra las ell rgias Ubres landar d hjdroli.5isde rtivPJ'SOS c:omp estes f ( ) fonlados,

Lo s tiooste~es, losQueUJl ammo e azufre ustituye atnxfg 0 usual en el enlace ester, tienen taIllbien energias libr sestAndar de turu6llsi .s grandcs ncp;at. . ivas. EI n em~oenZi-1 1 ' 1 " A , I)ac U l- 0 ( l'l g. 1 :~ 6 ), es uno dE ' !los muehos rioestfl-r $ importantes ell el metabolismoBl grupo actio de estescompuestos S 'It) Iva per r accionos de trans ilacl6n,coll-1 nsaclon II cxldaclon-eeduc 'j fl. Lo: io "strcs ti 1 '1 n una

TABLA 13-6 Energiasibre-s. estandarde h ld r6 l1 sls d e a lg enes c ompuesto s fo sfo rila d& sy d &1 a ce til-C oA (ua tioester)

A G ' O(kljmol) (1c~l /mDI)

F osfo eno lp i v eto -61.9 -14,81,3-b isfosfogJioorato( ~ 3 .. fo s~oglkerato + P I) -493 -11,8Fosfocrea t i l l ( l -43.0 -10,3

A O P ( AMP + p. ) -32,$ -7,8A T P t~ A O P + P ,) -30,5 -7,3AT? ( A M P + P P , ) -45.6 - 0,9A M P (~adMosina + P I) -14,2 -3,4PPI~2PI ) -19,2 -4.0Glucosa 1 - osf ato -20,9 -5.0Fiructosa fosfato -15.9 -3,8G lu co sa6 - o sfa to -13.8 -3.3Gllceroll- fosfato -9,2 -22A o o t i l- C o A -31,4 -7,5

fiJeo .13 1 1 1 \ ~ p ene d e l Os d at os P rmW n lt 1Ie Je ' l L P . ( 1916) an .Ha t1dboo o J ! I 1 b a h e -mistl)' . 0 ' I 1 i M G r I ! C u l a r l i i a lo & y . 3 .' e c , {f~~i1IiIlI.G . D . , ed.~.P I ! ; $ , ' . 1 . 1 1 I I I CI~c" l I ) fji, ... If.I,lip. 296 - 3< >4 , eP IC 1 ' r e 5 5 . B oc a R am I \. [J v aL or p a ra Is e lW )~ IIl) re de ~Ii$i$ d el!'P , e sc ! F I e ' I !A .&AtBWr ,A . (1 955 )S d i lr d fr e8- ene r gy c ll oog ef o r t! r si lJ d "U Iy5 ! :; o I1t 1 e( -i!pI1t\S1lhoailltydnde blllIj , 'e In~ 8'oohMIYSil 'y 34, 11,30711,310.

13,2 TransferenCia de grupos foSforilo y ATP 499

coo-IeH "I ~-NC{~.)

AGoURAt.a-5 Hidrolis; ls de lia$osloanliN. La rCllufael IlolaellP-N de la Io!focr~atina produt:@ueal inu, . qUit ! . t < i i !Sbtbi liud! 'par I! J rle 10 1 M e-res de ) xIg cn o; e n xm se cu c nc la , hi. dlfcrenci t en nergJa libreen re el activo y Sl,l~PI'"OdUCl . d hi r Iisis, qtr ~stw 1 . < 1 -bilizadlJSpor resonaueia, es mayor para los 0 ste es que paralos 'f S d ox1g no comparabl s ( J : o ~ i g . 13-7), En ambocasas, la hidrfllisill df'l eslf'l' genera nn aeido c : a : r o o x J 1 i c o , quepuede ionlzarsc y adoptar varias formas e resonancia. ECOI\jUl LO,estes Iaetorcs tiel en COl 0 resultado una t ! J.G "grand y ronun valor n glJUv (-31,4 'v l /mot) pam hidl 'o l i -s is d el a c e- ti l- C Q A .En r sumen, n Iasreaccion S de bidr6lisis V-


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500 Capfbio13 P~lnclplos de bloenergetica

I i . . '-?:OClI:J~C:!!. + la-dBOR

AGURA 1 3, -7 I1ergia m ,~ de hldr6l1st~d lo s I l i o c i 1 lo s meres d e o : ~ ge no .Lo s produc lQ5 de ambos 'pos dere cocoes d hidr6li$i lcnenn r l(imi\d"JT1en~elmisnro co tenidbde eflergra Iibr ~ ), p erc el tiO E !ste rIleneuncomenldo en gfa I iI> superiorr de l e s t e r de oxrg 00 ,1 :1 solapamiefltQde t bi ta le s e nt re o s a~ d 0 ypc tm i t e l a e st .1 bi li i '. H: i6 n pe r r es o na n ci ae o lo s ~I I' de bXlgtlnO, p ro e l$ l a p am i 1 t d e o rbi lilies nt r IIQSa t mos d e 5 y C no es t i ln b n yr i nlusaF po ta e st ab il il ilC ; io p o r resonanc ia .

I

A'fP, acil fosfatos y t oesteres; (3) los pro u to estan 5 bill-zados pot is m riza ion (tautornerizaci6n), como su de conE llIc sfo e no l pi ru v a o : y/o (4) 1, s p ro d u to s e . . ' l t . a n estabillzadospo r re sonanc t a , c omo Ia r eauna li b rada a partir d e la Io sfo -ex atina, el i on c a rb ox ila to lib er ad o d e lo s a c il fosfatos y uoes-try el f,fa (Pi) liberado de enlaces anhidrido 0 ester.a ATP p roporcl ona energia po rt ransferenc ia de grupoy no por s im p le h id rt ilis ls

'c 1 1 1 ) . ( 1 e ne ontr ar em o s r ea o lones 0procesospara los que el ATP summtstra ergia Y , oontribucl.6n de)AT P a estas reacciones se indica normah e te t . a J omo smue tra n Ia F tgu ra 13 -& 1,c on u na Ilec ha senc .il la q ue m s.tra Ia c enrersio n d el A 'I'P en A D P Y P I ( .e n a ig lm o s C3S()S deATP e AMP y ptrofosfato, PPj}. Cua do se esc 'ben de astamanc ra , ta s . to nes d 1ATP par e en s im p le s r ea lonesde hldr()lli ;is en la que ill ag a desplaza alPi (0 a J PJ y unosi nte I' tenia '6n e decir qu una reaccion d pendierue deATPesta "tm ulsa a po r la n i cW ' s el ATP".E to 1W ' astL a h id r6 lisis d el A T P per se no rna lm ente no nsigu e nad axcepto liberacion de r, 1cual no p ed impulsar unp ro ceso q ufr nic o en u n 5 ist rna l so te rm le o . L asc io n s en ci ll as t al es orno las de l a F ig ur a 1 - . representan,east i :n v a r! a b leme t tt .e , u n pro end s pasos (Fig, 13 b) eneI q a na e la mo l la de T , ya sea u n grupo C o .Ii nlo 0pirofosfortlo 0 la porcio adenilato ( AMP) , s transfier' pri-mer a u a J ula d II " t r a t 0 a un Tf>.sid 0 a m in oa c id o d elID nzirna, Q edando unido de r na ne ra c o va le n al sostratoenzlm a y Ivando as!: su co tenldo e n e T lr gi a libre. E ll el se-gundo paso, s desp ia -za la p o reio n q u n.tiene el gru 0Ios-fa transferido en el primer paso, ganarando Ph PI 0A 1P.Asf, el ATP participa de f or m a c ot 'a ie '1 lt Q en hi reaeeldn cars-l izadn nzim l- i am nte a 1 \1 a rta e ergfu llbr .

