LOS COMPUESTOS DE FOSFATOS DE ALTA ENERGIA Y BAJA ENERGIA
Un grupo de enzimas conocidas como ATPasas pueden convertir la energía derivada de hidrólisis del ATP en el trabajo (contracción muscular), el transporte de iónes (Ca2+-ATPasa, Na++K+-ATPasa) o aún la producción de luz (luciferasa de las luciérnagas). No toda la energía derivada de hidrólisis de los compuestos de fosfato es convertida en trabajo por las enzimas; una parte significativa de la energía total se disipa en el ambiente circundante como calor. Los compuestos de fosfato de alta y baja energía. El concepto inicial. La historia del ATP se remonta a los años 20´s cuando Fiske y Subbarow buscaban un método para la cuantificación de fosfato inorgánico (Pi) en los tejidos animales.
Al inicio de los años 40´s, poco se sabía sobre la estructura de las proteínas y del mecanismo catalítico de las enzimas. Por lo tanto, en la revisión de Lipmman quedó implícito que la energía de hidrólisis de los compuestos de fosfato sería la misma sin importar si estuvieran unidos a la enzima o libres en solución.
El proceso de la transducción de energía en enzimas:
§ La enzima une al ATP.
§ El ATP es hidrolizado y la energía se libera en el sitio catalítico en el momento exacto de la ruptura del enlace de fosfato.
§ La energía es inmediatamente absorbida por la enzima y utilizada para realizar trabajo. Para la síntesis del ATP a partir de ADP y Pi, la secuencia de eventos sería igual, pero en orden inverso.
§ La enzima ahora uniría al ADP y al Pi.
§ Una salida de energía en el sitio catalítico sería necesaria dirigir la síntesis del ATP.
§ Una vez formada, la molécula del ATP será disociada de la enzima y difundirá en el citosol sin la necesidad de energía extra.
En 1970 y George colaboradores, concluyeron que en los sistemas biológicos los compuestos de fosfato están en solución y por tanto, interaccionan fuertemente con el agua. George y colaboradores propusieron que la Keq para la hidrólisis de un ompuesto de fosfato se debe determinar por las diferencias en energías de solvatación de los reactivos y productos y no por efectos intramoleculares como se había propuesto previamente. La energía de solvatación es la cantidad de energía necesaria para remover a las moléculas de solvente que se organizan alrededor de una sustancia en solución. Mientras más solvatada sea la molécula es más estable o menos reactiva que aquella que está menos solvatada y la Keq para la hidrólisis estaría determinada por la diferencia de energía de solvatación entre los reactivos y los productos. En este sentido, la Keq de una reacción es alta cuando los productos están más solvatados que los reactivos.
El trabajo de George y colaboradores seguío inadvertido por varios años. No fue hasta 1978 que la teoría de solvatación fue revisada y verificada por Hayes y colaboradores. Estos autores calcularon la energía de hidrólisis de varios los compuestos de fosfato en fase de gaseosa, una situación en la cual los reactivos y los productos no están
solvatados y compararon estos valores con los obtenidos en agua. En solución acuosa, el acetilfosfato y los enlaces de N~P de la fosfocreatina y de la fosfoarginina son de alta energía. Sin embargo, en la fase gaseosa, esto no es verdad. Por el contrario, la energía libre positiva de hidrólisis indica que cuando los reactivos y los productos no están solvatados, el acetilfosfato y la fosfocreatina son más estables que los productos de su hidrólisis, y según la definición de Lipmann, se comportan como compuestos de fosfato de baja energía.
El ciclo de transducción de energía medido con los cromatóforos se puede reproducir por un pirofosfatasa soluble, sin la necesidad de la membrana, de la clorofila o de la luz. La enzima soluble puede sintetizar PPi en la oscuridad cuando la actividad de agua del medio es reducida por la adición de solventes orgánicos. En esta condición, el ΔGo de hidrólisis de PPi tiene un valor positivo, es decir, el PPi no es un compuesto de alta energía y se sintetiza espontáneamente.
Durante las últimas cuatro décadas se ha aclarado el ciclo catalítico de varias enzimas implicadas en procesos de transducción de energía. Estos estudios revelaron que la energía de hidrólisis de diversos compuestos de fosfato varía considerablemente dependiendo de si están en solución o unidos a la enzima. Las reacciones que se pensaban prácticamente irreversibles en solución acuosa, ocurren espontáneamente cuando los reactivos están unidos a la enzima. Según estos resultados, la energía para realizar trabajo no está disponible para la enzima en el momento de la ruptura del compuesto de fosfato.
