Energía libre en la biomoléculas y repaso de colesterol

Presentación del tema: "Energía libre en la biomoléculas y repaso de colesterol"— Transcripción de la presentación:

1 Energía libre en la biomoléculas y repaso de colesterol

2 METABOLISMO Y BIOENERGÉTICA
El carácter diferencial de un ser vivo es la delimitación que posee respecto de su entorno y la capacidad de intercambiar con él materia y energía; estos rasgos distintivos le permiten la autoregeneración y la reproducción. Dentro de las leyes físico-químicas, los intercambios de materia y energía tienen como objeto mantener un nivel mínimo de desorden (o máximo de orden); Las biomoléculas, se distinguen por su alto grado de organización; EJEMPLO: las estructuras celulares que se elaboran con las mismas, como por ejemplo las membranas, resultan construcciones altamente organizadas. Estas características diferenciales de los seres vivos han de ser mantenidas a lo largo del tiempo, ya que su pérdida, esto es la desorganización o la desaparición de estructuras, lleva aparejada la muerte. Para lograrlo, se desarrolla en los organismos una continua renovación química que recibe el nombre de metabolismo. Los procesos vitales consisten en una lucha constante contra la segunda ley de la termodinámica, dejando el aumento de desorden para el resto del entorno o universo y buscando para la materia viva el máximo orden.

3 OBTENCIÓN DE MATERIA Y ENERGÍA
REPASO DE METABOLISMO METABOLISMO El conjunto de todas las transformaciones químicas que se producen en una célula u organismo recibe el nombre de metabolismo. Es una actividad muy coordinada cuyos objetivos de forma sintética serían: 1) Obtención de energía del medio ambiente. 2) Obtención de moléculas características de la propia célula. OBTENCIÓN DE MATERIA Y ENERGÍA Imagen extraída de:

4 TIPOS DE ENERGÍA SÓLO ANALIZAREMOS:
La energía térmica o calor: Debida a la agitación molecular o energía cinética de las moléculas, es medida a través de la temperatura o de cambios en el estado físico de la materia. La unidad de calor es la caloría, o cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 1 gramo de agua, 1°C, CUANDO EL AGUA SE ENCUENTRA ENTRE 14,5 Y 15,0°C. – La energía mecánica o trabajo: Debida a la aplicación de una fuerza que consigue el desplazamiento de un cuerpo o su deformación. La unida de trabajo es el Joule (J), o trabajo realizado al aplicar a un cuerpo la fuerza de 1 Newton desplazándolo 1 m. – La energía libre de Gibbs (G): Consiste en un tipo de energía química contenida en los compuestos que participan en una reacción química. Expresa la cantidad de energía capaz de generar trabajo durante una reacción a presión y temperatura constantes. La unidad de medida POR EL SI (SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES) ES Joule / kJ (jilojoules) o kJoule/mol (1caloría = 4,184 joules). En los seres vivos se utiliza la diferencia entre la energía libre de los alimentos y los productos de su degradación para poder desarrollar trabajo.

5 El orden puede ser producido con un gasto de energía, y el orden asociado a la vida en la Tierra, se produce con la ayuda de la energía del Sol. Por ejemplo, las plantas usan la energía del Sol mediante los cloroplastos. Estos convierten la energía del Sol, -usando la clorofila en un proceso llamado fotosíntesis-, en una forma almacenable de ordenadas moléculas de azúcar. De esta manera, el carbono y el agua en unos estados mas desordenados, se combinan para formar mas ordenadas moléculas de azúcar. En los sistemas animales, hay también dentro de las células, pequeñas estructuras llamadas mitocondrías, que usan la energía almacenada en las moléculas de azúcar de los alimentos, para formar estructuras mas altamente ordenadas. Un Árbol Convierte Desorden en Orden con una pequeña Ayuda del Sol