Sin embargo , algUllOS p r ceso s l1 ' i imp l iC orup f(h(orilo es d plazado por INH3 Y lib er ad o c or oo P i'


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nallzan Sei)ales deseneadenadas por l lo rioou8I> 0 pOI" otros fa ... .tor s xLracelwares c c . 1 ; P a l _ l ! o I .

Los, 'om,puestos fosfuio que se encue tran en los orgarus-m os v ivo s p ued en d ivid irse d e {oIDIa a1gO a rbi1ra ria en d os,rup 1 > , b ad s n SWi en rg!as li res estandar d hidr6ijsis(Fig, 13- ). Lo s compuestos de "alta elletg'ia" tiener una O'()de hidr6hsis rnasn g


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oH I ( ) - . . . ( ) ..B~ --j,.\rir'nlntl

()II'P

TrlUlaferenciad (ldcnili lo(c)

502 capitulo 13 Prlnoipios de bioenergetics

d alta p .nel 'gfn p ro du cid os a tr a ves del catabo ismo astampuestos 'OIflOl,igl~JC U, nvi r ti ( i>_ncto los e ~dP.: ' l ma. t i 3 qUlJnj~ d I fir es c iaJ para 51 1 pa-P 1en el metabodsrno. I'l.ll!llqu n solucioll ae usa elATP es

o k:.T/mol)que sonnccesarias para que se r d esus enla .es Iosfo h dri 0, el Ail no dona espo t.;inf>;tmeJ1tegrupos fosforilo al agua 0a I s otros c i e ruo s de aeep t o r c s po-enciales IIItt lula. Solamente LJ. nd s n presentes J 1 Z i -m as :- ;p oc :U jc os pa ra d ism i urr I en~ rgia d e activaekln t ieneIngar Ia t:ransF rencia d el grupo [o:;[ol'i!o d de el ATP. La cc-lula e. ,p r CO l L'ligui nte .. ' paz r gnJa:rla djsponibilidrui rtf!laen l'gJa transponada por el ATP a t rav s de 13 reglllad6 n rtelos drvcrsos nz.iroasque ilClti,U\ sobre I nu sm "

E I A TP d on a g ru po sfo sfo rllo , p lro fo sfo rllo y adeni1ltoLas reaccioncs del ATP son gen ralm nte desplaUllHicnrm I ofill .O R S ,2 .486), en los que el nuc1c6filo puede s r,por ejempl ,el oxigeno un alcohol 0 en 00. a.to 0 un nttr R no d la cr atiJ. l ' a de la d 1\11 l at er al r ll 1l a arginina histl- 1PPi fonn do CO \0 S bar du to de la ~,den.l l l . lacI611 es hi(.!floh-; > ;a r t oa r t o s p. P ()f e l enzrms ubt 10 piJ.'ofo fa,to inorgaoicQhidrolasac liberando 1 k.J/mot'i proporcionand 3081ll' "em-lJ~61t" c crg6lic ndicionnl para t o . reac iOnde adenlllla j611.E n of 'Lo , ' m o o s enla s I o sf a n Id r id o d el A 'TT 'se rom p anell la reaccion global, Las rea iciones de adenililaclon so ,porlfml , lennodinumicru.ncuLmplodp. ista stra gi;.t de ~CO&; l .8 -nu nto eU l:!l:1{ lie ,

E l primer paso c I n a c t iv a c i o n rI un actdo g raso , bienpard su oxidaci6n para producir en .rgia bien para su uso n las[nL sis d e lip id s m as c om lejos, (>Sla ( rm a I n '\J stertl61k.o v~asE'rig, 11-5) La. ondenssc i on directa d WHi "dograso con 8 1 coenzima A s n I rg nica, peru laforma 1 6 1 1 delf tCJ) graf;o- A S~ haf:~ P ergontcs nedlante Laeliminaci6n enpasos de dos lVllPOS fosImilo d I ATP. En primer Iugar, setrans ere ad ' l l ilato (.AJ.\tP) desde eI ATP at grupo .trbo dlo de)1

F IG U RA 1 3~ 1 0 R( ! c c ione s d e d@ s p l: a~m i en IOnudeo Iii 0 del A.lP. Cu: Iqui fa 00 los tH!SJIOO"< I t > P (a, 1 3 0 1 ) p ue de s erv lr c om o d ia n.! e le ctro ((li apa, u ;uaque nu I ' il ico -en esre caso, par clu -1e6filo m arc ad o _ '60 :. E I nucleOliI ! ) p ue de se r\I " lc ;o ho liRO H), n gru po c a rbo x i lo RC -) 0n fosf nh ic tr id o ( n nudl :' os it lo mono - a difosfato,

p r ~ J cmp 0.C al u a nd c el 0 i f,e no d el nude6fi1oa la ca 1< 1o I I n 'Y , 5 ma r ca e l o ) (i ge o o e nl az a nt ed I p ro d u 10, 1 0 q u e i nd ic a qu e ef g ru p o t ra n s eridod d el ATI'cs n f~rnrllo (-p J. 1,no unfosfa t (-0 f) . (b) I


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.:ci 10 graso, formando un anrudrido rruxto (acil graso adem-la 0) y lib undo PP,. El grupo tlol d I oenzlrna dcsplazo. acominuucicn el grupo adenitatn y forma lin tin~!1t rea d nnc !> .

