Las enzimas, acción enzimática.

Las enzimas son proteínas complejas que producen un cambio químico específico en todas las partes del cuerpo. Por ejemplo, pueden ayudar a descomponer los alimentos que consumimos para que el cuerpo los pueda usar. La coagulación de la sangre es otro ejemplo del trabajo de las enzimas.

Las enzimas son necesarias para todas las funciones corporales. Se encuentran en cada órgano y célula del cuerpo, como en:
-La sangre
-Los líquidos intestinales
-La boca (saliva)
-El estómago (jugo gástrico)

Las propiedades de los enzimas derivan del hecho de ser proteínas y de actuar como catalizadores. Como proteínas, poseen una conformación natural más estable que las demás conformaciones posibles que suelen ir asociados en cambios en la actividad catalítica. Los factores que influyen de manera más directa sobre la actividad de un enzima son:
pH
temperatura

cofactores

En las reacciones espontáneas, los productos finales tienen menos energía libre de Gibbs (DG) que los reactantes (Figura inferior izquierda). Por tanto, en las reacciones espontáneas se libera energía de Gibbs (DG<0). Sin embargo, el comienzo de la reacción requiere un aporte inicial de energía. Esta energía inicial que hay que suministrar a los reactantes para que la reacción transcurra se llama energía de activación (Ea). Cuanto menor es la Ea más fácilmente transcurre la reacción.

Perfil energético de una reacción espontánea

La acción de los catalizadores consiste, precisamente, en disminuir la Ea(Figura superior derecha). Los enzimas son catalizadores especialmente eficaces, ya que disminuyen la Ea aún más que los catalizadores inorgánicos. Por ejemplo, la descomposición del agua oxigenada (H2O2) para dar H2O y O2 puede ocurrir sin catalizador, con un catalizador inorgánico (platino), o con un enzima específico (catalasa). Las respectivas Ea para cada proceso son 18, 12 y 6 Kcal/mol. Así, se puede calcular que el platino acelera la reacción 20.000 veces, mientras que la catalasa la acelera 370.000 veces.

Para que una reacción química tenga lugar, las moléculas de los reactantes deben chocar con una energía y una orientación adecuadas. La actuación del enzima permite que los reactantes (sustratos) se unan a su centro activo con una orientación óptima para que la reacción se produzca y modifica las propiedades químicas del sustrato unido a su centro activo, debilitando los enlaces existentes y facilitando la formación de otros nuevos.

Hay dos modelos sobre la forma en que el sustrato se une al centro activo del enzima:

-el modelo llave-cerradura:

Las enzimas son muy específicas, como sugirió Emil Fischer en 1894. Con base a sus resultados dedujo que ambas moléculas, enzima y sustrato, poseen complementariedad geométrica, es decir, sus estructuras encajan exactamente una en la otra, por lo que ha sido denominado como modelo de la "llave-cerradura", refiriéndose a la enzima como a una especie de cerradura y al sustrato como a una llave que encaja de forma perfecta en dicha cerradura. Sin embargo, si bien este modelo explica la especificidad de las enzimas, falla al intentar explicar la estabilización del estado de transición que logran adquirir las enzimas.

-el modelo del ajuste inducido:

En 1958 Daniel Koshland sugiere una modificación al modelo de "llave-cerradura" las enzimas son estructuras bastante flexibles y así el sitio activo podría cambiar su conformación estructural por la interacción con el sustrato.

Como resultado de ello, la cadena aminoacídica que compone el sitio activo es moldeada en posiciones precisas, lo que permite a la enzima llevar a cabo su función catalítica. En algunos casos, como en las glicosidasas, el sustrato cambia ligeramente de forma para entrar en el sitio activo. El sitio activo continua dicho cambio hasta que el sustrato está completamente unido, momento en el cual queda determinada la forma y la carga final.

Una molécula de enzima no tiene por qué actuar siempre a la misma velocidad. Su actividad puede estar modulada por:
cambios en el pH
cambios en la temperatura
presencia de cofactores
las concentraciones del sustrato y de los productos finales
presencia de inhibidores
modulación alostérica
modificación covalente
activación por proteolisis
isoenzimas

Aquí os dejo un link muy interesante, por si os apetece ampliar un poco mas.

http://www.oocities.org/pelabzen/inhenz.html

bibliografía

http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/002353.htm


http://www.ehu.es/biomoleculas/enzimas/tema11.htm


http://es.wikipedia.org/wiki/Enzima


http://www.tiposde.org/ciencias-naturales/166-tipos-de-enzimas/


http://www.monografias.com/trabajos5/enzimo/enzimo.shtml

Sistema abierto y cerrado.

