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SISTEMA TERMODINÁMICO UNIVERSO SISTEMA ALREDEDORES.

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Presentación del tema: "SISTEMA TERMODINÁMICO UNIVERSO SISTEMA ALREDEDORES."— Transcripción de la presentación:

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2 SISTEMA TERMODINÁMICO

3 UNIVERSO SISTEMA ALREDEDORES

4 UNIVERSO SISTEMA ALREDEDORES

5 SISTEMAS ABIERTOS Intercambian materia y energía con los alrededores AISLADOS CERRADOS

6 SISTEMA TERMODINÁMICO

7 TERMODINÁMICA Se ocupa del intercambio entre las distintas formas de energía

8 BIOENERGETICA Intercambios de energía de los seres vivos con su medio ambiente Cambios de energía en las reacciones químicas y procesos fisicoquímicos de los seres vivos

9 SERES VIVOS Máquinas químicas que operan a T y P constantes Sistemas termodinámicos abiertos en estado estacionario

10 Analogía entre seres vivos y otras máquinas

11 SERES VIVOS Máquinas químicas que operan a T y P constantes Sistemas termodinámicos abiertos en estado estacionario

12 EQUILIBRIO QUÍMICO AB Las concentraciones se mantienen constantes en función del tiempo No tienen posibilidad de efectuar trabajo

13 ESTADO ESTACIONARIO ACB Las velocidades de producción y degradación se igualan Tienen capacidad de realizar trabajo

14 ENERGÍA UTILIZACIÓN INCORPORACIÓN DEGRADACIÓN

15

16 ENERGÍA INCORPORACIÓN AUTOTROFOS HETEROTROFOS UTILIZACIÓN DEGRADACIÓN CALOR Aumento de ENTROPÍA DESECHOS Energía solar Alimentos

17 NUTRIENTES Hidratos de carbono Proteínas Lípidos Otros : vitaminas, minerales Aportan energía

18 METABOLISMO Suma de todas las transformaciones químicas que se producen en una célula u organismo Procesos en los cuales se obtiene y utiliza la energía

19 ESTUDIO DE PROCESOS DE COMBUSTIÓN Liberación de calor Consumo de O 2 Liberación de CO 2 Glucosa + O 2 CO 2 + H 2 O + calor cámaras calorimétricas OXIDACIONES BIOLOGICAS

20 Calor de combustión de compuestos orgánicos Hidratos de carbono Grasas Proteínas Calor de combustión Calor liberado en organismos (kJ/g) 17,6 39,7 23,8 17,1 38,3 17,1 C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O C 3 H 5 O 3 (C 4 OH 7 ) O 2 15CO H 2 O C 6 H 13 O 2 N+ 7.5 O CO H 2 O CO 2 (NH 2 ) 2 2 C 6 H 13 O 2 N O 2 12 CO H 2 O + N 2

21 UTILIZACION DE LA ENERGIA METABOLISMO BASAL TRABAJO MECANICO CALOR DE COMBUSTION DE ALIMENTOS

22 METABOLISMO BASAL Energía necesaria para el desarrollo de las funciones vitales y el mantenimiento de la temperatura corporal. Condiciones para determinación Funciones reducidas al mínimo reposo muscular (posición acostada) ayuno previo de 12 h despierto y en reposo mental condiciones ambientales que constituyan un microclima térmicamente neutro (20-24 C para un individuo ligeramente vestido)

23 Producción de calor basal de diversas especies animales en relación a su peso corporal elefante caballo ratón paloma rata conejo ganso perro hombre

24 RELACION DEL METABOLISMO BASAL CON LA SUPERFICIE CORPORAL Metabolismo basal/día = S x 24 h x 167 kJ/m 2 h

25 Producción calórica total de un hombre de 70 kg en diversas condiciones de actividad CondiciónProducción calórica (J/h) Durmiendo Acostado De pie Caminando lento Caminando ligero Corriendo Escribiendo a máquina Trabajando en carpintería

26 Primera Ley de la Termodinámica En todo cambio la energía no se crea ni se destruye, se transforma. U = q + w

27 Energía de alimentos Calor Trabajo El individuo mantiene su peso constante Energía químicaCalor, trabajo

28 INGESTA: Análisis de los alimentos Contenido calórico (kJ/g)Total (kJ) 69 g proteínas 76 g grasas 300 g glúcidos 17,1 39,3 17, ENERGÍA LIBERADA: Calorimetría directa 9207 kJ/día

29 Energía de alimentos Calor Trabajo Crecimiento, embarazo Energía química Energía química de sustancias de reserva

30 Energía de alimentos Calor Trabajo Pérdida de peso Energía química de sustancias de reserva Calor, Trabajo

31 Segunda Ley de la Termodinámica Todo proceso espontáneo resulta en un incremento neto de entropía, o desorden, del sistema más sus alrededores S= función entropía dS = dq/T Su = Ss + Salr

32 Los organismos vivos presentan un alto grado de orden Organismo vivo Nutrientes Luz solar Calor Aumento de Entropía

33 CRECIMIENTO Célula Disminución de entropía Aumento de energía libre Alrededores Aumento de entropía Disminución de energía libre Universo Aumento de entropía Disminución de energía libre

34 ESTADO ESTACIONARIO Célula Entropía constante Energía libre constante Alrededores Aumento de entropía Disminución de energía libre Universo Aumento de entropía Disminución de energía libre

35 DEGRADACION Célula Aumento de entropía Disminución de energía libre Alrededores Entropía constante Energía libre constante Universo Aumento de entropía Disminución de energía libre

36 Sistema cerrado No mantiene la vida Evoluciona hacia el equilibrio Sistema abierto Mantiene la vida Estado estacionario

37 REACCIONES DE DEGRADACIÓN REACCIONES DE SÍNTESIS ANABÓLICAS REQUIEREN ENERGÍA CATABÓLICAS LIBERAN ENERGÍA

38 COMO HACEN LOS SERES VIVOS PARA LLEVAR A CABO REACCIONES ANABÓLICAS Y PROCESOS QUE REQUIEREN ENERGÍA A TRAVES DE REACCIONES ACOPLADAS Elementos 1 Una reacción que libera energía 2 Una reacción que requiera energía 3 Un intermediario común

39 REACCIONES ACOPLADAS REACCIONES EXERGÓNICAS (Liberan energía libre) REACCIONES ENDERGÓNICAS (Requieren energía libre) ATP TRANSPORTADOR DE ENERGíA DESDE LOS PROCESOS CELULARES PRODUCTORES DE ENERGíA A LOS PROCESOS QUE REQUIEREN ENERGÍA

40 Utilización de la energía libre para realizar trabajo mecánico y químico

41 REACCIONES ACOPLADAS PARA QUE DOS REACCIONES PUEDAN ACOPLARSE ES NECESARIO QUE TENGAN UN INTERMEDIARIO COMUN A + B C + D D + E F + G

42 EJEMPLOFosforilación de la glucosa acoplada a la hidrólisis del ATP ATP + H 2 OADP + fosfato Glucosa + fosfatoGlucosa-6-P + H 2 O Elementos Una reacción que libere energía ( GO) Un intermediario común REACCION 1 REACCION 2 Gº´(kJ mol -1 ) -30,9 +16,7 ATP + glucosaGlucosa-6-P + ADP -14,2 REACCION 2 fosfato

43 NO TODA LA ENERGIA LIBERADA EN UNA REACCION EXERGONICA PUEDE SER UTILIZADA PARA REALIZAR UNA REACCION ENDERGONICA EFICIENCIA Eficiencia: energía producida rendimiento máximo

44 Perfil de energía libre en la respiración aeróbica

45 C 6 H 12 O O ADP + 38 Pi6 CO H 2 O + 38 ATP G°´ = kJ mol ADP + 38 Pi38 ATP G°´ = kJ mol -1 Eficiencia: energía producida x 100 rendimiento máximo | +1160| kJ mol -1 | -2868| kJ mol -1 == 41% Eficiencia C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O

46 El ATP como intermediario

47 Gracias


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