Ciclo de Krebs, parte 1

En el capítulo anterior definimos los siguientes términos: ruta oxidativa, compuesto de elevado contenido energético, fosforilación oxidativa y fosfotilación a nivel de sustrato. Las rutas oxidativas consisten en rutas de oxidación de átomos de carbono para obtener energía libre; para que esto sea posible, necesitaremos los compuestos de elevado contenido energético que posteriormente se acoplarán a la obtención de ATP. En la fosforilación oxidativa, las coenzimas reducidas (uno de estos compuestos de elevado contenido energético) cederán al oxígeno los electrones recibidos y se liberará la energía suficiente para obtener ATP. En la fosforilación a nivel de sustrato, se utiliza un compuesto de elevada energía libre de hidrólisis que al romperse, libera una energía tal que supera a la necesaria para obtener una molécula de ATP. En este capítulo detallaremos el Ciclo de Krebs: aquí veremos el papel fundamental que tienen las coenzimas reducidas para la obtención de ATP, también veremos una fosforilación a nivel de sustrato dentro del proceso. Antes que nada, debe quedar claro que el Ciclo de Krebs no es una ruta productora de ATP (aunque se forme un ATP por fosforilación a nivel de sustrato); sino que es una ruta de oxidación de átomos de carbono. En este proceso se libera CO2 y la energía obtenida queda retenida momentáneamente en coenzimas reducidas: NADH y FADH2. Al principio del ciclo entra una molécula de Acetil Coenzima A (AcCoA) que consiste en una molécula con dos átomos de carbono. Esto es muy importante recordarlo, ya que el ser humano es capaz de romper las moléculas provenientes de los compuestos de nuestra dieta (azúcares, ácidos grasos, etc.) de tal forma que se pueda obtener al final AcCoA que entrará en el ciclo. El AcCoA entra en el ciclo y todos los átomos de carbono se oxidarán completamente transformándose en CO2… continúa

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Bioenergética parte 2

En el capítulo anterior, se habló un poco de las reacciones que suele llevar a cabo un organismo vivo para obtener energía y devolver al medio calor y sustancias de desecho. Definimos lo que es un proceso espontáneo y definimos el término enzima. Las rutas oxidativas consisten en rutas de oxidación de átomos de carbono para obtener energía libre, dicha energía libre se utilizará para sintetizar ATP (Adenosina Trifosfato). El ATP es un transportador de energía desde los procesos en que se liberan, hasta los procesos en que se consumen; también podríamos decir que es un “almacén”, pero debido a que estas reacciones son tan rápidas, esta característica es bastante relativa y no lo consideraremos como tal. El acoplamiento antes mencionado (de oxidación neta de átomos de carbono, a obtención de ATP) no es directo, ya que entre medias de este proceso se usa energía libre momentáneamente para obtener compuestos de elevado contenido energético; cuando estos compuestos se utilicen, se acoplarán directamente a la obtención de ATP. Estos compuestos pueden ser: • Coenzimas reducidas • Compuestos de elevada energía libre de hidrólisis COENZIMAS REDUCIDAS: En los procesos de degradación hay muchas reacciones redox (obtención y donación de electrones) y dichas reacciones son muy exergónicas o espontáneas. La energía que se desprende de la degradación de moléculas más grandes se utiliza para obtener coenzimas (coenzima oxidada → coenzima reducida), estas coenzimas son fuertes reductores y por tanto, tienen poca apetencia electrónica. Cuando cedan los electrones al oxígeno, se liberará la energía suficiente para formar ATP en la etapa final de la cadena transportadora de electrones durante la fosforilación oxidativa. Estas enzimas son mononucleótidos de adenina y los mononucleótidos de flavina. Conocidos mejor como NAD+ o NADH (en su estado reducido) y FAD+ o FADH2 (reducido). COMPUESTOS DE ELEVADA ENERGÍA LIBRE DE… continúa

