BIOFÍSICA



BIOFÍSICA


Prof.: RENÉ GARCÍA SZABO


UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA LIBRE EN LOS ANIMALES






Elisabet Varela Dalmasi
2014-1296




UTILIZACIÓN DE ENERGÍA LIBRE POR LOS ANIMALES

Para hablar de energía libre en los animales hay que conocer el concepto de energía libre el cual se definirá a continuación:

Energía Libre
La Energía libre (designada con la letra G) o energía libre de Gibbs deun sistema, es la parte de la energía total del sistema que está disponible para realizar trabajo útil y está dada por la siguiente relación


Esta fórmula es válida cuando en un sistema particular discurre hacia el equilibrio a temperatura y presión constante,  es la variación en energía libre,  es la variación de entalpía o contenido calórico, T es la temperatura absoluta y  es la variaciónde entropía del sistema. La variación de energía libre de una reacción química está relacionada con la constante de equilibrio de tal reacción, por ejemplo, una reacción se puede escribir como:



En condiciones estándar, cuando reactivos y productos se encuentran presentes inicialmente a concentración 1 M, a 1 atm de presión y una 1 M o pH 7, el cambio de energía libre estándar se define como ΔG°. Seha cambiado esta expresión y definido la energía libre estándar a pH neutro, gel de baño 7,0 (  M), que es el pH al cual tienen lugar la mayor parte de reacciones biológicas. En estas condiciones la variación de energía libre se expresa en forma ΔG°’ y la constante de equilibrio como. Dado que en el equilibrio ΔG = 0, se define la siguiente expresión:


en donde R es la constante de los gases,cuyo valor es , dependiendo de si la variación de energía libre resultante se expresa en calorías (cal) o julios (J) por mol; y T es la temperatura absoluta en Kelvin (°K). De ahí que, si se puede determinar la constante de equilibrio de una reacción, también puede calcularse su variación de energía libre estándar (ΔG°’). Cuando la constante de equilibrio se halla por debajo de la unidad, lareacción es endergónica y ΔG°’ es positiva. Cuando la constante de equilibrio es mayor que 1, la reacción es exergónica y ΔG°’ es negativa.

Tal como ya se ha dicho, la ΔG°’ de una reacción define el trabajo disponible en una reacción cuando sustratos y productos están presentes a concentración 1 M. Dicha situación no se da en las células, ya que los compuestos raramente se encuentran a concentración 1M.De ahí que una expresión relacionada con las concentraciones intracelulares reales de sustratos y productos pueda proporcionar datos sobre el trabajo disponible en una reacción. La expresión para obtener ΔG a cualquier concentración de sustrato o producto incluye la variación de energía libre para que una concentración 1 M de sustrato y de producto alcancen el equilibrio (ΔG°’) y la variaciónde energía para alcanzar una concentración 1 M de sustratos y productos:





Una de las aplicaciones importantes de las reacciones químicas es la producción de energía en forma de trabajo útil, donde útil significa que estamos excluyendo el trabajo hecho por un cambio en volumen contra una presión externa (trabajo pv).


Eficiencia
Para producir una reacción con una ganancia de energía libre de 4,2kcal/mol, el organismo ha debido realizar otra con una pérdida de 8 kcal/mol. Es decir, solo una fracción de la energía libre perdida por el sistema ATP-H20 fue aprovechada por el sistema Glucógenon-glucosa. Si no fuese así, es decir, si el organismo no perdiese energía libre, la reacción no se produciría.
Se llama eficiencia del sistema acoplado al cociente entre la ganancia de energía librepropia de una de las reacciones y la perdida correspondiente a la otra. En el siguiente ejemplo, la eficiencia es:
E=

En esta ecuación la variación de energía libre del denominador, está cambiada de signo.)
En general, la eficiencia representa la fracción de energía libre aprovechada. Si dicha fracción fue empleada en trabajo útil, la eficiencia viene dada por:




Fuentes de energía libre...