Para las ATPasas del transporte iónico, la energía necesaria para desplazar los iones a través de la membrana está disponible antes de la ruptura del compuesto de fosfato. Durante el ciclo catalítico hay una disminución considerable de la Keq para la hidrólisis del compuesto de fosfato unido a la enzima (residuo de acilfosfato) y el transporte a través de la membrana se acopla con esta transición de la Keq y no con la ruptura del compuesto de fosfato. La hidrólisis parece ser necesaria para permitir solamente la disociación de los productos de hidrólisis de la enzima y no para proporcionar energía al sistema. Para la ATPasa de la actomiosina, la energía está disponible cuando el ADP y (o) el Pi se disocian de la enzima y no cuando se hidroliza el ATP [23-25]. La Keq para la hidrólisis del ATP en el sitio catalítico de la actomiosina es cerca de 1, es decir, la hidrólisis del ATP no implica un cambio significativo de la energía libre. Según estos nuevos resultados, la secuencia de eventos para la transducción de energía en ATPasas de transporte o actomiosina son como sigue:
§ La enzima une al ATP u otros compuestos de fosfato.
§ La enzima realiza trabajo sin que el compuesto de fosfato sea hidrolizado. Esto es acompañado por una disminución del nivel de energía del compuesto de fosfato;
(c) El compuesto de fosfato se rompe y los productos de hidrólisis se disocian de la enzima en un proceso que implica un cambio de energía relativamente pequeño.
La síntesis de ATP y de PPi por la ATP sintasa mitocondrial, involucra un cambio conformacional de la proteína que permite la disociación del ATP y de PPi en el medio hidrofílico del ensayo. Para las ATPasas de transporte tales como la Ca2+-ATPasa, la transición hidrofóbica-hidrofílica ocurre en el sitio catalítico. La información disponible actualmente sobre la estructura de las ATPasas de transporte indica que el trabajo se realiza en una región de la estructura terciaria de la proteína distante a aquella donde se localiza el sitio catalítico y que los cambios conformacionales de la proteína sincronizan la secuencia de evento que ocurre en estas dos regiones.
Transducción energética y producción de calor en las ATPasas de transporte
En las reacciones que implican la transducción de energía, solamente una parte de la energía química liberada durante la hidrólisis del ATP se convierte en trabajo u otras formas de energía tales como energía osmótica. La otra parte se convierte en calor, y en animales endotérmicos, el calor liberado se utiliza para mantener la temperatura del cuerpo constante y alta. El interés en la producción del calor y la termogénesis ha aumentado durante la última década debido a sus implicaciones para la salud y enfermedad. Las alteraciones de la termogénesis se observan en varios desórdenes, tales como el control del peso corporal y la disfunción endocrina, en el hipertiroidismo hay una disminución del peso corporal, y un aumento del metabolismo basal y de la tasa de producción de calor, al hormona tiroidea T3 (3,5,3'-tri-iodo-L-tironina) está implicada en la regulación térmica de vertebrados.
QUIMICA DE LOS RADICALES LIBRES
Durante las transformaciónes químicas, hay rupturas de enlaces en las moléculas, que algunas veces dan lugar a la formación momentánea de especies intermediarias inestables que se transforman rápidamente y producen moléculas distintas a las de partida.
Un radical libre se define como un átomo o grupo de átomos que contiene un electrón desapareado dentro de su estructura, un electrón o tiene un apareja con spin opuesto. Se representan colocando un punto sobre el símbolo del átomo que contiene el electrón desapareado. Los radicales libres por lo general tienen una vida media corta, menor a 1 µseg, y se combinan para generar moléculas más estables. Son especies neutras, tienen el mismo número de electrones y de protones.
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SU HISTORIA
El término radical fue utilizado por Lavoisier a finales del siglo XVII y por algunos investigadores durante el siglo XVIII, en donde se realizaron experimentos en donde las teorías presentadas, fueron rechazadas por la comunidad científica, pero dieron paso a nueva evidencia experimental para investigaciones.