Un sistema abierto es un sistema físico o químico que interactúa con otros agentes químicos, por lo tanto está conectado correlacionalmente con factores externos a él.

Una propiedad importante de los sistemas abiertos es que las ecuaciones de evolución temporal, llamadas "ecuaciones del movimiento" de dicho sistema no dependen de variables y factores contenidas en el sistema. Para un sistema de ese tipo por ejemplo la elección del origen de tiempos es exacta.

El sistema abierto es preferencial en otros sistemas del sistema por completo.
Para un sistema de ese tipo por ejemplo la elección del origen de tiempos es exacta por lo tanto está conectado correlacionalmente con factores externos a él.
Además se sabe que la célula también es considerada como un sistema abierto, ya que interactúa con su medio externo mediante su membrana celular.

Comportamiento de los sistemas abiertos-Se mantienen ordenados debido al aporte continuo de energía, por lo que aumentan la entropía del entorno.
-Están sometidos a perturbaciones externas e internas que alteran su equilibrio inicial: el sistema tiende a alcanzar una nueva situación de equilibrio.
-Para comprender su comportamiento hay que conocer los valores de materia, energía o información que entran en el sistema, salen del sistema y permanecen dentro del sistema

Un sistema cerrado es un sistema físico o químico que no interactúa con otros agentes físicos situados fuera de él y por tanto no está conectado casualmente ni correlacionalmente con nada externo a él.

Una propiedad importante de los sistemas cerrados es que las ecuaciones de evolución temporal, llamadas ecuaciones del movimiento de dicho sistema sólo dependen de variables y factores contenidas en el sistema. Para un sistema de ese tipo por ejemplo la elección del origen de tiempos es arbitraria y por tanto las ecuaciones de evolución temporal son invariantes respecto a las traslaciones temporales. Eso último implica que la energía total de dicho sistema se conserva; de hecho, un sistema cerrado al estar aislado no puede intercambiar energía con nada externo a él.

El universo entero considerado como un todo es probablemente el único sistema realmente cerrado, sin embargo, en la práctica muchos sistemas no completamente aislados pueden estudiarse como sistemas cerrados con un grado de aproximación muy bueno o casi perfecto

Sistemas aislados son aquellos en los que no existe intercambio de materia ni de energía con el entorno.

En realidad no existen este tipo de sistemas, por tanto podemos afirmar que son sistemas teóricos que se utilizan con el fin de simplificar cuando se estudian sistemas de grandes dimensiones (macrosistemas) como por ejemplo el Sistema Solar formado por el Sol y sus planetas se considera un sistema aislado.

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Un sistema abierto sería uno que puede intercambiar materia y energía con el exterior, mientras que un sistema cerrado es un sistema que no puede intercambiar materia con el exterior, pero sí intercambiar energía. También un sistema se considera aislado cuando éste no intercambia ni materia ni energía con el exterior.

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_cerrado

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_abierto.

http://biologiaygeologia.org/unidadbio/a_ctma/u0_medio/u0_t1medio/dinmica_de_sistemas_caja_negra.html

http://ingenierosdeistema2013.blogspot.com.es/2013_02_01_archive.html

Yendo un poco más allá en los microtúbulos.

¡Hola a todos!,mientras repasaba los apuntes de Biología Celular (que como sabréis los universitarios estamos de exámenes todo este mes), me acordé de que había una cosa que os quería contar, pero por falta de tiempo (y no de ganas) tendré que ser breve.

 Todos tenemos idea de lo que son los microtúbulos, ¿no?. Esos elementos del citoesqueleto que forman los centriolos, y entre otras cosas sirven para formar el huso mitótico y demás. Pero sabéis; yo hasta hace muy poco tenía una visión un poco errónea de éstos, pensaba que eran tubos muy rígidos y estáticos que estaban extendidos por el citoplasma de la célula y que poco más hacían hasta que ésta se dividiese. Sin embargo, mirad cómo están organizados y cómo se comportan:

En este vídeo se ha utilizado una técnica de inmunofluorescencia para poner apreciar los microtúbulos con claridad.