6 ATP Es una molécula de alta energía que almacena la energía que necesitan los organismos vivos para cumplir con sus funciones. Está presente en el citoplasma y en el nucleoplasma de cada célula. Esencialmente todos los mecanismos fisiológicos que requieren energía para su ejecución, la obtienen directamente desde el ATP almacenado, Cuando los alimentos en las células se oxidan gradualmente, la energía liberada se utiliza para volver a formar ATP, de modo que la célula siempre mantiene el suministro de esta molécula esencial La columna vertebral de la estructura del ATP es un compuesto de carbono ordenado, pero la parte que es realmente crítica es la parte del fósforo -el trifosfato-. Tres grupos de fósforo están unidos por átomos de oxígeno entre sí, y también hay oxígenos laterales conectados a los átomos de fósforo. En las condiciones normales en el cuerpo, cada uno de estos átomos de oxígeno tiene una carga negativa, y como se sabe, los electrones quieren estar con los protones - las cargas negativas se repelen entre sí -. Estos cargas negativas amontonadas quieren escapar - para alejarse unas de otras -, así que hay una gran cantidad de energía potencial. Si se elimina uno de estos grupos fosfato de un extremo quedando sólo dos grupos fosfatos, la molécula es mucho más estable. Esta conversión del ATP en ADP es una reacción extremadamente crucial para el suministro de energía en los procesos vitales. Sólo el corte de un enlace con su consiguiente reordenamiento, es suficiente para liberar alrededor de 7,3 kilocalorías por mol = 30,6 kJ/mol. Esto es aproximadamente la misma energía que la de un único cacahuete.

7 Energía en las biomoléculas que componen los alimentos
Cuando se realiza la combustión física total de los alimentos los azucares se oxidan completamente a CO2 y H2O, y todo su contenido energético se libera en forma de calor. En el organismo tiene lugar exactamente la misma oxidación: Glucosa +6 O2→ 6 CO2 + 6 H2O De la misma manera, los triglicéridos, que constituyen % de los lípidos de la dieta, se convierten, al oxidarse en su totalidad, en un número determinado de moléculas de CO2 y H2O. La cantidad de calor liberada en la combustión de una muestra de alimento en una bomba calorimétrica es, potencialmente, equivalente a la cantidad de energía que obtiene el organismo al catabolizar los azucares y las grasas que contienen los alimentos. Sin embargo, durante el metabolismo de esos nutrientes no toda la energía contenida en los mismos se libera en forma de calor; una cierta proporción de esa energía ( ≈ 60%) se almacena en forma de enlaces fosfato de alta energía (ATP) que constituyen las reservas energéticas que permiten a la célula llevar a cabo trabajos de biosíntesis. La energía necesaria para vivir se obtiene a partir de la oxidación de los alimentos que ingerimos, ya sean hidratos de carbono, lípidos, proteínas o alcohol. Funcionalmente esa energía se distribuye en tres bloques: el metabolismo basal, que es la energía necesaria para que el ser vivo mantenga su estado de ser viviente, el costo de la actividad física que lleva a cabo el ser vivo y el efecto térmico de los alimentos, que es la energía necesaria para la utilización de estos. La energía que aportan los alimentos puede determinarse mediante la medida del calor desprendido durante su combustión (calorimetría directa) o mediante la medida de los productos o reactivos de la misma (CO2 y O2 respectivamente), lo que se conoce como calorimetría indirecta.

8 ENERGÍA EN BIOMOLÉCULAS
al estudiar los aspectos energéticos de los hidratos de carbono, grasas y proteínas de los alimentos es la digestibilidad de esos nutrientes, la cual puede de hecho, disminuir la biodisponibilidad energética de los alimentos. La digestibilidad esta determinada por la absorción de los nutrientes, que en términos generales es elevada, de aproximadamente el 95%, pero que puede introducir errores significativos en el cálculo del aporte energético de los alimentos El contenido calórico de los alimentos que se suele publicar en las etiquetas de los mismos, esta calculado teniendo en cuenta los dos factores: contenido energético total teórico de cada nutriente (medido en la bomba calorimétrica) y digestibilidad. Se considera de forma general que la oxidación de los Glúcidos aporta : 17,4 kJ/g La oxidación de lípidos: 38 kJ/g La oxidación de proteínas: 17,2 kJ/g

9 Colesterol y transporte
El colesterol, en los animales, puede ser sintetizado en el hígado, pero también ingresa en los alimentos al ingerir carne. El hígado humano forma alrededor de 800 mg de colesterol diario. ´Los lípidos son insolubles y son transportados en el plasma (LIV) asociado con proteínas. Las lipoproteínas son complejos compuestos de proteínas y lípidos que forma agregados liposolubles. Su función es transportar lípidos en medios acuosos como la sangre. Una lipoproteína consiste de una parte apolar (triglicérido) y colesterol rodeado por una capa de fosfolípidos anfipáticos y una fracción proteica. Existen 4 grupos: quilomicrones, LDL, VLDL y HDL. El HDL tiene mayor afinidad por el colesterol que el LDL, lo extraen del hígado y las placas ateroescleróticas y lo transportan al hígado para eliminarlo. Las LDL, por el contrario tiene más afinidad por las proteínas del tejido de las paredes de las arterias y pueden desprender allí su colesterol produciendo las placas.

10 BIBLIOGRAFÍA