Bio-energética Los microorganimos requieren ENERGIA para realizar su actividades bioquímicas, desplazarse, síntesis de compuestos, multiplicarse Según obtengan la energía, los microorganismos se puede clasificar en fototrofos, quimioorganotrofos y quimiolitotrofos

Energía La energía se define como la capacidad de realizar un trabajo (bioquímica: sintetizar un compuesto). Energía libre (G): energía disponible o utilizable para realizar un trabajo o síntesis. En los compuestos se considera la energía potencial disponible en los enlaces químicos.

Energía libre Cuando un compuesto se sintetiza, parte de la energía empleada en sus síntesis se almacena en los enlaces En la reacciones parte de la energía es liberada en forma de calor Se puede calcular el cambio de energía libre en una reacción (∆G)

Energía libre de formación Unidades kJ/mol= kJ mol -1 Condiciones estándar: 25ºC, pH 7, 1 Atm, concentración inicial de los reactivos de 1 M

Energía libre de formación Compuesto ∆Gº’ (kJ/mol) H 2 O CO H 2 0 O 2 0 NH N 2 O Acetato (C 2 H 3 O 2 - ) Glucosa (C 6 H 12 O 6 ) Metano (CH 4 )-50.8 Metanol (CH 3 OH)-175.4

∆Gº’ de una reacción En la reacción: A + B → C + D Se calcula ΣGº’ de reactivos (A, B) y ΣGº’ productos (C,D) ∆Gº’= ΣGº’ productos - ΣGº’ de reactivos Si ∆Gº’= -, la reacción libera energía, exotérmica, espontánea, termodinámicamente es viable Si ∆Gº’= +, la reacción consume energía, endotérmica, NO-espontánea, termodinámicamente no es viable

En la reacción: H 2 S + 2O 2 → SO H + ∆Gº’= [2(-39.83)+(-744.6)] – [(-27.87)+2(-0)] = kJ/mol

Reacciones redox Oxidación: una sustancia pierde electrones (e-) Reducción: una sustancia gana e- Las reacciones están acopladas de tal manera que los electrones pasan de la sustancia que se oxida a aquella que se reduce. En las reacciones bioquímicas hay reacciones redox, la transferencia de e- es un mecanismo empleado por los microorganismos para obtener energía. Estos electrones son almacenados temporalmente es nucleótidos NADH, NADPH 2 y a partir de ellos sintetizar ATP

Potencial de reducción Las sustancias varian en su capacidad o tendencia para oxidarse o reducirse Esto se mide a través del potencial de reducción (por convenio, se expresa la tendencia a reducirse) Se mide en voltios con respecto al potencial de H 2 Se expresan las reacciones parciales, sustancia oxidad + e- = sustancia reducida Si en la reacción hay H+, la reacción es afectada por el pH del medio. En biología se trabaja con pH 7

0.5O 2 +2H + +2e- = H 2 O ( V) 2H + + 2e- = H 2 ( V) Las sustancias son donadoras o receptoras de e-, depende de quien reaccione con ellas. El valor de Eo’ de las sustancia reducida más negativo es quien cede e-s, en el caso del agua H 2 cede 2 e-, la reacción que ocurre es H 2 = 2H e- La otra sustancia con Eo’ mas positivo, recibe/acepta los e-s (y se reduce): 0.5O 2 +2H + +2e- = H 2 O Y se forma agua

∆Go’= -nF ∆E o ’ Donde, n= número de e- F= constante de Faraday (96.48 kJ /V) ∆ E o ’= diferencia en el potencial de reducción (V) La energía liberada en la reacciones redox Es proporcional al número de e-s que se transfieren Y ala diferencia de potencial de reducción E o ’ entre las reacciones medias de los componentes p.e., para el caso del agua, tenemos: 2H + + 2e - → H 2 (E o ’= V) 0.5O 2 + 2e- → H 2 O (Eo’= V) ∆ Eo’= V