Hasta 1970 aproximadamente, se decía que los radicales libres eran especies de alta energía que reaccionaban indiscriminadamente, imposibles de controlar, sin embargo, entre 1950 y 1979, hubieron avances en la determinación de las constantes de rapidez de reacciones radicales, lo que derivó en una mejor comprensión de estas especies. A partir de 1970-1979, un número de importantes reacciones fueron desarrolladas, y aparecieron aplicaciones sintéticas, que aún en la actualidad son muy útiles en la química en todas sus facetas.
Un radical libre se forma cuando un enlace se fragmenta homolíticamente. Puede ocurrir de cuatro maneras, pues es necesaria que sea suministrada suficiente energía para disociar el enlace.
TERMICA, FOTOQUIMICA, OXIDORREDUCCION Y RADIOQUIMICA
Para lograr romper los enlaces covalentes y obtener radicales libres, es necesario exponerlo a temperaturas mayores a 800°C, lo cual lo haría impráctico para un laboratorio experimental, pues para que fuera práctica, tendría que estar por al menos debajo de los 200°C.
La energía de la luz con una longitud de onda entre 300 y 600 nm es aproximadamente de 48 a 96 kcal/mol, del orden de magnitud de las energías de disociación de los enlaces covalentes, y cae en el rango de la luz ultravioleta, por lo que se puede utilizar dicha radiación para fragmentar algunos enlaces y así generar radicales libres. La radiación γ incide sobre una sustancia orgánica, induce fragmentación de enlaces y generalmente se producen radicales libres.
ESTABILIDIDAD
Los efectos polares o efectos inductivos están determinados por la diferencia de electronegatividad entre los átomos que forman un enlace. Están directamente relacionados con la atracción que puedan tener los átomos o grupos funcionales por los electrones. Los sustituyentes de una especie o intermediario reactivo se clasifican como electro-donadores o electro-atractores. El traslape de orbitales da lugar al fenómeno llamado deslocalización del radical, confiere estabilidad adicional a la especie. Deslocalizar se refiere a que el electrón desapareado se reparte en más de un átomo de la molécula y no se centra solo en el que lo tenía, no tiene que soportal al electrón desapareado uno solo de los átomos, y el radical está estabilizado por deslocalización.
CARÁCTER NEUTRO DE LOS RADICALES LIBRES
Los radicales libres son neutros, tienen el mismo número de protones que de electrones, y esto da una serie de propiedades químicas únicas, entre las más importantes:
1.- Un radical puede reaccionar con otro radical.
2.- Un radical no se ve afectado por su ambiente molecular.
3.- Los radicales no se solvatan.
4.- Un radical no reacciona con hidrógenos ácidos ni con heteroátomos con pares de electrones no compartidos.
5.- Un carbocatión no reacciona con otro carbocatión.
6.-En reacciones vía radicales libres, no son necesarias protecciones de grupos funcionales, una consecuencia directa de la neutralidad de ellos, es que su estabilidad no se ve afectada por la electronegatividad de los grupos funciones adyacentes al centro radical.
7.- Un radical libre si es afectado en su manera de reaccionar por los grupos a los que está unido, la electronegatividad de los grupos funcionales vecinos afecta la reactividad de un radical, pero no se estabilidad.
MECANISMO EN CADENA
Puede ser inducido por térmica, fotoquímica, radioquímica o por oxidorreducción. Un nuevo radical se genera aquí, a expensas de otro, pero no se pierde en ningún momento el carácter radical y el proceso continúa. Puede haber más de una etapa de propagación, de distinta naturaleza cada una. Se consumen radicales y no se general nuevos radicales, se pierde el carácter radical en el proceso.
REACCIONES ELEMENTALES
Una característica de los radicales libres, es que pueden reaccionar entre ellos y lo puede hacer por distintas formas a continuación explicadas.
Dimerización
Dos radicales idénticos reaccionan entre ellos, generando un nuevo enlace por la combinación de los dos electrones desapareados. Solo se puede generar compuestos simétricos con esta reacción.
Desproporción
Dos radicales reaccionan para generar un alcano y una olefina, uno de los radicales abstrae un hidrógeno del carbono vecino al carbono radical de otro radical. El radical que abstrae el átomo de hidrógeno se reduce y el que lo pierde se oxida.
Adición a dobles ligaduras.
Se genera un enlace carbono-carbono.El proceso es termodinámicamente favorecido cuando el radical se adiciona a un enlace carbono-carbono, ya que se forma un enlace sigma a expensas de un enlace pi más débil.