 Lo que se puede ver es que en realidad, los microtúbulos son sorprendentemente dinámicos (se denomina Modelo de inestabilidad dinámica de los microtúbulos), completamente al revés de como yo creía que eran. Es más, algo que el año pasado le di muy poca importancia fue al materiar pericentriolar (que rodea al centrosoma), que es el principal responsable de todo este movimiento.

A pesar de estar polimerizándose y despolimerizándose todo el rato, hay proteínas que pueden parar el acortamiento de algunos microtúbulos concretos si así lo requiere la célula.

Como vemos, los microtúbulos, crecen y se acortan siempre por un extremo, que es el extremo +, ya que el extremo -, se encuentra permanentemente embebido a este material pericentriolar, gracias a la gamma-tubulina (otro monómero, a parte de los alfa y beta) en forma de anillo, que les hace de anclaje tal que así:

Espero que os haya servido. Un consejo, si os cayera algo sobre los microtúbulos en selectividad, no estaría de más que hagáis una pequeña referencia a esto, ya que es un concepto muy fácil y que en selectividad poca gente sabrá. Y podréis destacar.

Las Respuestas de la PAU

En la clase de hoy hemos hecho algunas preguntas de selectividad de los temas 9 y 10, relacionados ambos con la biología celular. Este tema es bastante frecuente en el examen, sobretodo la membrana plasmática (que este año es muy posible que se pregunte, debido por el último premio nobel de medicina), las mitocondrias y cloroplastos. Además, estos temas se relacionan con otros, como la inmunología y defensa del organismo, la respiración celular, la fotosíntesis, etc., por lo que aparece de forma conjunta en una gran cantidad de preguntas.

Las preguntas de biología celular aparecen en los tres apartados: preguntas más teóricas, de razonamiento y de interpretación casi por igual, siendo las de interpretación las que más abundan, al menos en los exámenes que he visto. Son preguntas fáciles en general en las que pide poco, normalmente identificar un orgánulo y decir su función. Las que se centran en los cloroplastos/mitocondrias suelen preguntar su ultraestructura y sus semejanzas con bacterias ( la teoría endosimbionte).

Ejemplos 

Curso 2012-2013 , Modelo 6, opción A

Indique en qué orgánulo o estructura celular de una célula eucariótica se localizan las siguientes funciones o procesos: a) transformación de energía luminosa en energía química; b) síntesis de proteínas; c) movimiento celular; d) ciclo de Calvin; e) síntesis de ARN transferente; f) cadena respiratoria; g) glicosilación de proteínas; h) síntesis de almidón; i) difusión facilitada; j) síntesis de lípidos [2].

a) membrana de los tilacoides; b) ribosomas (RER); c) cilios, flagelos; d) estroma del cloroplasto; e) núcleo; f) membrana mitocondrial interna; g) complejo de Golgi; h) cloroplasto; i) membranas; j) retículo endoplasmático liso (0,2 puntos cada respuesta)

Curso 2010-2011, Modelo 3, Opción B

Si se inhibe el funcionamiento del complejo de Golgi de una célula animal, indique cómo afectaría a

la fagocitosis [0,5] y a la digestión celular [0,5]. Razone las respuestas.

La fagocitosis no se vería afectada pues en este proceso no está implicado el complejo de Golgi. por el contrario, la digestión sí se afectaría pues no se podrían producir lisosomas que son los que contienen las enzimas necesarias para que se produzca este proceso.

Curso 2010-2011, Modelo 1, opción A

Si en un cultivo de células eucarióticas animales se introduce un inhibidor de la síntesis de ribosomas de células procarióticas, ¿podrán las células cultivadas sintetizar proteínas? [0,5]. ¿Podrán esas células realizar la respiración celular? [0,5]. Razone las respuestas.

Las células eucarióticas tienen distintos ribosomas que las procarióticas, por lo que la síntesis de proteínas no se verá afectada. Sin embargo, como las mitocondrias, según la teoría endosibionte, tiene ribosomas similares a las procarióticas, sí se verán afectados, por lo que no se podrá realizar la respiración celular. 