En Ilab ratcdo lie utili7.an hicifertnay ruc:.ifel1lstl puraspara rnedir antidades muy pequen de ATP ilL tl\'C (1(" I.~intensidad did st lin Ip. 1


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504 Capft l i lo 13 Principios ee bioenergetlca

La fo rma ei on d e mac romo lecul as I nf orma tiv as.r eq u l er e ene rg iaC u am lo s e u ne n p rc cu ra o r - ,se nc il l formandopoUmerQs d eetevada masa molecular c n seeu ncias M1inidas (DNA, RN pl'oLeinas), tal como ~S('.ri e ell detalle p Ja Pane ill eeste tibro, requiere eIlf'..rgi'atanto pacalH condensaeion de S

I\ido trifosfuto ,est aeoplais un poltm ro con una secuonea specili 'a.B ATP aperta energl'a para e1 t raQSpor te ~c tiv oy fa o o nt ra c ct on mu sc u la rEl ATP pu d 'llUlinistrar J. a energfa oars trnnspClI at un j 0una molccnla a lravcs d una mombrar a a )Lro compartl-I iento acueso en inde SlI' o nc en ra eio n es superior ( aseF~ 11...36)_Los ro f$O~de transports son grsndes cor s umi . ..d r e If! energ la ; en el riM y '1 cerebro humanos, por ej 'In-plo, has a dos let, i dt' la crg{a CO r sumi a en r V SO sulillzap 11-

d.iBnte e Na I la Nn I-ATPasa If! za uu aJ blo en laconI' nuaMon de la roteina, 1 < \ de f Iorila'i6 riP-Iendientecf e K+ favmQ(:e 1 t uorn II . la ! I e rmaet on o ri gi na l. Carla -j-do (JeJ pro 'os ) d e transporte da Iugar a la co v rsiOn AT!>en A f)P Y PI Y es 1 variacidn d. nergla libr d la hifirol is isripi A ' l' P 1 1que imputsa lo s

f sf 0 10 a .l c:nzi a, no al ustrato,E 1 '1 sistema COl tr.ktil de las ' lu 1 < '$ dpJ 1 1 useulo csqu .

le!.ico, la mlosln 111.:1~ina ('st -n especializadas flL a tranll-due 'i6" fie Ia ene-TgIf!quirnica del A'l'P Hmovin ent (v

IoCadena O=~d RNA

:H. , ~ J ' I I ( I ' ~f'-O-f-J-O-P==OI I0-~'1o ()p I-0 POP1 Io 0P ~ z j, , , tAl~p.

1- -< H:! 0 G ltla .o .ina J, U TI'

jH 011O-

jI0IO-p-o-I?CH Je 0

adenad RNAa.I.orlif3da nun nucleotide \.H H/H""'___"H

el l nFIGURA13-11 Los nu os id 'os trifomto en la 51n1 i del R A.'on cada nutl l'ti Ido m nofQsfato adicionado a Ii.! d nil n crecl-m te nt o, so libl'ld uPI', l e Il id ro liz a a ( lo s PI' is hlr l rQli ' i isde lo s00, enl ces (,os'Oilni lrdrido d~ cada nucleotide a lei nado proper.. lo na I Ii rg ia p a r a ~ r m a r lo s n la c es n I p o lim c ro d RN Ypa .r tonslru ir un secuenc ia espect l ea dt ,: n e6t' CJlQ5.


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-brtlJas de miasma a 10 larg d. I s filamen s de uctma (vaseFig. 5-32),10 QI 51' tr i c c em 1(\c on t r a c c t IImar.rosc6pi


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60 6 C o iW l o 1 3 Principio!> de bLoenergetica

E I p ollfo sfa to ln org an lco e s u n d a do r p o te nc ia lde g ru p os f o5 fo rilo

oJiP) P.S II I limero lineal C:OITI-pues t o d r ru e li a s C:P. cen tena s d e ro sid u s d P l uni Sa travJ1z.ima (rec crdese ellltc ianl te l f > la Hue! ORi10 difosfuto quinasa, d edt. ant s). Un SE>-gu do enzirna, la poJifusfil.to quin a2 , PK-2), cataliza lasintesls WV sible d e "TP 0 A TP) a p a r t ir d pollfuslatoGDP COA ()l ): . . . ~,,vlft GTP p4}IiP": : $ ( : r ; 1 " P . i e tt 1a PPK.2 adua princlpalm ute en la diT cciofl deslnlcsis If ! GTP y ATP y que I" PK-l 10 h i c e _ mp lo , 'l 1lP :- ; a 'WTlIlla ClJ,f).tldu ill:; celulMs@ ha eu t c r fll un In dio c o n clIl'encin d n ino iic id . S 0

ta acurnutacto nner una v('.nl.;ijade s perviven-Iiminad6 d los genes de las polifosfato quina" S

ismifl\.l..e la capacidad de ciertas bact rias p%ll6 uenas parai rwadr r t.ejid annnales, P o ilia d mos t r a r se qtlf'l lo s enz in a ss n, p o r ta ito, dianas vu ln ra hles IIcl d esa rro llo d e nu vo st " : im l a .r .O S a n imler bianos.igun g n de levadura codtl'i a una prol.ef de tipoPPK-I , per site 'sitalf cuatro ~elll!S,no relacionad So nlos genes de PPK bactsrianos, para la s{ntesis del Iifo&fatoEl mccan i s ruo de s(n Is d polifosfato n lo s e cariotas pa-reee ' . m u y d ifc n> .n .(> a l d e lo s procartotas.Las ecuac iones b i o qu im i c a s y quimicasno son identicasLos b i ulrn i.< :os cs r iben. as 'u .a " ( nell m .ta b6 Ik .til: i d e f, rm a

xi.stl n IIvarl s st dos I i nizaci6n y, como hemos s na-lado, lasdir. n ' pcciespu enunirMg~ I.Par j mp l o , apH 7 Y li+" 1uM., el j\TP existB las Ionuas A~ ,H Tp3 ,H~'I'P!!-, 19HATP- M&A1'P. in rnbargo, al n nsar ell elpap I bio16gi .co del ATP, no 1.a.tl05 si In r lnt 'a d s ~11

o este d t a l le Y onsid r a U1QS a . < : i eelA T P c om o u na a ntid ad J id ' p or nne . su ma tie espeeies y esenouuos su hid r6 l lS1(''VH10 Ia e cu ac id n m o qu lm ic a

A1 'P+ H : z - - A DP + P I{ l o J " \ don de A TP, A DP Y PI so n sum a s d CS T eel . L a e nsta nted e .qu iHbt io a p a r n . co rr p o nd i nta , K ' . _ . ~ ; (ADPl lP , l I fATPj ,d p no d I H Y f lp . la concentracren de Mg2+ lil>r', Ob. r-ve!>\. 'q ue Ilf yMg2+ II spa rc c en en t ' uadon hioql1fmicapu s ie 1"anLi .1 1 rl eonstantes. Asf. UI\a.c uacion ic -Quf tea n equilibra H. Ig nt la carga, unq s.i~'Qui}jbrado. '>los 1 '1 St


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RESUMEN 13.2 T rans fe reBc ia de g ruposfosforilo y A J i P

E I A 'J' c,oflst.ituyp. 'IA u ru 6n e nt re catabom.'1l l0 yanabolismo. Es lamonada energ ica d la cetula ' l iVC!,1.1,. eonvorsi n cxcrg6n.ica del AT? a ADP Y PI,0 aAM P y PP Io s li i a r .o p l.'l d 1 3 .s m unhranas con t r a .gtadl nt s d CO'n ntra 6n Ie potencial I tri "0.