Abstracción
La energía de disociación del enlace que se rompe es menor a la del enlace que se forma. Los radicales centrados sobre heteroátomos reaccionan abstrayendo hidrógenos de las moléculas de su alrededor.
Transposición
Reacción característica de los radicales libres. El radical migra posiciones a través de una abstracción de un hidrógeno. Esta reacción es un equilibrio, el cual estará desplazado hacia la formación del radical más estable. El equilibrio depende de la capacidad de estabilización de R y R1 para el radical.
Β-fragmentación
Son procesos muy importantes en procesos biológicos, a través de ellos se degradan variedades de moléculas. Se fragmenta un enlace carbono-carbono y produce fragmentos de moléculas más grandes. Es la reacción inversa de una reacción de adición de un radical a un enlace doble. Esta reacción cobra importancia cuando el enlace que se forma es más fuerte al enlace que se rompe, o cuando a través de una fragmentación se general radicales más estables que los de partida. Las fragmentaciones más comune son cuando el radical inicial está centrado sobre un heteroátomo como oxígeno y nitrógeno.
Oxidación
Algunos metales oxidantes pueden oxidar al radical, abstrayendo el electrón conviertiéndolo en un carbocatión, el cual puede reaccionar con un nucleófilo y generar productos de naturaleza variada.
Reducción
Cuando un radical gana un electrón, se reduce y forma un carbanión. El electrón normalmente proviene de un metal de transición. El carbanión puede reaccionar con un nucleófilo y formar el producto final. Las reacciones de oxidación y reducción son muy importantes pues en un solo proceso pueden combinar la química de los radicales libres con la química iónica.
APLICACIONES DE LAS REACCIONES DE RADICALES LIBRES
Reacción de Fenton
Es utilizada para degradar desechos industriales con compuestos orgánicos tóxicos, se utiliza en tratamiento de aguas residuales, degradación de desechos de pesticidas, aditivos de madera encontrados en suelos contaminado.
Esta reacción implica la oxidación del Fe (II) al Fe (III) mediante peróxido de hidrógeno. En esta reacción el Fe (II)se regenera constantemente, por lo que se utilizan cantidades catalíticas de la sal de Fe. Esta reacción fragmenta al peróxido en un ión hidróxido y un radical hidroxilo. El radical hidroxilo es de alta energía y puede oxidar y fragmentar compuestos orgánicos.
La adición de un radical a una doble o triple ligadura genera un enlace carbono-carbono, lo cual, es atractivo, y si la estructura molecular lo permite, se puede formar mas de un enlace en una sola operación sintética.
REACCIONES DE OXIDO-REDUCCION BIOLOGICAS
REACCIONES DE OXIDACION-REDUCCIÓN BIOLOGICAS
La transferencia de grupos fosfato es una de las características centrales del metabolismo. El flujo de reacciones en las reacciones de oxidación-reducción es responsable, directa o indirectamente, de todo el trabajo realizado por los organismos vivos.
El flujo de electrones puede realizar trabajo biológico
La conversión de flujo electrónico en trabajo biológico requiere transducciones moleculares. En un circuito biológico análogo, la fuente de electrones es un compuesto relativamente reducido, como la glucosa. En la mitocondria, los transductores ligados a la membrana acoplan el flujo electrónico a la producción de una diferencia de pH transmembrana, con lo que se consigue trabajo osmótico y eléctrico.
En las oxidaciones biológicas interviene con frecuencia la deshidrogenación
El carbono aparece en las células vivas en cinco estados de oxidación diferentes. En los compuestos más reducidos los átomos de carbono son ricos en electrones e hidrógeno, y en los compuestos más oxidados un átomo de carbono está unido a más oxígeno y menos hidrógeno. La oxidación de un átomo de carbono es sinónimo de su deshidrogenación. Cuando un átomo de carbono comparte un par electrónico con otro átomo de oxígeno, lo comparte de manera desigual, siendo favorecido en este aspecto el átomo más electronegativo (oxígeno). Así la oxidación tiene el efecto de eliminar electrones del átomo de carbono.
Los potenciales de reducción estándar permiten el cálculo de la variación de energía libre.
La utilidad de los potenciales estándar de reducción proviene cuando se ha determinado E para cada uno de los dos electrodos, en relación al electrodo estándar de hidrógeno, son también conocidos sus potenciales de reducción en relación uno con otro. Por tanto, predecir la dirección en la que tenderán a fluir los electrones entre éstos dos electrodos conectados a través de un circuito externo, o cuando los componentes de los dos electrodos estén presentes conjuntamente en la misma solución.
