BIOENERGETICA Estudia los procesos de utilización almacenamiento y transformación de la energía...
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BIOENERGETICA• Estudia los procesos de
utilización almacenamiento y transformación de la energía por los organismos vivos, es decir como convierten una forma de energía en otra.
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Utilización de la energía para producir trabajo biologico
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BALANCE ENERGETICO
Depende del ingreso y consumo del alimento para realizar trabajo,
Se pierde como calor debido a las metabolismo de los nutrientes
(oxidacion por la digestión de los alimentos) y por el trabajo mecánico
(movimiento).La otra parte es por la excreción de
heces, orina y sudor.
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Obtención de energía
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COMO SE GENERA LA ENERGIA útil para trabajo celular
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Transformación de la energía
Azucares, lípidos y carbohidratos , liberan energía química para cubrir la demanda energética de los organismos, lo cual les pwermite hacer metabolismo, trabajo mecánico, regulación termica, etc.
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Importancia de la termodinámica:• Relaciona las diversas formas de energía y como
puede afectar a la materia a nivel macroscópico, sólo es aplicable a sistemas cerrados como las máquinas (sólo intercambian energía con el entorno.
Leyes:1ra. Conservación 2da. Transformación de la energía3ra. En el universo todo tiende al equilibrio.
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Materia y Energía• Materia: todo lo que tiene masa, volumen y
ocupa un lugar en el espacio
• Energía: La capacidad de un sistema para realizar un trabajo
• Clases de Energía: • mecánica, eléctrica,• potencial, química, • Calorífica, lumínica etc.
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TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGIA• Potencial en cinética,• Eléctrica en mecánica,• Química en térmica,• Iónica en eléctrica: movimiento de iones a través
de la membrana,• Radiante en química: formación de almidón a
partir de CO2 + H2O+ luz solar y
• Energía de reserva en energía libre.
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Energía y UniversoSistema: • La parte del universo bajo estudio• Espacio físico o porción de materia contenida
dentro de un límite o frontera• Ej. una célula, una máquina
Entorno:• Región fuera del límite o frontera • El sistema intercambia materia o energía con él
Clases de sistemas: abiertos y cerrados
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SISTEMA Y ENTORNO
Solo intercambia energía
Intercambia materia y energía
No hay intercambio
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• Los sistemas tienden al equilibrio cuando:
• Se alcanza el contenido mínimo de energía en un sistema,
• En reacciones químicas, los reactantes se convierten en productos y viceversa, tienden al equilibrio.
REACTANTES PRODUCTOS (2H + O = agua)
Glucógeno Glucosas libres
• Los aminoácidos en proteínas, los ácidos grasos en mono, di y triacil gliceroles, los monosacáridos en oligosacáridos y polisacáridos.
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Equilibrio de las reacciones
• Se establece cuando las velocidades de las reacciones directa e inversa son iguales
A + B = C + D Reacción directa
CatabolismoReacción inversa
A la derecha (exergónica)
A la izquierda: endergónica
Anabolismo
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Equilibrio químico• Las dos reacciones ocurren a igual velocidad
K1 [A][B] = K2 [C][D]
• Por tanto: en equilibrio hay una proporción predecible entre la concentración de productos y reactantes
K1 / K2 = [C][D] / [A][B]
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Cálculo de la Keq
• No predice la velocidad a la que ocurre una reacción, únicamente indica si es favorable o desfavorable energéticamente,
Se Calcula:• Dividiendo la concentración de los productos entre la
concentración de los reactantes: • Keq = Productos/Reactantes
Keq = [C] [D] Si C=3 y D= 2 3X2= 6 [A] [B] A=4 y B= 3 4 X3=12
Se interpreta como una reacción exergónica, con una Keq mayor que 1 y cambio de energía libre neg. (desfavorable
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Valores de la Keq
• Keq > 1 concentración de reactantes predomina sobre los productos, reacción energéticamente, favorecida ocurre a la derecha (directa),
• Keq < 1 concentración de productos predomina sobre los reactamtes. La reacción ocurre hacia la izquierda (inversa) reaccíon desfavorable energéticamente
• Keq = 1 la concentración de reactivos es
igual a concentración de productos. Keq: nunca puede ser = 0 mientras haya vida.
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• En reacciones químicas, se aplica el principio de que los sistemas tienden a minimizar su energía potencial, a alcanzar un mínimo de energía y un máximo de desorden (S),
• Considera la entropía (S) otra variable que condiciona la espontaneidad de una reacción química,
• S depende de varios factores: número de partículas, estado físico de la materia (estado gaseoso, mayor entropía).
Bioenergética y reaciones químicas
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Proceso espontáneo y Proceso que requiere energía
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Energía libre• Es la energía disponible para trabajo celular
• La relación entre la energía y el desorden puede explicarse a partir de la ecuación:
G = H - T S H = cambio en entalpía (cambio de calor entre los reactivos y productos de la reacción) • S = cambio en entropía (cambio en el desorden de
los reactivos y productos) • T = temperatura en ºKelvin
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Variación de G (energía)• G determina el carácter espontáneo de una reacción
química, • En procesos espontáneos G del sistema disminuye, el
valor final de G es menor que el inicial y, por tanto, G es negativa, puede ser a causa de:
a. una baja del contenido energético H (H<0), b. un aumento del desorden (S>0) o ambos
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Energía Libre Estándar ΔGº
• Es la energía no útil para trabajo celular, es el cambio de energía calculada en un calorímetro por
combustión de 1 mol. de glucosa, bajo condiciones estándar de:
– Temperatura = 25 °C – Presión = 1 atmósfera– Concentración = 1 M – pH = 7Permite predecir si existe equilibrio entre reactantes y
productos de una reacción.
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Procesos exergónicos y endergónicos
• La absorción o liberación de energía, en un sistema, usualmente se manifiesta en forma de calor y/o de trabajo,
• Los procesos que liberan energía son favorecidos, ocurren espontáneamente,
• Los procesos que absorben energía no son favorables, ocurren cuesta arriba,
• Sistemas que no intercambian energia con el entorno G = 0
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• Reacción exergónica– Reacción química que es espontánea– Libera energía al entorno– Su Keq es > 1– Su Gº < 1 (negativa)G es negativa (pierde energía el sistema)
• Reacción endergónica– Reacción química que ocurre cuesta arriba– Necesita energía para ocurrir – Su Keq es < 1– Su Gº > 1 (positiva)G es positiva (gana energía el sistema_Es inversa, de productos a formaciòn de reactantes
Reacciones exergónicas y endergónicas
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METABOLISMO• Conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren
en un organismo, incluyendo su coordinación, regulación y necesidades energéticas,
• El metabolismo es un proceso de transformación de energía donde el catabolismo proporciona la energía requerida para el anabolismo
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METABOLISMO• Ruta metabólica: secuencia de reacciones que tienen un
propósito particular,
• Metabolitos: compuestos formados como intermediarios en el metabolismo.
• Metabolismo Intermediario: reacciones que se llevan a cabo en la célula y que implican procesos de degradación y síntesis que generan productos intermediarios en cada etapa de reacción.
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CATABOLISMO yANABOLISMO
• Rutas metabólicas de degradación Y síntesis de macro moléculas (grasas, carbohidratos y proteínas) en moléculas más simples
• Se dan los procesos de oxidación y formación de los cofactores reducidos NADH, NADPH y FADH2
• Se libera la energía química (procesos exergónicos) y se produce ATP a partir de ADP
• Hay convergencia de rutas metabólicas llamadas
reacciones acopladas.
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Mecanismos para el intercambio de Energia en los
Sistemas Vivos• Transferencia del grupo fosforilo ATP-
ADP Cada fosforilacion o desfosforilación
intercambian 7.3Kcal/mol.
• Reacciones Redox
• Pares Redox: NADP+/NADPH, NAD+/NADH, FAD+/ FADH2
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Reacciones de óxido-reducción
• Son las reacciones que implican cambios en el estado electrónico de los reactantes.
• Estos cambios se acompañan de ganancia o pérdida de electrones, que son formas de energía potencial.
Fe° Fe2+Oxidación
Reducción
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Utilización de la energía en:– Reacciones de biosíntesis – Transferencia de energía en reacciones
endergónicas
• Se reoxidan de nuevo, originando un ciclo de oxidación/reducción
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Dudas