BIOENERGETICA.

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1 BIOENERGETICA

2 Bioenergética es la aplicación de la Termodinámica en los sistemas biológicos, esto incluyen todas las transformaciones de energía que se producen en los seres vivos. al estudiar Termodinámica, describimos a los seres vivos como sistemas termodinámicos abiertos en estado estacionario. Esta energía proviene de la degradación de los alimentos que consumen.

3 La bioenergética esta relacionada con la Termodinámica, especialmente con la energía libre de Gibbs, los cambios en la energía libre de Gibbs nos da una cuantificación de la factibilidad energética en una reacción química y puede predecir si la reacción puede llevarse acabo o no.

4 El cambio en la energía libre (ΔG) en un sistema es aquella parte del cambio total de energía que está disponible para realizar trabajo, es decir, la energía libre es la energía útil. La entalpia es una magnitud termodinámica, cuya variación expresa (ΔH) una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema intercambia con sus alrededores. La entropía es una magnitud física que, mediante cálculo, permite determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado.

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6 Criterios de espontaneidad y equilibrio:
¿QUE SON ES LOS CRITERIOS DE ESPONTANEIDAD Y EQUILIBRIO? Criterios de espontaneidad y equilibrio: En un sistema aislado Presión y entropía ctes. Temperatura y presión ctes. Volumen y energía interna ctes.

7 El metabolismo es un conjunto de reacciones bioquímicas y procesos fisicoquímicos que ocurren en la célula y en el organismo, existen dos tipos de metabolismo: El anabolismo es el conjunto de procesos del metabolismo que tienen como resultado la síntesis de componentes celulares a partir de precursores de baja masa molecular, por lo que recibe también el nombre de biosíntesis. Encargada de la síntesis de moléculas orgánicas (biomoléculas) más complejas a partir de otras más sencillas, orgánicas o inorgánicas, con requerimiento de energía (reacciones endergónicas). Los procesos anabólicos son procesos metabólicos de construcción, en los que se obtienen moléculas grandes a partir de otras más pequeñas. En estos procesos se consume energía. Los seres vivos utilizan estas reacciones para formar, por ejemplo, proteínas a partir de aminoácidos. Mediante los procesos anabólicos se crean las moléculas necesarias para formar nuevas células. ANABOLISMO Moléculas simples Moléculas complejas ATP ADP + Pi

8 El catabolismo es la parte del proceso metabólico que consiste en la transformación de biomoléculas complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento adecuado de la energía química desprendida en forma de enlaces de alta energía en moléculas de adenosín trifosfato. Las reacciones catabólicas son en su mayoría reacciones de reducción-oxidación. El catabolismo es el proceso inverso del anabolismo, aunque no es simplemente la inversa de las reacciones anabólicas. Aunque anabolismo y catabolismo son dos procesos contrarios, los dos funcionan coordinada y armónicamente, y constituyen una unidad difícil de separar.

9 Respiración mitocondrial
Energía solar Fotosíntesis CO2+ H2O → O2+ C6H12O6 Carbohidratos O2 Proteínas y grasas ATP ADP Trabajo biológico Contracción mecánica Músculo Ensamblaje de proteínas Transporte de solutos Respiración mitocondrial

10 La combustión de la glucosa a CO2 y agua es la principal fuente de energía en los
organismos aeróbicos. Esta es una reacción favorecida principalmente por un ΔH negativo. C6H12O6(s) + 6O2 → 6CO2(g) + 6H2O(l) ΔH° = -2816kJ/mol, ΔS° = 181 J/° mol a) A 37° cual es el valor de ΔG°

11 Energía libre de Helmholtz (A)
ΔA = w(rev) Si ΔA < 0, el proceso ocurrirá de manera espontanea, y w(rev) representa el trabajo que el sistema puede realizar sobre los alrededores y es el trabajo máximo que se Puede obtener. ΔA = ΔU - TΔS

12 Considerar el metabolismo de la glucosa en agua y bioxido de carbono a 25 °C
C6H12O6(s) + 6O2 → 6CO2(g) + 6H2O(l) Al quemar 1 mol de glucosa se obtienen los siguientes datos: ΔU = kJ/mol ΔS = J/K mol. ¿Qué cantidad del cambio de energía se puede extraer como trabajo? En el músculo la creatina-P es una reserva de energía: Creatina-P + ADP + H+ ↔ ATP + creatina. El ATP producido queda disponible para la contracción muscular. En las condiciones de equilibrio (músculo en reposo), las concentraciones de ATP, ADP, creatina-P y creatina son: 4mM, 0,013 mM, 25 mM y 13 mM, respectivamente. Sabiendo que ΔG’º para la hidrólisis del ATP es de –7,3 Kcal/mol, calcular: a) K’eq de esta reacción en el músculo; b) ΔG’º de la reacción,

13 En el equilibrio las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes en determinadas condiciones de presión y temperatura. A la relación que hay entre estas concentraciones, expresadas en molaridad [mol/L], se le llama constante de equilibrio. El valor de la constante de equilibrio depende de la temperatura del sistema, por lo que siempre tiene que especificarse. Así, para una reacción reversible, se puede generalizar: aA   +   bB              cC   +   dD                                               [C]c [D]d                                    Keq =  ▬▬▬▬                                                    [A]a [B]b Un valor de Keq > 1, indica que el numerador de la ecuación es mayor que el denominador, lo que quiere decir que la concentración de productos es más grande, por lo tanto la reacción se favorece hacia la formación de productos. Por el contrario, un valor de Keq < 1, el denominador es mayor que el numerador, la concentración de reactivos es más grande, así, la reacción se favorece hacia los reactivos.

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15 http://datateca. unad. edu