El NADH y el NADPH actúan con las deshidrogenasas como transportadoras electrónicas solubles
La nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+ en su forma oxidada) y su análogo próximo nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADP+) están compuestos por dos nucleótidos unidos mediante sus grupos fosfato por un enlace anhídrido ácido fosfórico. Ambos nucleótidos experimentan reducción reversible del anillo de la nicotinamida. Mientras una molécula de sustrato es oxidada (deshidrogenación), cediendo dos átomos de hidrógeno, la forma oxidada del nucleótido (NAD+ o NADP+) acepta un ión hidruro (: H-, el equivalente de un protón y dos electrones) transformándose en la forma reducida (NADH o NADPH).
NAD+ + 2 e- + 2H+ → NADH + H+
NADP+ + 2 e- + 2H+ → NADPH + H+
Las flavoproteínas contienen nucleótidos de flavina
Las flavoproteínas, son enzimas que catalizan reacciones de oxidación-reducción utilizando flavina mononucleótido (FMN) o flavina adenina dinucleótido (FAD) como cofactor. Estos cofactores provienen de la vitamina riboflavina. Cuando un nucleótido de flavina totalmente oxidado acepta sólo un electrón (un átomo de hidrógeno), se produce la forma semiquinona del anillo de isoaloxacina. La reducción de los nucleótidos de flavina se acompaña de un cambio en una banda de absorción principal. Este cambio se puede utilizar en la determinación de una reacción en la que interviene una flavoproteína.
CUESTIONARIO FINAL
1. ¿Que es termodinámica?
La Energía como la capacidad de producir trabajo. Más ajustadamente debemos decir que la energía se relaciona con la capacidad de producir trabajo, es el estudio de las transformaciones e intercambios de la energía. Todas las formas de energía tienden en última instancia a pasar a calor.
2. ¿Qué es la energía libre de Gibbs?
Es un potencial termodinámico, es decir, una función de estado extensiva con unidades de energía, que da la condición de equilibrio y de espontaneidad para una reacción química (a presión y temperatura constantes).
La segunda ley de la termodinámica postula que una reacción química espontánea hace que la entropía del universo aumente, ΔSuniverso > 0, así mismo ΔSuniverso esta en función de ΔSsistema y ΔSalrededores. Por lo general sólo importa lo que ocurre en el sistema en estudio y; por otro lado el cálculo de ΔSalrededores puede ser complicado.
3. ¿Qué es bioenergetica?
Es la parte de la biología muy relacionada con la física, que se encarga del estudio de los procesos de absorción, transformación y entrega de energía en los sistemas biológicos. En general, la Bioenergética se relaciona con la Termodinámica, en particular con el tema de la Energía Libre, en especial la Energía Libre de Gibbs. Los cambios en la energía libre de Gibbs ΔG nos dan una cuantificación de la factibilidad energética de una reacción química y pueden proveer de una predicción de si la reacción podrá suceder o no. Como una característica general de La Bioenergética, esta solo se interesa por los estados energéticos inicial y final de los componentes de una reacción química, los tiempos necesarios para que el cambio químico se lleve a cabo en general se desprecian. Un objetivo general de la Bioenergética, es predecir si ciertos procesos son posibles o no; en general, la cinética cuantifica qué tan rápido
4. ¿Que es el ATP?
El adenosín trifostato (ATP) es una molécula que consta de una purina (adenosina), un azúcar (ribosa), y tres grupos fosfato. Gran cantidad de energía para las funciones biológicas se almacena en lo enlaces de alta energía que unen los grupos fosfato y se liberan cuando uno o dos de los fosfatos se separan de las moléculas de ATP.
5. Menciona la participación de los inhibidores de la cadena respiratoria
Actúan en distintos puntos de la cadena respiratoria, algunos de ellos evitan la oxidación de los sustratos. Por lo cual los sustratos se quedan reducidos por lo cual se bloquea la oxido-reducción
6. Define oxidación y reducción
Oxidación: es una reacción química muy poderosa donde un compuesto cede electrones, y por lo tanto aumenta su estado de oxidación. Se debe tener en cuenta que en realidad una oxidación o una reducción es un proceso por el cual cambia el estado de oxidación de un compuesto.
