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.

Utilización de la energía para producir trabajo biologico

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.

Obtención de energía

COMO SE GENERA LA ENERGIA útil para trabajo celular

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.

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 energía 3ra. En el universo todo tiende al equilibrio.

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.

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.

Energía y Universo Sistema: Entorno: 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

SISTEMA Y ENTORNO Solo intercambia energía No hay intercambio Intercambia materia y energía

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.

Equilibrio de las reacciones Se establece cuando las velocidades de las reacciones directa e inversa son iguales A + B = C + D Reacción directa Catabolismo Reacción inversa A la derecha (exergónica) A la izquierda: endergónica Anabolismo

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]

Cálculo de la Keq Keq = Productos/Reactantes Se Calcula: 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

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.

Bioenergética y reaciones químicas 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).

Proceso espontáneo y Proceso que requiere energía

Energía libre Es la energía disponible para trabajo celular La relación entre la energía y el desorden puede explicarse a partir de la ecuación: DG = DH - T DS DH = cambio en entalpía (cambio de calor entre los reactivos y productos de la reacción) DS = cambio en entropía (cambio en el desorden de los reactivos y productos) T = temperatura en ºKelvin

Variación de G (energía) DG determina el carácter espontáneo de una reacción química, En procesos espontáneos DG del sistema disminuye, el valor final de G es menor que el inicial y, por tanto, DG es negativa, puede ser a causa de: a. una baja del contenido energético H (DH<0), b. un aumento del desorden (DS>0) o ambos

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 = 7 Permite predecir si existe equilibrio entre reactantes y productos de una reacción.

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 DG = 0

Reacciones exergónicas y endergónicas Reacción exergónica Reacción química que es espontánea Libera energía al entorno Su Keq es > 1 Su DGº < 1 (negativa) -DG es negativa (pierde energía el sistema) Reacción endergónica Reacción química que ocurre cuesta arriba Necesita energía para ocurrir Su Keq es < 1 Su DGº > 1 (positiva) - DG es positiva (gana energía el sistema _Es inversa, de productos a formaciòn de reactantes

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

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.

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.

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

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

Utilización de la energía en: Reacciones de biosíntesis Transferencia de energía en reacciones endergónicas Se reoxidan de nuevo, originando un ciclo de oxidación/reducción

Dudas