Pregrado
  1. Química general  1.1. Introducción a la Química  1.2. Estructura atómica  1.2.1. Partículas subatómicas  1.2.2. Modelo Atómico  1.2.3. Números cuánticos  1.2.4. Configuración Electrónica  1.2.5. Tendencias periódicas  1.2.6. Isotopes and their applications  1.3. Enlace químico  1.3.1. Enlace iónico  1.3.2. Enlaces covalentes  1.3.3. Enlace Metálico  1.3.4. Hibridación  1.3.5. Geometría molecular y teoría VSEPR  1.3.6. Polaridad del enlace y momento dipolar  1.4. Estequiometría  1.4.1. Concepto de mol  1.4.2. Fórmula empírica y molecular  1.4.3. Reactante limitante y reactante en exceso  1.4.4. Porcentaje de Rendimiento y Pureza  1.4.5. Cálculo de dilución  1.5. Estados de la materia  1.5.1. Leyes de los Gases  1.5.2. Materia y Fuerzas Intermoleculares  1.5.3. Estructuras Sólidas y Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma y fluido supercrítico  1.6. Reacciones químicas  1.6.1. Tipos de Reacciones Químicas  1.6.2. Balanceo de ecuaciones químicas  1.6.3. Reacciones termoquímicas  1.6.4. Perfiles de energía de reacción  1.7. Soluciones y mezclas  1.7.1. Unidades de concentración  1.7.2. Propiedades del síndrome  1.7.3. Solubilidad y Reglas de Solubilidad  1.7.4. La ley de Henry y la ley de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partición  1.8. Equilibrio químico  1.8.1. La ley de acción de masas  1.8.2. El principio de Le Chatelier  1.8.3. Cociente de reacción  1.8.4. Para usar esta calculadora en línea para la constante de equilibrio, ingrese la constante de equilibrio (Eq.) y presione el botón de calcular. Aquí es cómo se puede explicar el cálculo de la constante de equilibrio con los valores de entrada dados -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Equilibrio ácido-base  1.9. Ácidos y bases  1.9.1. Definiciones de Arrhenius, Brønsted–Lowry y Lewis  1.9.2. pH y pOH  1.9.3. Titulación ácido-base  1.9.4. Solución Buffer  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Polyprotic Acids and Bases  1.10. Electroquímica  1.10.1. reacciones redox  1.10.2. Celdas Galvánicas y Electrolíticas  1.10.3. Ecuación de Nernst  1.10.4. Electrólisis  1.10.5. Leyes de Faraday de la electrólisis  1.11. Termodinámica  1.11.1. Leyes de la Termodinámica  1.11.2. Entalpía, entropía y energía libre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidad de las reacciones  1.11.4. Ciclos termodinámicos (Ley de Hess, ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. La ley de velocidad y el orden de reacción  1.12.2. Energía de Activación y Catalizador  1.12.3. Teoría de colisiones  1.12.4. Mecanismo de reacción  1.12.5. Teoría del estado de transición