7. ¿En que consiste la fosforilación oxidativa?
Acoplada a una cadena de transporte de electrones ubicada en una membrana
• Se aprovecha la energía derivada de la oxidación de nutrientes: cadena de transporte electrónico mitocondrial.
• Se aprovecha la energía de la luz: cadena de transporte electrónico fotosintética.
8. ¿Qué son los radicales libres?
Los radicales libres o especies reactivas, son átomos o grupos de átomos que tienen un electrón desapareado, en capacidad de aparearse, por lo cual son muy reactivos.
9. En que consiste la cadena respiratoria
Es un sistema multienzimático ligado a membrana que transfiere electrones desde moléculas orgánicas al oxígeno.
La CTE comprende dos procesos:
· Los electrones son transportados a lo largo de la membrana, de un complejo de proteínas transportador ("carrier") a otro.
· Los protones son translocados a través de la membrana, estos significa que son pasados desde el interior o matriz hacia el espacio intermembrana. Esto construye un gradiente de protones. El oxígeno es el aceptor terminal del electrón, combinándose con electrones e iones H+para producir agua.
10. ¿Qué es un Sistema?
Un sistema termodinámico es una parte del Universo que se aísla para su estudio. Este aislamiento se puede llevar a cabo, en el campo experimental, o de una manera ideal, cuando se trata de abordar un estudio teórico
Sistema aislado. No intercambia ni materia ni energía con su entorno, (paredes adiabáticas) como para considerar que los intercambios de energía calorífica sean despreciables, ya que por hipótesis no puede intercambiar energía en forma de trabajo.
Sistema cerrado. Es el que puede intercambiar energía pero no materia con el exterior. Multitud de sistemas se pueden englobar en esta clase.
Sistema abierto. En esta clase se incluyen la mayoría de sistemas que pueden observarse en la vida cotidiana, hay que comprobar el calor que desprende el motor y sus inmediaciones o el trabajo que puede efectuar acarreando carga.
11. ¿Cómo es la visión a color?
Es función del ojo adaptado a la luz y depende de los conos retinianos. Cuando la iluminación se reduce los objetos pierden el color según un orden determinado. En oscuridad los colores dejan de percibirse y solo se distinguen matices, de gris, negro y blanco azulado; esta información es suministrada por los bastoncillos.
Los colores visibles están contenidos en el espectro solar y ordenados según su longitud de onda, constituyendo la serie cromática de siete colores: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, índigo y violeta.
Los diferentes colores, cada tono tiene su propia longitud de onda con nuevas propiedades
Rojo....................... 723 – 647 nm
Amarillo.................. 585 – 575 nm
Verde....................... 575 – 492 nm
Luminosidad y brillo, cada tono tiene varias luminosidades para el observador, que depende de la intensidad de la radiación, si es muy grande resulta molesta para el ojo. Saturación o pureza. Depende de la cantidad de blanco mezclada al color, cuanto menos blanco tenga será mas saturado o puro. La saturación se investiga con el espectroscopio.
Colores primarios: rojo, verde y azul, porque sumados en ciertas proporciones dan la sensación de blanco o la de cualquier color del espectro.
Colores complementarios: se denomina así a dos colores diferentes cuyas luces mezcladas en proporción adecuada dan la sensación de blanco. Todos los colores del espectro tienen su complementario a excepción del verde:
Rojo -> Azul verdoso
Amarillo -> Azul índigo
Amarillo verdoso -> Violeta
12. Defina los pigmentos antena y la captación de luz
El término "pigmento" es utilizado para describir una molécula que absorbe luz y presenta un color. Los pigmentos fotosintéticos son los únicos que tienen la capacidad de absorber la energía de la luz solar y hacerla disponible para el aparato fotosintético.
La capacidad de las clorofilas y los carotenoides para absorber la luz del sol y utilizarla de manera efectiva está relacionada con su estructura molecular y su organización dentro de la célula.
ocurre la reacción química.
13. ¿Qué es la fotosíntesis?
Proceso en el cual las los organismos autótrofos sintetizan sustancias a partir de elementos que se encuentran en la naturaleza, utilizando la luz salar, los elementos resultantes son utilizados por las plantas y otros organismo.
14. ¿Que es Permeabilidad?
La permeabilidad es la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos:
La porosidad del material.
La densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura.
La presión a que está sometido el fluido.