lx 'l.~celulas connenen otros metabolitos con energtasde h id r 6 li si s g ra n o es y tlcga iVM . Ent r lIos seinc tuyen I rosfoen JpiruV', l l , el I" b i..< l: f( )~ o ~ k ..e mt oy ta fO$: oereatma, Bstos .ompuestos de elevadaenergfa al i~ual q u e fll A 1" P, j 'enell W\ p oL en cia l d etransfer 'ncia del grupo C o s forilei, v O l d t r , son buen .sdadores de gmpo fos[orilo. Los ti~tere:; tambi ~nLiene dC:\' lldas en@rg;as libr s (l hldr , ( \1 is is ,

E ] ,p ()l ifo sta to m orga ru co , PI" SC11l ell to da s la scawas, pued servtr Ol1'lQ res rva d j.U'IIl) 00 fI'lSforiloco el vadopotenctal de t ranslereneia ,

13.3 Reaochtnes de oxJdaclon -reducclenbiol6gicaslA t transf r ucla C g rupO l fosfotJl s una u las caru(; tcr isL i -, . . Itr a ! s .el me t anohs rno . n ig at imporl.allcia es O lTOtipo de tnulS[; renda, la 'transferr>llcia de el tCOftCS en lasI' a .-on .S lua-b a Jo r@a l i' l. a 0lWf l o s o r ga n is t 5 v iv os . E n l os . o r g.m ismQ S nootosintet i . OS t J a . fuente de eiectrones s[m c : ompUl

13.3 Reacciones de ol(ldaciim"reducclQnbiologicas 501

( '! lo o l.r O Il P.Sm< l< ;c le va c ta , l ib er su u 10 ~ l 1e r~ L as celulas conue-ncn nna serie de transductorcs de energia molecular que trans-f, rman la n rgf d 1 f it U o d e e le ct r ne s e 1t rabsjo Ilell

Empcz.. .T moo nuestra disc.usion con una Op~qcrjJl i6n delos tipos generales de reaeciones meLab6lic:as. 'e n las que set r - t l l "1i~r It i.~hlCtrOfl ::i.,.ll 'pu6s de corutid erar la s bases . ri-cas Y lqJerim I1tal para bl det rmin.: ' i ' de l~amblos d~

nterm ino s d e Iu er zasta Iuerza, x-l resada e ;r vol ios, Y la variaci6n de euergia ib . expresadaen jOl i I I i lS . Concilnir(lrnos n Iiidescripeion e las estrueturas yInquimic de .oxidaci6n-fNluf'.d6n de ~oorransp rtad res tieelcctrones ospeciahzados m3S comunes.

E I flu jo d e e le ctro ne s p ue de re aJ iz ar tra ba ,jo blo log l coCarla vez que utilizarnos un motor, nna limpara 0una chispapara cilccnd ri a gasollna em un rn t r de coche, uUlizanl S 1ujo de el C l ron . pa a . realizaJ'~raba.io. n J l r C \ ' U t qa 3ti-JUellta un motor, Ia Iuente de eleetnmes puedc ser una baterfaque o ntiene dos (is cles , q _ u 1 m . i as que dilleJ'e:l1 n su afinidadPOT los electrones. Los cables electricos nroporcionan una rutapar I flujode cleetr es de s d e la espe< - i e quImie en un polo. Ia h f\~ .a . a t I,rav(is r l~ l m o t o r, a Is esp c ie q uim ic a en el 0 1'0

polo de Ia batcna, D bidn a que Ia.'tdos species qulmicas ill-Iier n n 6U afirddad p r I s ele tron 1 e.stnsnuyen esponu -neam 'nl a trave el irclliw. impulsados po una ruerzaproporcional a ta diferencia en afinidad electronica, In.1lnQr1!ael.ectroblotr'i% (fenl). La fu tZ elecl1'otnotriZ (n rmalrn teI nos pocos vol1.ios) flllc rie r .a 1iz fU " t.r bajo si se colo a en elcireuito un transduetor de enr. ,rgia ad c ad0 - ste case W Imotor-. El m to s ued acople r a . d fer n('es d ' J ,) ~ Ivesrnecanioos para realizar trarnqo ltill

Las c 'lI.tl ..s vivas W : l len un .. trcul "bioI6g1 a ll log ,C


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508 Caprtulo13 Prlnciplos de bloenergetlca

Los principilJs de Ja at ecroquW lca que ,l{nbiernan losc am bto s d r :gla en eJ ctrcuito macroscopico con un motorY l A . t, e r f a . se aplican can i g ua l vahdez it los pro es mol eula-r S q u e a c om p an an 1 Ilu jo d . lec tro n en 1ns ~ hlla s vi" s.Dlseutireme s guidaroentc p . , < : 0$ P 'n . pios.L as rea c:ciones de o xid aci6 n-re duccl6 n se puedende scribir en fo rma de semir reac:clones}\\Ul UI! La0 .d ac to n y ]a reduccion ha n de ten r lu ga r 'o nju n-ta mente, es co nv iii nU l aI d sc rib ir rr t rerencia..s eW , . cJ ron i rASC nsid rar las rlos nitades de una mac- c i on d oxiLi.aciun-t UC-c i on de forma separa a, Por ejeulplo,la xi C I d I t II ffo-rroso por el ioi


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3. n fo rm a de ionhidruro (~H ), que incluye desI c tro "'S. S suoedc ~1 e l c a se d e l as d e sh id ro ge ne sa sligad.as a NA D deseritas m a s adela te,

4. A travcs de unaC01'Ilbinaci6fl, ctimcl.a cn,t0 if{JfJrw.En este easo, oxfgooo s com} ina co n un reduct rorg6.nl' y s incorpora d fomla ova-lene, ta l c omosucede en la oxidaci6nde un hidroearburo aale hol:

iR-CH" io~ n- Hz-OHEl hidrocarburo es el dador de ~l leones y el awmo deoxfgel\o es el eptor de le rron '