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Bioenergética parte 1

Introducción Me gustaría dar la bienvenida a todos quienes emprenden un viaje más que fascinante en este mundo de la Biología. Nosotros, los organismos vivos estamos compuestos por órganos y esos órganos a su vez por tejidos, y dichos tejidos a su vez por células. ¿Pero cómo puede ser que estas células sean capaces de llevar a cabo distintas funciones? ¿Por qué respiramos? ¿Por qué nos cansamos? ¿Por qué nos mareamos al consumir alcohol? ¿Por qué tenemos que comer y beber? ¿Qué pasaría si nos alimentamos únicamente de ajo y pan?… seguramente muchos nos hemos hecho estas preguntas y se nos han resuelto parcialmente durante la educación básica, pero ¿cuál es la base bioquímica de todos estos procesos biológicos?, esa es la pregunta que me gustaría ir respondiendo a lo largo de esta serie de artículos. BIOENERGÉTICA Nuestras células captan aquellas sustancias que pueden resultar útiles (nutritivas) para ellas, las transforma y saca intermediarios; al mismo tiempo obtiene energía útil. Esta energía útil puede ser utilizada para el trabajo mecánico como en la contracción muscular. A cambio de ello, el organismo devuelve al medio externo más materia (productos de desecho) y calor (esta energía no se puede transformar en trabajo, pero puede resultar útil para otros procesos como el despertar de los animales hibernantes. Lo veremos en un capítulo más adelante, cuando hablemos de la cadena transportadora de electrones). Hay organismos que captan estos productos de desecho como nutrientes y los transforman en otros productos de desecho que a su vez, terminarán siendo nutrientes para otros organismos vivos completando así varios ciclos. Recordemos que la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma. En esta materia entra muchísimo el tema de la Termodinámica y la Física a distintos niveles de dificultad, pero como esto piensa ser un artículo… continúa

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Microbiología e Inteligencia Artificial

Microbiología e Inteligencia Artificial Angélica Inés Partida Hanon Telicom Vol.XXII, No2. 2009 ISSN: 1087-6456 Resumen: Demostraremos la utilidad que tiene la Inteligencia Artificial en el campo de las Ciencias Biológicas. Se construirá una base de conocimientos que contendrá las claves dicotómicas utilizadas por los taxónomos para determinar una bacteria problema. ¿Cómo sería posible que una máquina sea capaz de llevar a cabo la labor de un investigador en el momento de determinar una bacteria problema? Desde un enfoque simple, responderemos esta cuestión a partir de las siguientes vías planteadas: razonamiento por parte del sistema experto, y reconocimiento de patrones por parte de la red neuronal artificial. Palabras clave: Sistemas Expertos, Inteligencia Artificial, Redes Neuronales, Microbiología, Bioinformática. Abstract: We’re going to find out how important and interesting can be Artificial Intelligence in Biology. We’re going to build a knowledge-base that is going to have all the dichotomous keys to identify a problem bacterium. How can be a machine capable of doing the investigator’s work identifying a bacterium? From a simple way, we’re going to ask this question in next two ways: human reasoning by the expert system and image recognition by the neural network. Keywords: Expert Systems, Artificial Intelligence, Artificial Neural Networks, Microbiology. Bioinformatics. INTRODUCCIÓN Al inicio de este proyecto se ha demostrado la utilidad de un área en la IA, que es el uso de sistemas expertos. Hemos desarrollado un sistema que determina bacterias siguiendo el razonamiento que seguiría un Microbiólogo especializado, pero nos hemos cimentado hasta este momento en la obtención de una respuesta en base a una serie de premisas. Nuestro planteamiento ahora es el siguiente: ¿Cómo se podrá obtener por métodos Bioinformáticos el reconocimiento de patrones para la identificación de la morfología de una bacteria o una colonia? ¿Cómo podremos asegurar que nuestro sistema sea capaz de aprender a reconocer… continúa

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