  2. Química orgánica  2.1. Estructura y relaciones  2.1.1. Hibridación en Compuestos de Carbono  2.1.2. Resonancia y aromatización  2.1.3. Orbitales moleculares  2.1.4. Efectos inductivo y mesomérico  2.2. Hidrocarburos  2.2.1. Hidrocarburos  2.2.2. Alqueno  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compuestos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos y Conformación  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Alcoholes y fenoles  2.3.2. Éteres y epóxidos  2.3.3. Aldehídos y cetonas  2.3.4. Ácidos carboxílicos y derivados  2.3.5. Aminas  2.3.6. Ésteres y amidas  2.3.7. Tioles y sulfuros  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomería en Estereoquímica  2.4.2. Quiralidad y actividad óptica  2.4.3. Análisis estructural  2.4.4. Diastereómeros y Enantiómeros  2.5.1. Reacciones de sustitución  2.5.2. Reacciones de eliminación  2.5.3. Reacciones de adición  2.5.4. Reacciones radicales  2.5.5. Reacciones de reordenamiento  2.5.6. Reacciones Pericíclicas  2.6. Espectroscopía y análisis estructural  2.6.1. Espectroscopía Infrarroja  2.6.2. Espectroscopía por resonancia magnética nuclear  2.6.3. Espectrometría de masas  2.6.4. Espectroscopia UV-visible  2.6.5. Cristalografía de rayos X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adición y Condensación  2.7.2. Mecanismo de polimerización  2.7.3. Polímero biodegradable  2.7.4. Polímeros conductores e inteligentes
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Ligandos y compuestos de coordinación  3.1.2. Teoría del campo cristalino  3.1.3. Teoría de Orbitales Moleculares en Compuestos de Coordinación  3.1.4. Distorsión de Jahn–Taylor  3.2. Química del grupo principal  3.2.1. Metales alcalinos y alcalinotérreos  3.2.2. Halógenos y Gases Nobles  3.2.3. Los metales de transición y sus complejos  3.2.4. Lantánidos y Actínidos  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Redes cristalinas y celdas unitarias  3.3.2. Defectos en sólidos  3.3.3. Propiedades eléctricas y magnéticas  3.3.4. Superconductividad  3.4. Química bioinorgánica  3.4.1. Iones metálicos en biología  3.4.2. Reacciones enzimáticas con metales  3.4.3. Intoxicación por metales y desintoxicación  3.4.4. Metaloproteínas y Metaloenzimas
  4. Química física  4.1. Química Cuántica  4.1.1. Dualidad onda-partícula  4.1.2. Ecuación de Schrödinger  4.1.3. Números Cuánticos y Orbitales  4.1.4. Espectroscopía atómica y molecular  4.2. Mecánica estadística  4.2.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funciones de partición  4.2.3. Estadísticas de Bose-Einstein y Fermi-Dirac  4.3. Termodinámica química  4.3.1. Energía Libre de Gibbs  4.3.2. Transición de fase  4.3.3. Eficiencia termodinámica  4.4. Química de superficies  4.4.1. Absorción y Catálisis  4.4.2. Coloides y Emulsiones
  5. Química Analítica  5.1. Métodos clásicos  5.1.1. Análisis Gravimétrico  5.1.2. titrímetro  5.2. Métodos instrumentales  5.2.1. Cromatografía  5.2.2. Espectroscopía  5.2.3. Métodos electroanalíticos  5.2.4. Difracción de rayos X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Principios de ingeniería química  6.3. Química Verde  6.4. Farmacéuticos y Síntesis de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohidratos  7.2. Proteínas y enzimas  7.3. Lípidos y membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo y Bioenergética  7.6. Cinética enzimática y mecanismo