Los euatro tlpos d transfer ficia el ctl'6l1.1 s d' n n las 'Ill3:>. EI t.erminQ IIulX equ:tvahmte d,e r dneet6n se tilizanormalmentepara desigrmrun equ iva len te de electrones sun-ple q participaell til IHeaccl QKi ,d n-n du cc i o n, .mimport.a l ' l i I'!fltfl flQlliv8lellte el:!WI electron ' P eT SIS, un atomade hidr6geno 0 un ion h i d l ! ' U 1 ' O 0 si 13trunsfe.rencia d o cl ctro'nes 'en!! Ingar Ituna r eaocl II con Q xig r 0pa r< i ( ja r u n pro-dec to Qxig rod . 0 bid o a Q ue las t o l~ la s d combustiblebioJ6gica.ssuelen ueshldrogcrwrse c:nzimiitkame:nte perdtendoa o . . ' q ival I d nx}\lr.ei(ln ceda Ve2., y debld a que cildatomo de origcno' pueda acep r dos qui alentes de rOO -ci611, l s b iOQ I.I1 tn ic oss e fie l'e n,'p r c oa ve n ion , ' I : . ur t ida.ctd las ox lc tf l( !iones b io l6g icas com a dos equrvalentes de re-ducci6n que pusan de un sustrato al o~g(mo.lo s p ote ncia 1e s d e r educc lon so n una med 'dade Ia afjn idad por los electrones, ando P.}1, 11 Il soh I ion se encueruran COnjlllltan11!J'tW dos pa-res redox conjug3dos, se p d producir espontaneamen 1.rMsf .1 " .!'Ida de el etrones desde eJ dador de electron s deun par al aceptor ds I~tro S (I 1 I,tO.Laton I.'I'!,I ~.t\ tIugal' de la reacci6n pe de de I' afillidad relativa c 1 I scepteroe 1 'Lroues de carla par redox por O~ eleetrones. E I poten-cial dereduecidn estandar, EO qu~ es uuamodida {en v 1-tios) C 'sl.aafuddad, pu de d tern . IS en un cxperime tot . a J nrno el rlm;Cl'ito en Ja J! . . .gura 13,14, Los electrnqnimiccshan escogido como model Ie ref n '111a scmlrreacci6n

H + e" ---7lH2F IGUR A1 .3 -1 3 E s fa d os .de oidaci6n d el ( ar bo no en la :bi osie ra . lo.e sta do s d e o xid a i6 t) il\.ls lJ< !1 OO f '1 l algunos r o rnpu ~ ' I } ' i p ~ell la -t tvos, ffje.se el lector 1:1\ el carbQl10 [1rojo y S1JS elel;lm s Ia an-tes. C a .nd o este c a OIlQ st a I1laz do a l aloma de H , menlOeilectro egativo, ambos ete Iron enlazantes len roi ) se il$ignaf') alcarbone. Cuando el carbone csl


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Silt C~lo 13 PriACipios de- blocncrget~a

Apanwparamcdir In fem

(presione8t. D G ) , esta expresion se slmpDfica comoS L '


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13.3 Reaoclones de oxidaciorwoducc;ion biol6gicas 511

P o r c o nv en cio n , AE'" s ex p resa Q o E'" p ara p .:la e ep t o r deel ctron s me (),S B, a para el dador de electrones. Pu 'to Q een nestro ejcmplo el acatatd 1Ii


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512 Capituo 13 Pr1incipi05 de bloenergetlca

Ai , s flibl ca lc ular la variacion de E rne gi;; llib : parll

C"I:iUt06 + 602 -46 2 + 6H20Lt II una t!O'" e -::l8,jO k.l/rnol. Bsta . tin II raclon den rgia libre rnu supcn r a la II 'aria pa la sin esis deATP (v a 60 Id/n l; vca.s P . RecLJaclro 1: 1), Las CCJUhiS MIIIv ie n la gl COSaen C O \! en una . fa rea . ,I n 'con gran li -bp.raci6n de energta, $ilIOqu 1 hac II en U a sene (Ie reacdnes c ntrolsdas, alglJlIOlS d las cnales SO Il oxidacion s. LaCI1i'lr81 I r espren ida en istos PIn i t rr ' l zeno del anillo ) en la I o rma qu nono id (sin ca rga

en el nitrog \O),Obs N U fO lo rmdeoti os reducidos ab-SOt, ell lu~ (I nrn; las fonnas oxidadas no (l"ig, 1:H5b). t.:lsigno pU'it"vo ue las br v1 uras NAO " y Al lP ' no indica tacarga neta Ie ' las molscul S (u_lIluas cstan cargadas n gativ' mente s ino que el anill e nico uunida s r. en su ormaoxidada, con u n a carga p sluva SUOI' cl atomo de nil.r6geno.t; las abr vlaturas N 'H y NADPH, la "R" in c. 1 ion hi-druro atiamdo. Para referrrnos a us u le6tid s si espe .jfj.car su mrtad ~ oxklac n u iliw.renlOS AI YNADP.

13 ,O i l ntrJ.(, 'on I ta l ell' NAD'" +NADH t ! r l lam nyo rfa (jill s ca de alrede ur dc Ifl Ji.l.i;l.a NlillP' N r PI! s ('l

alrededor de 10-"'. t;llltlUehas e lu la s y lejtctCls,la projJurd6NAD+ oxidado) a NAL>1I (r dmj I) 5 elcvada, fav reeiendla Lransff .mmda de hidruro h(U'jr:el A D PRr:l fomlar NADH .Por cl c-Ot l t rano , el II (mflucido) esw pres nte goncraJ-mente en mayor- cuntidad qu 511 r. rtua oX:idada, AI 1 " , favo-rde d L a t.rnns~ rencia de hidrur\l desda ( .!INAI)Pll a 1ms m ;L l~ 1 .o , E S L O r ef l ., a I . v a l I s m e 6 lico s cspeciali7.adus dIus coenzim~


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13.3 Reacclones de oxidaci6.l'Heduccion biologic:as 513

II 0 0I I H }! H H1 . . 2 e ./ C


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514 Capitulo13 Prine plos de bloenergetJca

- p e .if ic id ad estereo-qu imica para e l 8 t l l f J o de P a g J n a ( s jfnzima C o e n z i m a fa n;cotlnamida (A 0 8) d e l f~O 'I s o c i t r a l o des l d r o g e n a s a i N A D A 610a-Cetoglutara 0 deshldrogeoasa INAO~ B 610Glucosa s -t os a to deshid rogenasa N A O P B 540Mala to deshldroge l l8sa N A O A 612Glutamato d@shidrogenasa N A O o N A : D P B 665GHcelQldehido 3 - f o s fa t o < 1 e s t lid r o g e f la s a A D - B 5 3 0tactsto deshiarogenasa N A . D - ' - A 538Atcoho l deshidrogenasa N A D A 540

h i( jr os olll If! desde li n meta'bolito a (Iro o lo r ,eJem lllo , en ,1< '1produo ion de alcohol durante la ~ rmentacidn d Ia glucosaor his (-aulas e I vadura, un ion hidruro d Ig1 i ec r IdciUdu~Hosrtr~o t~m.i ado purIm cnzim (,.ai~Gralrtcllido :J-foflfatod shkk g llasa,lJn enz1it'l de tlpo B) y tranMetido al NAD I J . - A H p roo l J .klo l\h~l.lctol\a la sliperfi.if' el ~mlimR y di-fun e a . otro e zima (alcohol shidrogenasa, un nzima detlpo A , . cual transf) re 1)11 II,IIl hidrur al ;K;el,.;;d I dl) pro-oll('jenrlo 4>tlll1oi:

(a)

fIG U ,R A 13 --16 D Qm inl{ i d e fija iO n del nudeotido d I enzoim"lac-l at a d ~ id ro ~oosa.(a ) '1pi cgUII d R0 5Sm ann es 11mo t i v o e s t r u m ' -r I $I lv[)ti 10 JLVH) .