Curso 2010-2011, Modelo 2, opción A

En relación con la figura adjunta, conteste las siguientes cuestiones:

a).- ¿Qué tipo de célula se representa en la figura? [0,1]. Indique el nombre de los orgánulos celulares o las estructuras señalados por líneas y representados por números [0,9].
Célula vegetal 
1: pared celular (membrana citoplasmática); 2: vacuola; 3: complejo de Golgi; 4: mitocondria; 5: retículo endoplasmático rugoso; 6:
nucleolo; 7: poro nuclear; 8 núcleo (cromatina, nucleoplasma); 9: cloroplasto (0,1 punto cada uno)
b).- ¿Cuál es la composición química de la estructura señalada con el número 1? [0,1]. Cite la principal función de los orgánulos señalados por los números 2, 4, 5, 6 y 9 [0,5]. Indique los números correspondientes a tres orgánulos o estructuras que contengan ADN [0,3]. ¿Cuál es la finalidad de la estructura señalada con el número 7? [0,1].
Celulosa (membrana citoplasmática: lípidos, proteínas y glúcidos).
2: reserva de sustancias, almacén de productos tóxicos, etc.; 4: respiración celular; 5: síntesis de proteínas; 6: síntesis de ARN
ribosómico; 9: fotosíntesis.
Orgánulos o estructuras con ADN: 4, 6, 8 y 9.
Transporte o paso de sustancias entre núcleo y citoplasma

CLASIFICANDO LA VIDA

                                            





         Hoy en clase hemos comenzado la unidad 8 que trata sobre la clasificación de los seres vivos por lo    que ,al menos en un principio, parece ser un tema muy extenso.
       Tras una breve introducción a la unidad en la que hemos recordado los cinco reinos en los que se agrupan los seres vivos: moneras, protoctistas, hongos, plantas y animales ; algo que llevamos estudiando durante muchos años y que seguiremos ampliando en esta unidad hemos entrado de lleno en el tema.
   
       En primer lugar hemos visto como Carl Linneo propuso ya en el siglo XVIII un método de organización en grupos llamados taxones los integrados por especies similares o relacionadas entre las que se establece una relación jerárquica por grado de parentesco.Estos taxones reciben el nombre de:

                           

                   
                                                                 
                                                                                                                                                                               Clasificación del lobo (Canis lupus)                                                                                    
      Siguiendo este esquema se realizan las clasificaciones taxonómicas de las especies.Una de las cosas que nos ha llamado la atención ha sido que los nombres estaban en latín, esto se debe a que, de esta forma, toda la comunidad de científico, independientemente de su lugar de origen, puede hablar o investigar y ser comprendido por todos.
     Dentro de los grupos podemos encontrar subgrupos, la forma más común de relacionarlos en mediante diagramas ramificados o ''árboles''. En los que los organismos se van separando posean o no unas características comunes.

      Posteriormente hemos cerrado los libros y Fernando nos ha preguntado acerca de las característica  diferenciales entre los diferentes grupos de seres vivos y , aunque en un principio nos ha costado  recordarlas, finalmente hemos sacado una buena parte de ellas.

     En resumen las características principales de cada uno son:

                                             

      Además de esta clasificación por reinos también podemos diferenciar tres grandes dominios. Dos de    ellos Bacteria y  Archaea, incluyen los organismos procariontes; y un tercer dominio Eukarya, el de los eucariontes está dividido en varios reinos.

               

       

     

¿Esto para qué sirve?    

   Aunque en un principio pueda parecer que es un tema algo aburrido ya que la clasificación de los seres vivos conlleva aprenderse y diferenciar la gran diversidad de organismos y formas de organización que podemos encontrar en el mundo, tiene aplicaciones en los distintos campos de la ciencia, ya sea para la medicina, con el estudio de las bacterias; farmacia, con el estudio delas plantas o biología.

   Por lo que con casi toda probabilidad tendrá una aplicación en nuestro futuro y ampliar el conocimiento y aprender las bases de ello nos dará mayor facilidad a la hora de estudiarlo en profundidad.

                                                                                                       ROCÍO C.A.

   

                        Aquí os dejo un vídeo para ampliar la información: