bioenergetica


BIOENERGÉTICA EN LOS SERES HETERÓTROFOS

1.- ¿QUÉ ES BIOENERGÉTICA?
Rama de la bioquímica que estudia la transferencia y utilización de energía en los sistemas biológicos. Comprende el estudio cuantitativo de los cambios de energía de las reacciones bioquímicas. Aplica los principios básicos de la termodinámica a los sistemas biológicos.
Con este término se designan los intercambios de energíaque se desarrollan en el metabolismo, los cuales obedecen las mismas leyes físicas que cualquier otro proceso natural, y dentro de estas leyes, los principios de la termodinámica son la base para comprender estas transducciones o cambio de energía.
El primer principio o ley de la termodinámica establece que en cualquier cambio físico o químico la cantidad total de energía en el universo permanececonstante, aunque pueda cambiar la forma de la misma.
La segunda ley establece que en todos los procesos naturales la entropía o desorden del universo aumenta. Tal y como se ha observado al inicio de este capítulo, una característica de los seres vivos es el alto grado de organización que presentan, por lo que se deduce que los procesos vitales consisten en una lucha constante contra la segundaley de la termodinámica, dejando el aumento de desorden para el resto del entorno o universo y buscando para la materia viva el máximo orden.
Tipos de energía
De todas las posibles formas de energía, interesa analizar las siguientes:
- La energía térmica o calor: Debida a la agitación molecular o energía cinética de las molé- culas, es medida a través de la temperatura o de cambios en el estadofísico 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.
- 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 Julio (J), o trabajo realizado al aplicar a un cuerpo la fuerza de 1 Newton desplazándolo 1 m.
- Laenergía 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 es la caloría o joule, o bien Kcal/mol o Kjoule/mol (1caloría = 4,184 joules). En los seres vivos se utiliza la diferencia entre laenergía libre de los alimentos y los productos de su degradación para poder desarrollar trabajo.


ATP Y TRANSFERENCIA DE ENERGÍA LIBRE
Las células heterótrofas obtienen energía libre en forma química (energía biológica) mediante el catabolismo de nutrientes, y la consumen en múltiples procesos celulares, tales como la síntesis de macromoléculas, el transporte de solutos a través de membranas o elmovimiento generado por contracción muscular. Para lograr esta conjunción entre obtención de energía y consumo, es necesaria la existencia de un mecanismo intermediario que a manera de correa de transmisión, permita el trasvase y utilización de dicha energía.
Este mecanismo consiste en la formación y destrucción de un tipo de enlaces denominados enlaces de alta energía. El enlace máshabitualmente utilizado como depósito de energía libre es el que une los fosfatos Q y R del ribonucleótido trifosfatado ATP. Es un enlace de tipo anhídrido (fosfoanhidro), que se representa con el signo ~, y cuya rotura por hidrólisis libera en condiciones estándar 7,3 Kcal/mol. Esta rotura hidrolítica elimina un grupo fosfato de los tres cargados negativamente, con lo que disminuye la tensión o repulsiónelectrostática entre los átomos de O en la molécula, y los productos de la hidrólisis son más estables que el reactivo o ATP. A pesar de que su hidrólisis es muy exoergónica, el ATP es un compuesto estable y sólo experimenta hidrólisis bajo la acción enzimática (por su alta energía de activación).
ATP + H2O  ADP + Pi ∆G°´= -7,3 Kcal/mol
ATP + H2O  AMP + PPi ∆G°´= -8 Kcal/mol
La hidrólisis del...