1)NADH HI

(2)

3.fosfogHcerato etanolbservcse 'R l n la l ,... ' l611g J 'II no ha~ p ro u cc l (J C fi-

sum now de NAD+ 0NAnn los coeazimas Juncionan eatall-ti -ruucHlt' 'Iso re 'idlad -nada d p. I s pt'rro. cln nuna h 1 18 a negra, Estas .nlermdadp.1> l~ c a ra c t m zan p or la s " tres M; rm attns, d ia rrsa yd~l1u!TIda,seguidas en muchos asns POl' I ; )_ muerto. Haee lIDs ig lO , la p lagTa PTa una p f p. rmP -f la d ~ mnn; p . 1 1 ~ l su r c l p . 10:;~.stadN Ilnidos @ndonde e rna:iz fa un componente bdslcode I t . l dt e a, I\a f a . unos 1 ,0 0 at' . d 5 Y alred . r de 1(1.0(10mune ron P .f I , .. ~ }fa" y 191\1, E n H l20 Jo seph .o ld bc r~ er r !p .-mostr6 que ]a pelagra era dcbida a una insufici nciu en la dictay en 1 37 Frank SLr II&, D. WaYll ' W oo lley y C onrad E lv '1demiMntiikal'Oll 'a Ria : in" (.'011I(l t~ ntc curauvo de l("l\gllane-gra. 1 . " 1 SlIp!'E'1 eraacion d la dicta. humana con este cone-mieo compue to eondu] ;; Is erradicaci611 de Is pslagra en lasl1ohlaf: ion~q c l p . J mmd o ricsarrnllado, ( '.on una eXCl'l lr.ion s i , g -nificatfva, La pelagea min se eneu ntra tile los aic


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Niad(acido nicotlnioooI Ia, "NU~

Nioot ina.m. ida

o+NHI S

CtJCR,-CIf-COO

HTript6faTto

RGt lR A 13 -17 Eslructura$ d la niac ina 'Caddo l1 i~tjn i(JO) y 5U d ri.-va do nio olina ttrida . 1:1pre 'I r biosint ' io de esros compuestos E!Sc llrip I6fa .! l . n Io !lla bo mto rio e l a ' ido ni ol in i 5 obruvo p r i rnera -nllffit~ pur l C i d i f io n del prod o nAtural nioo 'nil, illnin e I a [n o ojcoltnico cola nico tinamida 'uran Ia p loi le r" , pero la nkotina (delo s cig;millos 0 de oU origcn) rw 11 1m ~ ; t iv idad .u ra t iva.

clestilados q e careceu, practicarnente, de vitaminas, entreellas la n' in. E lU 10 p OO O S luglll'CS, como in lies L a d 1Dec-n e o n 1 3 I n d i a , I ' p el ug T'c l a i m a p ar cc c , e S, J1 ~ ci al mf'n te e nr re

los pobres, 'L os n bo fe otid os . d e fla Vin a e stc in ru ,e rtem en te u nld osen las t l avop ro te inasLa fia.vQpro-tem (Tabla 13-. ) son enzanas que catama.nreacciones de oxidacion-reduction util iz:mdo ell1avina mono-ni l le-6ttd (FMN) e 1 Om i na adsnina dlllucle6tido (l~'AD)C())l'H)C r17. i fnt l (fig. l' 18).Estes coenzimas, lo s Ducle(ltidos de flavina roviNl n d ' la vitamlna ribofla ina. Laes-uu tura de an lIos rUs~QlI , td "de 1 s nudr6 idos d flavina (elanillo isoaloxazara) se reduce de manera revernibl ,a p andouno 0 dos .Icctrorl('S cll f rrna (I iun 0 d! OIT os de hldro.Bel1 (ca la tomo eonslsto en lin I r .I ;r ,o n mas, n proton)d . se ll> In) sustrato reducklo, L as fo rm a s eornpletamente redu-cidas se abrnvian ~ DII:!~' YM H". Cuando n nu(']e6t ido defla vina fo ta lm ent o lJd ad o a cep ta so 0 li n el@f:.trllJl (1111 a . t rno

F I ( 1 n&:.tfong,1\fOl-19{3

13.3 Reacclonesde oxldacI6",.reducdon blologlcas SiS

. . ..."..' ,TABLA13-9- Algunos enzimas ( flavoprotemas)que u t m z a n c eenz lma s de n lJ lc le 6tid os de i1aYillaN u c lo o tid o P a gin a (s )d e f la r .4 m , (jet t e x t on z l m a

AciI-CoA deshidrogenasa FADDlhldrol1ipoil deshldrogenasa F A DSuccinatodeshidrogena.sa FADG lioor 'I 3 -rosfato dest1idrogeflasa FA' )norredoxina redactasa Fft!DN AO H d eshjdrogenasa (Com plejo I,) FMGlioolato d esih idrogenasa FMN

638605612714-115869696-697767

de hidr6geno), ssproduce 18 1 'i rma semiquinone del aullio dl:l;oaloX"dzina, abreviada PAUli t'MNli. Debldo TI4>un max imoentre 370 y 140run, La forma radical intermedin, reducida porun 1 . tren, l ien 1M !lO Sde ao s re t n a 380, 400. 5 0(L5n.m. Estes cambios se pu idcn utilizar pam analizar raac-c to c s e m b.ls~ lu c intervil:Hc u na Ilavoprot 'ttl ,

, I n 'l o lid o d ~ fJavm a 'sLItu nido fn .r tC J nte el l la rna -yorfa lie Ilavopro efnas y en algunos cnzirnas, tal 5 como la

: d U U . o d s hl .d r o gc n a sn , 1 0 .ti t ,m an ua cova l lte. Es o scoenzimas fuertomente umdes se c l ncrnman nropiame t.egrupos proatetices, 0 trunsfieren electrones dmmdiendo das-de un 'JlZ:irtl(k ti otro; en Iugar de cllo, proporch Hall un !ned!PO I' I qu Ia t14lvopr im l P l d r cner t m o ra lrn ntE ' c l c -trones ruieutrus (;l.ILal.izn Ia transferencia de el ectronos desde

un su st ra to red L 'i t lo a UIl aC{!J ) t . o rtI cl ictroncs. na caract ristica impor-WIle de las II voproteftms La'. ria-bil idad I'll c l p o li C nc in l r le 1 "Q c il l( '( 'lo nestandar E'f}) del ucicotido de fla-ina llgado. La Iuerto asoclaelon 'litre

,e 1 L~llUsleli '0 can-Iiere a t u uillQ d e tla v:ina u n p otenc ia l d ereducei Itt Jp ic o d e 1 8.t la v protclna es -pe 'Uka, qu(' {'S, a VCL,(,S, rnuy difererrdel fluclco 'do de flavina fibre. El FADulli(.i . la sue 'in' to rl S litlroe nasa,o r ejernpJo, 1ose= n n E'~ 0 E > . r ( ' , a n a0,0 V, en cornpara ion on -0,219 V(wad F I' v ' hi m,1')01-1962
mailto:el@f:.trllJlmailto:el@f:.trllJl