15. Características de los acarreadores de membrana
Fuera de que los sistemas de transporte conocidos están constituidos por moléculas de proteína, con qué velocidad se mueven y cuál es su afinidad por las sustancias que acarrean, etc., poco es lo que se sabe acerca de su mecanismo íntimo de funcionamiento. Nadie tiene idea en detalle de cuál es la estructura de una proteína que formada por una cadena de aminoácidos, como todas ellas, tenga la capacidad de reconocer y luego permitir, de manera selectiva, el paso de ciertas sustancias; sólo se han llegado a imaginar esquemas que aceptamos como modelos para seguir estudiándolos.
16. ¿Qué es el potencial de membrana?
Son cambios rápidos en la membrana, la cual es caracterizada por la polaridad en ambos lados de la membrana que separa dos diluciones de diferentes concentraciones, por lo general son muy rápidas, duran menos de 1 milisegundo. Los potenciales de membrana son la base de la propagación del impulso nervioso.
17. ¿Cuáles son los principales transportes de membrana?
Pasaje activo, se produce pasaje de sustancias en contra del gradiente
El transporte activo (4). En este proceso también actúan proteínas de membrana, pero éstas requieren energía, en forma de ATP, para transportar las moléculas al otro lado de la membrana. Se produce cuando el transporte se realiza en contra del gradiente electroquímico. Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K, y la bomba de Ca.
Pasaje pasivo. Es un proceso de difusión de sustancias a través de la membrana. Se produce siempre a favor del gradiente, es decir, de donde hay más hacia el medio donde hay menos. Este transporte puede darse por:
· Difusión simple . Es el paso de pequeñas moléculas a favor del gradiente; puede realizarse a través de la bicapa lipídica o a través de canales proteícos.
18. ¿Qué es un fenómeno fotoquimico?
Una molécula excitada es más reactiva que una molécula en su estado fundamental.
El fenómeno fotoquímico precisa de fases principales:
· Recepción de la energía luminosa
· Reacción química propiamente dicha.
Según se opere con una sustancia única o con un sistema de varios cuerpos en presencia, se realizará, bien una descomposición de la sustancia en sus elementos (fotólisis), bien una combinación de varios cuerpos en uno solo (fotosíntesis).
19. Define luz visible
La luz visible es una de las formas como se desplaza la energía. Las ondas de luz son el resultado de vibraciones de campos eléctricos y magnéticos, y es por esto que son una forma de radiación electromagnética (EM). La luz visible es tan sólo uno de los muchos tipos de radiación EM, y ocupa un pequeño rango de la totalidad del espectro electromagnético. Sin embargo, podemos percibir la luz directamente con nuestros ojos, y por la gran importancia que tiene para nosotros, elevamos la importancia de esta pequeña ventana en el espectro de rayos EM.
20. ¿Cómo funciona el ojo?
Es traducir las vibraciones electromagnéticas de la luz en un determinado tipo de impulsos nerviosos que se transmiten al cerebro; este tipo de receptor se llama fotorreceptor y el ojo es el único que lo posee. El tipo de célula sensorial que tiene esta función es ,específicamente, el bastón y el cono , su estímulo es la luz .
La lente del cristalino forma en la retina una imagen invertida de los objetos que enfoca y la retina se corresponde con la película sensible a la luz.
21. ¿Cuál es la diferencia entre sensación y percepción?
La sensación se refiere a experiencias inmediatas básicas, generadas por estímulos aislados simples La percepción incluye la interpretación de esas sensaciones, dándoles significado y organización. La organización, interpretación, análisis e integración de los estímulos.
22. Explique el sentido del gusto
Los receptores gustativos están en los botones gustativos, los cuales se hallan principalmente en la lengua, aunque también hay en el paladar blando, la faringe y la laringe.Cada botón gustativo tiene varios tipos de células, uno de los cuales hace sinapsis con dendritas de neuronas que constituyen la primera porción de la vía gustativa. Los botones gustativos están localizados en prominencias de la lengua llamadas papilas, que le dan el aspecto rugoso a la cara superior de la lengua. Las papilas pueden ser:1- circunvaladas: grandes y formando una V invertida en la parte posterior de la len-gua;2- fungiformes: con forma de hongo dispersas en toda la superficie lingual3- filiformes: puntiagudas y distribuidas en toda la lengua. Una vez disuelto en la saliva, un compuesto se pone en contacto con los receptores gustativos y se genera un potencial de receptor que estimula la secreción del neurotransmisor. Los impulsos generados en los dos tercios anteriores de la lengua se transmiten a través del nervio facial (VII); los del tercio posterior van por el glosofaríngeo (IX), y los de la garganta y epiglotis por el vago (X). Estos impulsos llegan al bulbo raquídeo, y de allí se proyectan al sistema límbico e hipotálamo, y otros al tálamo. Luego las fibras gustativas llegan al área gustativa del lóbulo parietal de la corteza cerebral, lo que origina la percepción conciente del gusto.