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Metabolismo y Bioenergética


El metabolismo y la bioenergética son los componentes principales de la bioquímica, que se centra en los procesos químicos que ocurren en los organismos vivos para mantener la vida. Estos procesos incluyen tanto la descomposición de moléculas para producir energía como la síntesis de compuestos necesarios para las células. Entenderemos estos conceptos en términos sencillos, enfatizaremos la importancia de estos mecanismos y proporcionaremos ejemplos para aclarar el entendimiento.

Entendiendo el metabolismo

En su nivel más básico, el metabolismo se refiere a todas las reacciones químicas que ocurren en un sistema biológico. Involucra dos tipos principales de rutas:

  • Vías catabólicas: Estas vías descomponen moléculas complejas en otras más simples, liberando energía en el proceso. Por ejemplo, la descomposición de la glucosa durante la respiración celular es un proceso catabólico.
  • Vías anabólicas: En contraste, las vías anabólicas utilizan energía para construir moléculas complejas a partir de más simples. Por ejemplo, la síntesis de proteínas a partir de aminoácidos es un proceso anabólico.

Moneda energética: ATP

La principal moneda energética en las células es el trifosfato de adenosina (ATP). Captura energía química derivada de la descomposición de moléculas de alimentos y la libera para alimentar otros procesos celulares. Se puede pensar en ella como una batería recargable que impulsa las actividades celulares.

ATP → ADP + P i + energía

Bioenergética: El estudio del flujo de energía

La bioenergética es la rama de la bioquímica que trata de la energía involucrada en la formación y ruptura de enlaces químicos en moléculas que se encuentran en organismos biológicos. Implica entender cómo los organismos vivos gestionan sus recursos energéticos.

Un concepto fundamental en la bioenergética son las leyes de la termodinámica:

  1. Primera ley: La energía no se puede crear ni destruir; solo puede transformarse de una forma a otra.
  2. Segunda ley: Cada transferencia de energía aumenta la entropía (desorden) del universo.

Conversión de energía

La energía en los sistemas biológicos existe en diversas formas, principalmente energía química almacenada en los enlaces de las biomoléculas. Esta transformación energética en organismos ocurre de manera altamente eficiente:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + energía (ATP)

Este es un ejemplo de respiración celular, donde la glucosa y el oxígeno se convierten en dióxido de carbono, agua y ATP.

Ejemplo SVG de respiración celular

azúcar La O2 En 6 CO 2 + 6 H 2 O ATP

Rutas metabólicas: redes complejas

Las rutas metabólicas son las series de reacciones químicas que ocurren dentro de una célula que convierten uno o más sustratos en productos. Estas vías son reguladas por enzimas y hormonas para asegurar eficiencia y equilibrio.

Glicólisis: una vía metabólica principal

La glicólisis es el proceso de descomposición de la glucosa en piruvato. Es una secuencia de diez reacciones catalizadas por enzimas. Ocurre en el citoplasma y no requiere oxígeno, por lo que es un proceso anaeróbico.

Glucosa → 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH

Ejemplo de diagrama de la vía

azúcar Fructosa Piruvato

Combustible para la vida: el ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa

Ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico)

El ciclo de Krebs, también conocido como el ciclo del ácido cítrico, ocurre en las mitocondrias y es una serie de reacciones que generan energía mediante la oxidación del acetil-CoA. Este ciclo desempeña un papel vital en la generación de energía química.

Acetil-CoA + 3 NAD + + FAD + GDP + P i + H2O → 2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + CoA

Fosforilación oxidativa

Es el proceso mediante el cual se forma ATP como resultado de la transferencia de electrones desde NADH o FADH 2 a O 2 a través de una cadena de transportadores de electrones. Ocurre en las mitocondrias y es la principal fuente de ATP en organismos aerobios.

Ejemplo de flujo de producción de energía

NADH Transporte de electrones ATP

Regulación: manteniéndolo equilibrado

Las rutas metabólicas están altamente reguladas para mantener la homeostasis. Este equilibrio implica una interacción compleja de hormonas, enzimas y otras moléculas que aseguran el funcionamiento óptimo.

Ejemplo de regulación: insulina y glucagón

La insulina y el glucagón son hormonas que desempeñan un papel clave en la regulación de los niveles de azúcar en sangre. La insulina facilita la absorción de glucosa por las células, reduciendo así los niveles de azúcar en sangre, mientras que el glucagón promueve la liberación de glucosa de las reservas del hígado cuando el azúcar en sangre es bajo.

Mecanismo simple de regulación

alto azúcar en sangre Liberación de insulina Captación de glucosa

Reflexiones finales

Entender el metabolismo y la bioenergética proporciona una visión sobre la notable eficiencia y complejidad de los sistemas biológicos. Los procesos químicos que hacen posible la vida reflejan una delicada y precisamente equilibrada orquesta de interacciones moleculares. A través del estudio continuo, obtenemos un mayor entendimiento de las estructuras y reacciones que alimentan la vida misma, allanando el camino para avances en salud, medicina y biotecnología.


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