Potencial Redox

La capacidad oxidante es lo que se conoce como potencial de oxidación (Eh), que cuanto más alto es, mayor es la capacidad oxidante del sistema y mayor es la concentración de la forma reducida. El potencial de oxidación se mide en voltios, aunque como su valor es muy pequeño se expresa usualmente en milivoltios (mV).

El potencial redox es una medida de la actividad de los electrones. Está relacionado con el pH y con el contenido de oxígeno. Es análogo al pH ya que el pH mide la actividad de protones y el potencial redox mide la de los electrones.

El potencial redox se calcula como:

Eh = 1, 234 - 0,058 pH + 0,0145 log (10) Po, siendo Po la presión parcial de oxígeno expresada en atmósferas.

http://www.cienciaybiologia.com/ecologia/redox.htm

Reacción de Oxidación

Hay sustancias que pueden donar electrones ; son sustancias reducidas que en las condiciones adecuadas se pueden oxidar, y por lo tanto transformarse en formas oxidadas.

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Reacción de reducción

Hay sustancias que pueden aceptar electrones ; son sustancias oxidadas que en las condiciones adecuadas se pueden reducir, y por lo tanto transformarse en formas reducidas.

Reacciones Redox

Las reacciones de óxido – reducción o REDOX son aquellas donde está involucrado un cambio en el número de electrones asociado a un átomo determinado, cuando este átomo o el compuesto del cual forma parte se transforma desde un estado inicial a otro final.
La gran mayoría de las reacciones redox ocurren con liberación de energía.
La especie que suministra electrones es el agente reductor (especie que se oxida) y la que los gana es el agente oxidante (especie que se reduce). Estos hechos muestran que las reacciones redox se asemejan a las ácido-base según la definición de Brönsted, pero en lugar de transferirse protones desde un ácido a una base, en el caso de la oxido-reducción se transfieren electrones desde el agente reductor al oxidante.


http://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/redox

NADH Y FADH2

El ciclo de Krebs (también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos) es una ruta metabólica, es decir, una sucesión de reacciones químicas, que forma parte de la respiración celular en todas las células aeróbicas. En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2, liberando energía en forma utilizable (poder reductor y GTP).

El metabolismo oxidativo de glúcidos, grasas y proteínas frecuentemente se divide en tres etapas, de las cuales, el ciclo de Krebs supone la segunda. En la primera etapa, los carbonos de estas macromoléculas dan lugar a moléculas de acetil-CoA de dos carbonos, e incluye las vías catabólicas de aminoácidos (p. ej. desaminación oxidativa), la beta oxidación de ácidos grasos y la glucólisis. La tercera etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder reductor (NADH y FADH2) generado se emplea para la síntesis de ATP según la teoría del acomplamiento quimiosmótico.

Hidrolisis de ATP

Hidrólisis del ATP es la reacción por la cual la energía química que se ha almacenado y se ha transportado en enlaces phosphoanhydridic de gran energía en ATP (Trifosfato de adenosina) se lanza, por ejemplo en los músculos, al trabajo del producto. El producto es ADP (Difosfato de adenosina) y fosfato inorgánico, orthophosphate (pi). El ADP se puede hidrolizar más a fondo para dar energía, Amperio (Monofosfato de adenosina), y otro orthophosphate (pi). La hidrólisis del ATP es el acoplamiento final entre la energía derivada del alimento o de la luz del sol y el trabajo útil tal como contracción del músculo, el establecimiento de los gradientes del ion a través de las membranas, y procesos biosintéticos necesarios para mantener vida.

A pH fisiológico, los restos fosfato de ATP se encuentran desprotonados ; la forma iónica predominante es ATP4-. Las cargas negativas se encuentran muy próximas entre sí, y la repulsión electrostática crea tensiones intramoleculares. Al hidrolizarse el ATP en ADP y fosfato, o en AMP y pirofosfato, hay importante reducción de energía libre, pues los productos están menos tensionados. La energía de las uniones fosfato en ATP puede ser retenida hasta el momento en el cual éste la requiera.

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http://www.fisicanet.com.ar/quimica/bioquimica/ap11_bioenergia.php

ATP

Estructura del ATP




Es un nucleósido trifosfato derivado de la adenina. a pH fisiológico tiene una carga negativa en cada grupo fosfato. Los grupos fosfato se unen mediante enlaces fosfoanhidrilo. Si en lugar de tres tiene dos fosfatos es ADP y si tiene uno es AMP.
Función del ATP.
Impulsa reacciones transmitiendo grupos fosfato. Si el aceptor fuera el agua, la reacción de hidrólisis sería:

ATP + H2O ® ADP + Pi

ATP + H2O ® AMP + Pi + pirofosfato

δ G°´ es δ G en condiciones estándar y a pH 7.δ G 0 -31 KJ/mol, es muy favorable, el ATP tiene mucha tendencia a ceder Pi o PPi.

δ G°´ = -2.3 RT log K equilibrio.

Al subir K equilibrio δ G se hace muy negativa, por lo que la constante debe ser grande para que cuando participe pueda impulsar otras reacciones.

K equilibrio = [ADP].[Pi]/[ATP]

K equilibrio es tan grande porque influyen dos factores:

- Al perder un Pi tiene menos cargas negativas por lo que es favorable.

- El ADP y el Pi están estabilizados por formas resonantes.


Las moléculas complejas tienen un alto contenido en energía potencial que al degradarlas se desprende. Esto es termodinámicamente favorable. Si las reacciones de degradación no están acopladas a otras la energía se pierde en forma de calor, lo que no es útil (los seres vivos son isotérmicos). Se transporta la energía desde donde se produce hasta donde se necesita acoplando los procesos. Si en una reacción δ G<0 es favorable, pero si δ G>0 se acoplan a procesos muy favorables. Si δ G<0 es termodinámicamente favorable. La forma de acoplar reacciones es con un intermediario común. Las reacciones favorables producen el intermediario que luego las desfavorables usan. Para que el metabolismo sea versátil el intermediario ha de ser único, el ATP.

Las reacciones de degradación por oxidación producen ATP a partir de ADP y Pi. El ATP es un nucleósido trifosfato derivado de la adenina. Para sintetizar una molécula el ATP se descompone en ADP y ce energía.

Si la oxidación se produce en condiciones aerobias ocurre en dos etapas:

1.- Oxidación del sustrato nutriente: reacciones catalizadas por enzimas deshidrogenasas que eliminan electrones. Como las proteínas están formadas por aminoácidos que no tiene ninguna cadena lateral adecuada para el transporte electrónico, los enzimas necesitan un cofactor para el transporte. Son dos dinucloeótidos, el NAD+ y el FAD. Una vez recogidos los electrones dan lugar a la forma reducida del cofactor, NADH y FADH2. En esta etapa se sintetiza ATP.

2.- Los cofactores son oxidados por el O2que recoge los electrones y se reduce a H2O. Los cofactores se reoxidan, NAD+ y FAD y se vuelven a usar. Se sintetiza mucho más ATP que en la etapa anterior.

Como el trabajo es continuo pero el aporte de energía no lo es, el ATP ni se almacena ni se transporta, sino que se produce cuando ser necesita. Cuando sobra energía se aumentan las reservas energéticas.

Catabolismo: reacciones que acompañan a los procesos de degradación y obtención de energía.

Anabolismo: a partir de compuestos sencillos se forman macromoléculas mediante aporte de energía.

A las dos juntas se les llama metabolismo. El ATP producido en el catabolismo se quema en el anabolismo.