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518 Capib:J:lo3 Prlnolpios de bioene~tiC8

CYYN~ ,G~N~~O ,

C~IHCORFMN I

III~fl=-I"_!X~

3 IR~ (F [NH.)(semiqcinena}

Fliivina ad~ru.n.adihucle6t.ido (FAD)y il ll :v in a I fDQDooude 6 f; id o FMN )

para el .~ Uhr . El W para otras flavopr tefnas va desde-0 .40 V a +O. t l6 V. La s t1a vo ro te ina s su eten ser m uy c om pl -Ja s; a lgm ta l H e en, ad mas e u n nu cl .'U d ( d . fia viJ1..'l ,onesmorgamcos ruerte rente unidos (hierro molihdenc, p. ej.)que p d n part,i.illf ell transf enclas de i et ron 1> ..ertas: avo rotemas ae nan co un p.avel IIlIl.Y difcrentecomo receptores d luz. Los cripto()l'~rmos s n una . f u m i l l . a . della vo pr ole iM s a m plia m en e d i. t r ibutda en 10 ' phy l a eu ' fI li 6 ti -. s qll' tntcrvionen en 100elect s de 13Juz azul sabre el desa-rrollo de Ias plantas s y en lo s efec to s d Ia IlIZ s c o r e I s riunescirca .an s los maRlf!eroOs (o cilooon S "116siotogfa y bio-q u !m i c a COllI n penodo dA 24 h o rn s). L o s criptoeromos SOIlhwu61ogos u otra familia de flavoprot Inas d e n o m . in i : ll i< - 1 S t o t o -l it,

AGURA 13~18 Estructuras de FAD y FMN o!(id dos y reduddos. EIFM N c o r u ;i st e e n III estrU C lU ra q ue se m u tra ,p or enoma d e la lineade t ra zo s d el FAD (om1 .3 0 xid ., da ). los nu cle ottd os d e fla vi ac epln tld o s a rom a s d hid r 6ge li lo ( d o s e le c non e s y d o s protones). q u e apolrc n am bo s en e l sistem a anu la r d e la f la v in a , C u a nd o el fAD 0 elfMN a c p t3 un 010 . i1omo d hidrogeno, s fo rma la s miquinon ,que I!'S un radical libre cstable.

oxi ac ton se cons tva en Ionua de ATP a rncdida queJ e s e l ec t r ones p ag an a t O~.

U r actiones e oxidacion-redu ion blol6gic;asSf. puc en cl( '1Rcribir It~rtil' c 1 ~ o o s semirreacclenes,c da ia d liascon un p to ctal de r du 'OlsU rn t l a r c a r a c t c r t st i c o , B".

,1.'U 1d o fie c onec tan d o s semic t d a s e le t ro q u .fm i ca s,carla una dp. '!'lIas en los oomp nentss de unasem ir re ac clO fl, lo s e le t.r ne s tle ne n t Il ue ll cl a .. nuircie!;(iea InJacon I potencial reducckin maae1ev.ado. La fu rza de esta tanden ia es propcreienal < lIa d i . I ! ro nd a entre lo s d o s 0 .n 'iall",'! d reducer n(~E) y es nm c i6n d Jo , 01 1 nrracion d e la s S} ) ie soxidadas y reducidas,

{uchas fea i1 1 1 0 0 de 0 .' da 1611biol6gicas $()I\d eR hi dr og pn a.r .i on oo e n la s t Ju ' 'e translieren UlIO 0d os a to m os d e h id r& gen o (H+ + e-) d sde unsu stra to a u n a' PlQf d h id r ~ 110. E x , la s l' a cdOJ1csde oxid c i o l l - r educc i o J l celulares intervienet ra n sp o rt ad o re s < Ie e l ct . n e s e sp o e ia l iz a d o s,

E l A D 'Y t> J NADP s( 10 . ooenzimas


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el ADP 'Start unidos a Lasdeshidrogenasas en unmotive cstructural nruy co S"tv , do denorruuadop li !~l c 1 p R()~m:lnn.

1 F .'\P y p i 'MN , 1 0 . ItUc. le6t idos de fuw in a ,consLiLuy losgmpos mst:' co s Iuertem 11l4.>

P ala bra s c la ve

Capitul 13 Blbllografia 517

u ro d os d e 10 0 t ls vo p ro e fn lll:i . Pu ed en a ce pta r tantouno cornu . el ctrones y UJIU 0 dos prot nes. Lasl1avoprutelm tal bien sirven como r iceptor '3de luzen los 'l'lp to 'ro{U os : < en las Iol.oliaSO' l_.s.

Los t rmino en negrtca estan dJif"mido.iJ ell et gto$ari().ut.6uoro lISt d&est~r 499heterotrofo 481 d uililaj6n 5021tlet.abollJ)liCli!dot1t' li U Ialermodiniimka ala b i o ( , ) l l f m l c - r t . .

E(h"llll J.T.& (h"t;fr I~ U. (H ~niot/lel ' j1judy-tlC.4"d.CI5: The :, ' : > ' t { f a y qfBioc/U"'iy!irol P~ 'O( 'PSlfJlllmw: rI J J,,!-\l ifu" l l I U V l ? T ll i 'P f \' ! S .' l , ew Y rl tDht'usioll ~leadida.nlentl" escri a ~obr('1"-1 'ladi)n entreLld . lOpla l! , utr fll la tlm L

I".lorowin, H.J. (1(T8) Futtml.u#r.msqfDior.nl.'ryf'tli-S, cndeaucPress, Inc ., N 'W Y ( )I').; .[ Fu er .. d i m J ~r IJ

\ 'S C ' ri p c :i t\ !1 ( :b JI lI Y r i~ \ lr o S ll d ItI te rrno dina rniea ell10bjolo~ia.

_ ieho lls, D. & F el'gU S on, S ..J. (20 00 ) BiOPtll'l'fleti.rs ,Y ,At ,; .uk- ru ic Press, laiC .. Ne w lUrk.

O i l > 'U~IUIlc l$ r.l y li ieu i1u !';~ d.a d T l i v f ! l iI1lE'm iin r,I",]" tf'rmaIt\' 1< 1b"IllIII'l'g{'IiC41 ' d l " lo: ; rm.'tgll~~" IUlit


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518 capitulo 13 iPrlnclpos de bloenergetlca

Hanson, R.W. (1989) 'rt ~1'0. of ATP In m tabolism. Bux:JlCm1Fldj\lII amI UlizaliuJllJIphosphate bond energy. Act t . EII:SYrl!(Jl. 11 9'J-162..

Df'..st:rJ!"K011 ( ! :J iL l ( - . t i l ! ! pal ~ I d los (;(}jfIIJ r l A l S f U l> fa t o d ~ altaf'-flf!rmo. P.fl biQIi1'gia.

