Bioenergetica

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BIOENERGÉTICA
5.1 CONCEPTOS G E N E R A L E S En las unidades de Nutrición y Enzimas tratados con anterioridad se ha expresado que la Bioquímica es una ciencia que intenta explicar los fenómenos vitales con los esquemas de la Física y la Química, es decir, aplicar a los fenómenos biológicos las mismas leyes que a la materia inorgánica. Al hablar de nutrición se explicó la forma en que losorganismos obtienen energía de los alimentos que ingieren y que algunas formas de desnutrición (marasmo, kwashiorkor) y la muerte por inanición se relacionan con un desequilibrio energético. Al explicar el mecanismo de acción de las enzimas se mencionó una barrera energética q u e es necesario vencer para que una reacción termodinámicamente posible, ocurra por acción enzimática. Es por tanto, necesarioexplicar algunos conceptos relacionados con la energía para comprender la bioenergética o termodinámica bioquímica, que estudia los cambios de energía que acompañan a las reacciones bioquímicas. 5.1.1. Conceptos Termodinámicos Un sistema posee un contenido energético que comprende un sinnúmero de formas de energía y la suma de todas se conoce como energía inferna (E) del sistema. En física se diceque energía es todo aquello capaz de producir trabajo. Sin embargo, de todo ese contenido energético de un sistema, sólo una porción está disponible para realizar trabajo y es la energía útil; a esa porción de la energía total se le conoce como energía libre (FoG) o de Gibbs. Un sistema es un conjunto de cuerpos que contienen materia y energía, cuyo estado se define en términos de presión,temperatura y composición. El contenido total de energía de un sistema antes de que ocurra un proceso se designa como estado inicial, y el contenido de energía del sistema después de ocurrido el proceso que interesa estudiar se conoce como estado final. Medir los cambios de energía que ocurren durante un determinado proceso puede resultar difícil, pero resulta más fácil y preciso determinar el contenidoenergético del sistema en el estado inicial y en el estado final y calcular el cambio, que se acostumbra simbolizar con la letra griega delta mayúscula (A). Si presión y temperatura con constantes, los cambios de energía se relacionan únicamente con la composición del sistema. Existen varios tipos de sistemas: Se define como sistema aislado aquel que no intercambia materia y energía con su medio.Sistema cerrado es aquel que intercambia energía pero

Se utiliza el término sistema para designar una porción de materia que se desea estudiar; toda otra materia será el medio que rodea al sistema.

Considerando que cada mol de ATP requiere 7.3 Kcal para formarse, la cantidad de energía liberada cuando el NADH cede sus electrones al O2 equivale aproximadamente a siete veces la que serequiere para la síntesis de un mol de ATP. Sin embargo, en realidad sólo se forman 3 moles de ATP en la fosforilación oxidativa; por tanto, la eficiencia del proceso es:
EFICIENCIA - ~ ~ ¿ x 100 - ^ ¡ ^ x 100 = 41.6% IDEAL 52.6

Esta eficiencia es muy alta si se compara con la de las mejores máquinas construidas por el hombre. Considerando en conjunto todos los procesos mitocondriales, este sistemaha alcanzado, a lo largo de la evolución, un grado de perfección difícilmente imaginable. 5.3. CADENA RESPIRATORIA Toda la energía útil liberada durante la oxidación de los nutrimentos energéticos se aprovecha en las mitocondrias bajo la forma de equivalentes reductores (hidrógeno o electrones). El más importante de los sistemas de oxidorreducción en las células es la cadena respiratoria que es unsistema de transferencia de hidrógenos y electrones catalizada por proteínas enzimáticas ordenadas en forma secuencial en la membrana mitocondrial interna. Los equivalentes reductores son extraídos de los sustratos en el ciclo de Krebs o la P-oxidación de ácidos grasos y transportados a través de la cadena de transporte electrónico hasta el último aceptor de electrones, el oxígeno molecular,...
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