biologia

Energía y Metabolismo

Metabolismo
•Metabolismo = conjunto
de reacciones químicas en
organismos vivos

Reacciones Químicas
• Reactivos = moléculas originales
• Productos = moléculas
resultantes

2 H2

O2
reactivos

2 H2O
reacción

productos

Cadenas Metabólicas
• Reacciones químicas en organismos vivos
están organizadas en cadenas metabólicas,
las cuales comienzan conuna molécula
específica (= reactivo) y terminan con otra
(= producto)

A

enzima 1

reacción 1
molécula
original

B

enzima 2
reacción 2

C

enzima 3
reacción 3

• Cada paso de cadena metabólica es
catalizado por una enzima específica

D
producto

Reacciones Anabólicas
•Reacciones anabólicas
consumen energía para síntesis
de moléculas complejas a
partir demoléculas pequeñas
 Reacciones de deshidratación
 Fotosíntesis

Reacciones Anabólicas
HO

1

2

3

H

HO

polímero pequeño

monómero

Deshidratación remueve una
molécula de agua, formando
un nuevo enlace

HO

1

2

H2O

3

polímero grande
Reacción de deshidratación

H

4

H

Reacciones Catabólicas
•Reacciones catabólicas liberan
energía por medio derompimiento de moléculas
complejas en moléculas más
pequeñas
 Hidrólisis
 Respiración celular

Reacciones Catabólicas
HO

1

2

3

4

Hidrólisis añade agua a
molécula, rompiendo enlace

HO

1

Hidrólisis

2

3

H

H

H 2O

HO

H

Energía
•Energía es capacidad para
causar cambio o realizar trabajo
•Tipos de energía:
 Energía cinética
 Energía potencialEnergía Cinética
•Energía cinética = energía
asociada con movimiento
 Calor o energía termal =
energía cinética asociada
con movimiento al azar de
átomos o moléculas

Energía Potencial
•Energía potencial = energía
almacenada en un sistema
debido a su localización o
estructura
 Energía química = energía
potencial asociada con
enlaces entre átomos y
moléculas

EnergíaNadador tiene más
energía potencial en
plataforma que en agua

Subir escaleras convierte energía
cinética de movimiento muscular
en energía potencial

Clavado convierte
energía potencial
en energía cinética

Nadador tiene menos
energía potencial en
agua que en plataforma

Leyes de Termodinámica
•Termodinámica = estudio de
cambios en energía
•Dos leyes de física gobiernan
flujo deenergía en universo

Leyes de Termodinámica
•Primera Ley de Termodinámica
(o Principio de Conservación de
Energía): Energía puede ser
transferida y transformada,
pero no puede ser creada o
destruida

Leyes de Termodinámica
• Segunda Ley de Termodinámica: Cada
transferencia o transformación de energía
aumenta entropía (i.e., desorden o
homogeneidad) del universo
 Durante cadatransferencia o transformación
de energía alguna energía se escapa en forma
de calor y no puede ser utilizada para
producir trabajo
 Procesos naturales ocurren espontáneamente
(i.e., sin añadir energía) para convertir
materia de una forma más ordenada y menos
estable a una forma menos ordenada y más
estable

Leyes de Termodinámica
calor
energía
química

(a) Primera Ley de TermodinámicaCO2
+
H2O

(b) Segunda Ley de Termodinámica

(a) Energía química en alimento será convertida en
energía cinética de movimiento del guepardo
(b) Entropía aumenta alrededor del guepardo en
forma de calor y moléculas producidas por
metabolismo

Energía Libre
• Energía libre (G) de un sistema vivo =
energía que puede realizar trabajo (i.e.,
romper y formar enlaces químicos) cuandotemperatura y presión son uniformes
• A no ser que algo lo prevenga, todos los
sistemas se mueven hacia:
 menor energía libre
 mayor estabilidad
 menor orden (= mayor desorden o
entropía)

Energía Libre
• Mayor energía libre (G alto)
• Menos estable
• Mayor capacidad para trabajar
En un cambio espontáneo
• Energía libre de sistema
disminuye (∆G < 0)
• Sistema alcanza mayor...