PlIllinllJl, B. & : PuUm.a.n, A. (I tIfiQ) "il~. ronlc s Jd.llrc of crgy-I Iph pll3 RMi P . .s. , SliP I :t o I 1t-liHni~l '~n aVlUl1,. la de a quimica dp.! A'l'P y d~ o ro~cQmpuel>tu~"ricos en energia".

Vee~l1,U.~, l,.a~ on, J.W.R., om , N.W. & . reb., U . A .(H179) z y t l ) S O r pbosphorylation l.entia!..! Bi(,l. C'unn, 2M,,6.J):~&-6n4t.

~cminaci6n expert en ta l d p I I ! - : concen1 .mdol le . s de ATP;AOT ' y P, e n o cre bro , m u sc ulo c h {g ad o, y una d is u si6 n d e lo sproblt~m ~en III d l-l:!muood6n d la vana . UJIe l l . ! enei'gfu lI1>rerea l p ar l . " l 5 l J l l si!; A 1 ' P el L tal; ~W l t . 5 .

Westheitne.t:, P.ll. (!!.IS7) \II \y natur' chu:se ltoophaLL':S.eWllA1235, 117:1 117RI)~'lCrirdcil1 P tr un mi!:f1 l i p . la l'PU!. (j il1j( I I ~etil.ere : ranhfdridos fosfa pam las tran.sf()mlOCione~ metebollees.

P rob l emas

Reaee tones de oxidaci6u reduccion biol6git:tsC3,.hmQI' ,A.a., Jaril 0, J.A., Wo, Y.J. & Liu D, 100)C r yp l.o ch ro m es : bt u IigJII.('(,. ~ p o rs ~ r I)lnnt.s ul a r . lIals. Sci(''1ICt!2-84,76 -765,Dolphin, .D., vr311\C)Vie 0., & POWiIOft, R, (e,dg.) (J987)PyridiutJ NIf~/irte (lqmlZ11'1l(1!;: OJwn ioo/, I)io c: .h ~ ric(l l. and:f('di('al A~f., ,J n W i ley S OIIb.ln , N ft\ York .

Exc c l u t MIl':. n e n < :lo sv oli l i ll t ln~ Ile r yl$lOlltl p o rl!X!JeI'tos. Bntrc 'la s m d .q Ii '(I'S S;PI' :UP ' r l l ran lri.x dp .Kap~!.W~sUI~il1l 'r, V eh y Onno y (Jshio.

f'raal;i ,M .W . & t aU . vi. A. (20


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Gluco~n 6fosfato H20 ~ glu OSa. PiTP g acosa ~ ADP + glucosa -fosfato K ;..,; 90

Iltillzando sla i - 0 1 " 1 aclon, calcular In ene giallurc estandare l l ' . hklrolisls flil:J.llle la ccuacion

Gluoesa + Pl-- glucoaa 6-fosfato + HzA G'O ~ 13 , k JJro .o l(1) CAlIc , a r La en ' anl,c ' fip f>quil ibr io de la r tlcci6n an -

tp .l 'io r. ~ [ el hcpatoclto rJ ' n la s c o n' rura ' 0 l1CS flSiol' gi -c. s de glu -osa y 1'1 s mantienen a aproxin atlaU\1:1\I,e 4.8 rna, um P..~ la COlleen rae 6n c I q uilibr io d e 1n io { l PO l" I a Iosforilacion di e 'c ta de ]a glu r.(n>A'I'Pj, LAOPI Y [Pil H(J SOI1 I M ~ n c om Ji-dOllel> n lj jo l 6gi c a s. G a l e tt l< J ' [ Y J l l X , 1 p a ra In ,, '1_ ic.f\ {!up lad< ta l A T l' c lIa nd o lo s va lo res P [A 1 'P j, (A D PJ Y [P i) so n lo s qUE"!; c nC tlp . U : m t'li Jo s m io -t.o s P r a ta . (Tal> II 1 -5).12. CAl u10 de 116 a on eptracion ,llsio16glca CalcuJa r ttl il G (no /lG"') f i s io l6g lcn~J'


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520 Capitul.o13 Principios de bioenergetica

13.El'lergaUbf n aria p ra lasint .i de _P IIeondl lone -fl io16gic . Ell el cil sol d los IIapatocitosd rata el cocisnte de laaccio de masas, Q es

[ATP] 5 3' (l~-1rADP](Ptl = a Xl JCl.l lcular la nergfa lib!' r qu rida para smtatizar ATP en elhep ato ci to d e ra t -H. tUUIl iOll diarill d ATPpot' los er hRmanoadulto

Ca.lcWar lit 'n rgIa llbJ'(, r Querida para sint tizar ATP en elhepatocito humano cuando las con entra .iones fisi ! 6 g i C ' . a ! ld N(', AD P 'I i1:)( n 3,5, 1,50 ' 5, m -I, respec vamen ,(b) U a lnlto r i p . )8 kg raqui r una ingesta calorica deo kcal ( 360 k.1) etc al i en Q r d! ( -! It). E ~e~liJfl JILl,)es metabodza 0 y s o u Li ll za la c nc rgla Iio rc p ara sUlteti'l.nrATP, el cual proporeiuna seguldamente ellergia para reahzarel trabaio quirnieo ymecanico diario del cuerpo. uponieudoC]\lf! 1ft efj .j'llcia C conv ' r s ion (I ' 1 4 1 en 'I'gja tI Illm nto enATP SC~ldcl50%, calcular ell> so de ATP ullliwdo pur un s rumano dulto ell W1 perfodo de 24 . lQue porcentaje repre-sent, 'on lie 'pe~lo .,1p SI,) , rporal?c) Aunqu los adultos sinte{;iza dianamente gra descan idadp .s o e A'1 ' ,SH p(>~ocorpora l , p.~t I(:tnra Y c mposi-ci6 no ambian signific: '1th-aJn n duran e este period . E -

plicar esta apare t; e contradiccton.15, elocldade de reeamb 0 de 10 fosfato l'y fJ delATP 81 se anade a Ull extracu de levadura una p quen.canli ad dE'ATP rnarcado con Iosforo radlactivo (>1113 posi-cion terminal, ha~PJATP, alredcdor de Inrnitad de la acuvi-c l ad 32 s e c n cu e nt ra el l { 'I P I tt l .. 1>0d uno s p c o s minutos,a unque la COl lc ( !uLnlc16n tl 1P V ermanee iw.tller-t.iul:I, Ex-pliearlo. Si se realiza el nusruo experimento utilizando A'l'P- nwn .. 'n IQ I.' 1I:r~ 11];1pos t 'ioll -enl. O I l , 1 t 3 _ 3 2 I IK 1 , l32p IIapa t .{"QU el P, { In u n tie lV Q tan o rto . LPo r q ut1?16. E.scision del ATPcn AMPy PPi d.urante el metabo-U me La 'fJll -j. de Ia to r tna ~ Iu l'

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Lehninger-Capitulo 13