23. Investigue tres ejemplos de moléculas que tengan una estructura química diferente, pero que produzcan la sensación del mismo sabor.
La glucosa en una molécula fundamental para los sistemas vivos, por ejemplo la glucosa pude ser convertida en otros azucares como la manosa y galactosa, simplemente cambiando de posición un grupo –OH, pero conservando el mismo sabor dulce.
24. En que se basa la transducción ácida
Este sabor es interpretado como desagradable en muchas culturas debido al mecanismo de defensa que muestra la necesidad de sobrevivir evitando los envenenamientos, esto es así debido a que la mayoría de los venenos son amargos en su sabor.
25. En que se basa la transducción dulce
En general, las sustancias que nos dan la impresión de tener sabor dulce están formadas de compuestos orgánicos como los alcoholes, azúcares, glicoles, etc. La sensación de dulce también se debe a la forma en que estén arreglados los átomos en las moléculas; en la figura 62 vimos compuestos con diferentes disposiciones de los mismos átomos, pero que tienen diferentes sabores, uno de ellos dulce
26. En que se basa la transducción salada
La sal común o de mesa es un compuesto formado por átomos de sodio y de cloro, el cloruro de sodio. Resulta que el sabor salado que da esta sustancia no se debe exclusivamente ni al sodio ni al cloro. Existen sustancias que contienen cloro y no sodio que son saladas, así como compuestos de sodio que no contienen cloro y que también son salados.
Los compuestos llamados sales de bajo peso molecular, es decir, con pocos átomos, tienen sabor predominantemente salado y como se vio arriba, las sales con alto peso molecular son principalmente amargas.
27. En que se basa la transducción amarga
Las sustancias amargas son sales inorgánicas de alto peso molecular; esto quiere decir que son moléculas que tienen muchos átomos. Otros casos son moléculas orgánicas que tienen añadidas cadenas carbónicas. Por ejemplo, en la figura 62 se muestran tres moléculas que tienen los mismos átomos pero que difieren en su distribución en el espacio; sin embargo, una de ellas no tiene sabor, la segunda es ligeramente amarga y la tercera es dulce.
28. Explique como funciona el olfato
El área de la nariz humana sensible al olor es de unos pocos centímetros cuadrados, mientras que en el perro, por ejemplo, recubre la membrana glucosa nasal por completo. Sin embargo, el olfato humano es el más sensible de todos nuestros sentidos: unas cuantas moléculas, es decir, una mínima cantidad de materia, bastan para estimular las células olfativas.
29. ¿En que se basa la química de olores?
Los mercaptanos son un grupo de compuestos químicos conocidos también por el nombre de tioalcoholes o tioles. Son compuestos orgánicos con una estructura parecida a los alcoholes, una cadena carbonada que en lugar de un grupo -OH contienen un grupo -SH.
El más sencillo de todos es el metilmercaptano CH3-SH que contiene un único átomo de carbono. Este compuesto es gaseoso a temperatura ambiente (su punto de ebullición es de 6 ºC) y los demás son líquidos de bajo punto de ebullición.
30. En que se basa la transducción olfativa
· Las moléculas del olor en forma de vapor (compuestos químicos) que están flotando en el aire llegan a las fosas nasales y se disuelven en las mucosidades.
· Las neuronas receptoras del olfato transmiten la información a los bulbos olfatorios, que se encuentran en la parte de atrás de la nariz.
· Los bulbos olfatorios tienen receptores sensoriales que en realidad son parte del cerebro que envían mensajes directamente a: los centros más primitivos del cerebro donde se estimulan las emociones y memorias.
· Estos centros cerebrales perciben olores y tienen acceso a recuerdos que nos traen a la memoria personas, lugares o situaciones relacionadas con estas sensaciones olfativas.
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